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。