全断面隧道掘进机（TBM）在不良地质条件下的滚刀磨损机理及寿命预测

摘要

本研究聚焦全断面隧道掘进机在不良地质条件下的滚刀磨损行为，通过现场实测、室内模拟加载与多尺度表征相结合的方法，系统揭示围岩破碎度、节理倾角、地下水压及掘进参数耦合作用下滚刀刃口微裂纹萌生、硬质相剥落与整体轮廓退化三阶段演化机制。基于磨损速率非线性累积特征，构建融合岩石可掘性指数与动态载荷谱的寿命预测模型，并经工程验证表明预测误差控制在±12.3%以内。研究成果为TBM在软弱破碎带、富水断层等高风险地层中的刀具选型、换刀策略优化及智能掘进决策提供理论支撑与量化依据。