【摘 要】
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TBM掘进时间利用率的分析与预测是评估TBM设备性能、施工速度、施工成本、施工管理的关键。因此,本文以新疆EH工程等TBM施工工程为背景,进行敞开式TBM掘进时间利用率影响因素与预测方法的研究。首先,通过整理8台敞开式TBM的施工现场数据来分析不同工程的掘进性能,包括TBM利用率、设备完好率、平均日进尺等。结果表明:不同工程整体利用率的范围为20%～40%,设备完好率为70%～90%,设备性能及维
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TBM掘进时间利用率的分析与预测是评估TBM设备性能、施工速度、施工成本、施工管理的关键。因此,本文以新疆EH工程等TBM施工工程为背景,进行敞开式TBM掘进时间利用率影响因素与预测方法的研究。首先,通过整理8台敞开式TBM的施工现场数据来分析不同工程的掘进性能,包括TBM利用率、设备完好率、平均日进尺等。结果表明:不同工程整体利用率的范围为20%～40%,设备完好率为70%～90%,设备性能及维护对TBM利用率有一定影响。随着围岩变差,TBM利用率和平均日进尺减小,从Ⅱ类围岩到Ⅴ类围岩,TBM利用率分别约为35%～55%、25%～35%、10%～25%、10%～15%;平均日进尺分别约为17～27 m/d、12～23 m/d、8～15 m/d、5～11 m/d。然后,研究分析了围岩因素对TBM利用率的影响,包括岩石单轴抗压强度（UCS）、岩体完整性、岩爆与突涌水等。当UCS为40～240 MPa范围内且岩体完整程度为完整时,UCS与TBM利用率两者之间呈二次相关关系。岩体完整性系数（Kv）与TBM利用率两者之间呈指数相关关系,随着Kv值的增加TBM利用率逐渐增加,并给出了不同岩体完整程度下的TBM利用率与支护作业延误停机时间占比范围。从Ⅱ类到Ⅴ类围岩,TBM利用率与刀具检查及更换停机时间占比均呈现下降趋势,支护作业延误停机占比呈上升趋势,并给出了凝灰质砂岩在不同围岩类别下的TBM利用率、刀具检查及更换停机时间占比以及支护作业延误停机时间占比范围。基于岩爆段与常规段的TBM利用率对比,给出了不同围岩类别、岩爆等级下的TBM利用率影响修正系数。接着,研究分析了非地质因素对TBM利用率的影响,主要包括设备因素与人员管理因素两方面。结果表明:当设备完好率评估等级由“好”到“差”时,其设备因素修正系数分别为1.1、1.0、0.9,为后期TBM利用率预测模型提供设备因素修正依据;TBM利用率因人员管理因素有5%～15%左右的升降空间,并给出了人员管理因素修正系数。最后,以岩石单轴抗压强度与岩体完整性系数作为输入变量,以TBM利用率作为输出指标,通过多元非线性回归与自适应神经模糊推理系统（ANFIS）两种预测方法建立了TBM利用率预测模型,然后通过设备因素与人员管理因素修正TBM利用率预测模型,并对比了两种预测模型的误差。结果表明:经过修正处理后,ANFIS模型比多元非线性回归模型的预测准确性更好,其中多元非线性回归模型的最大相对误差为35.88%,平均相对误差为11.8%;ANFIS模型的最大相对误差为24.42%,平均相对误差为9.09%。本文研究为其他类似敞开式TBM工程的利用率影响因素分析与预测提供了参考。
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