盾构法施工技术以较高的安全性、可靠性及适用范围广等优点在地铁建设中得到广泛应用,但是在施工过程中也会遇到一些特殊的地质条件,给施工造成困难。在我国的北京、广州、深圳、成都等地进行隧道施工时均有遇到过孤石的情况,往往造成盾构掘进困难,地层扰动增加,地表沉降加重等问题,严重的情况下甚至造成工程事故。因此,如何有效的预测孤石、发现孤石和处理孤石是盾构法施工中亟待解决的难题。依托横琴隧道工程建设项目,结合所获得的工程项目地质资料,分析了孤石的成因与分布特点。对盾构机总推力和刀盘扭矩的构成要素进行了系统的分析和研究,并建立了在含有孤石情况下的盾构总推力、刀盘扭矩的数学计算模型,研究了孤石对盾构掘进参数的影响。统计和分析了盾构机在掘进过程中采集到的大量数据,确定了刀盘扭矩、盾构总推力及推进速度等主要掘进参数在遇到孤石时的变化规律和特征。研究了掘进参数之间的相关性,得出推进速度与贯入度、总推力与贯入度、推进速度与螺旋输送机转速之间具有非常强的线性相关性。提出了掘进参数过渡态的概念和通过研究过渡态的掘进参数变化特征来识别孤石的方法。建立了输入层为掘进参数,输出层为盾构总推力与刀盘扭矩比值和地层中是否含有孤石的BP神经网络判别和预测模型,对所建立的模型进行了验证,并对预测结果进行了误差分析,结果表明对孤石的识别效果符合要求。使用C#编程语言基本完成了孤石识别软件的开发工作。孤石识别软件的应用极大的方便了盾构机在掘进过程中对孤石的识别,为盾构机正常掘进保驾护航,从而提高盾构机掘进效率。