考虑地质适宜性和滚刀直径的TBM刀具消耗预测

刀具消耗是TBM施工成本管理的重要研究内容。将影响刀具消耗的主要因素归纳为地质条件、机械因素和掘进参数3个方面，在此基础上讨论了刀具消耗与围岩等级、TBM工作条件等级之间的关系。在总结和分析利用TBM工作条件等级进行刀具消耗预测研究的基础上，对拟合函数进行优化，并引入滚刀直径影响因子，构建同时考虑地质适宜性和滚刀直径的TBM刀具消耗预测方法。通过对兰州水源地建设工程输水隧洞TBM1掘进段的刀具消耗分析，验证提出的TBM刀具消耗预测方法的合理性。研究结果表明： 1）TBM工作条件等级可以反映TBM掘进性能和地质适宜性特点； 2）拟合函数ln(x-1)和ln x更适合描述和预测刀具消耗规律； 3）滚刀直径对刀具消耗具有一定影响，滚刀直径越大，刀具消耗越小； 4）同时考虑地质适宜性和滚刀直径的TBM刀具消耗预测模型的计算结果更接近实际耗刀率； 5）刀具消耗与岩体完整性密切相关，与实际耗刀率相比，Ⅱ类围岩的预测计算结果略高，而Ⅲ类围岩的预测计算结果略低。