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全断面岩石掘进机(TBM)技术研究与开发
全断面岩石掘进机(TBM)技术研究与开发
随着城市地铁、隧道、水利工程等基础设施建设的不断发展和完善，全断面岩石掘进机技术得到了广泛的应用和推广。全断面岩石掘进机作为一种高效、安全、环保的掘进技术在工程中具有重要的作用，因此愈来愈多的国家和企业开始重视该技术的研究与开发。
一、全断面岩石掘进机的定义和优势
全断面岩石掘进机（TBM）是一种在地下隧道工作的机器人设备，主要用于在地下施工过程中对岩石等地下堆积物进行掘进，其原理是通过切割岩石并以土压平衡来控制岩石的变形，同时用连续的混凝土管衬道，达到隧道施工的目的。全断面岩石掘进机具有如下优势：
1.高效：全断面岩石掘进机的掘进速度远快于传统的打洞和爆破技术，可以大大缩短隧道施工的时间，提高工作效率。
2.安全：相对于传统的打洞和爆破技术，全断面岩石掘进机可以更好地控制施工的安全风险。
3.环保：全断面岩石掘进机的施工过程中会减少噪音和震动，对于周边的生态环境会有更好的保护和减少破坏。
4.节约成本：全断面岩石掘进机在施工中可以减少人工劳动力成本、运输成本以及对周边环境的破坏成本。
二、全断面岩石掘进机的构成及工作原理
全断面岩石掘进机主要由刀盘系统、混凝土泵、压力机、支撑系统、电控系统、尾部平衡托架等部分组成。掘进机的刀盘部分安装有钨钢刀具，每个刀具都可以根据需要进行单独控制，抵抗地层的抗压强度，在掘进过程中不断旋转、切割岩石并吸走岩屑。混凝土浆液通过管路送入切割面，从而形成支撑结构。支撑结构也可以通过泥浆来输送普通土和软岩土层。
全断面岩石掘进机的工作原理主要是通过切割和刀盘带动提供推进力的方式来完成隧道的掘进工作，并通过所加压力的大小以及切割面的支撑结构的加强对岩石进行控制，使掘进过程更加稳定和安全。
三、全断面岩石掘进机的分类
全断面岩石掘进机根据其推进系统的不同可分为：土压平衡全断面岩石掘进机(TBM)、泥水平衡全断面岩石掘进机、真空吸力平衡全断面岩石掘进机等。而根据管道安装的不同，全断面岩石掘进机还可分为平行流掘进机和集装流掘进机。
四、全断面岩石掘进机的研究及其现状
中国在TBM研究与开发方面起步较晚。1970年代以前，我国发展的都是手工施工或采用爆破方法施工，后来引进了日本和欧洲的TBM技术，并取得了较好的技术创新和应用成果。到了21世纪初，在中国国内TBM技术已经逐渐发展壮大，并扩展到了多个领域。
目前，全断面岩石掘进机的国际主要制造商有：罗宾（Robbins）、海德堡（Herrenknecht）、中联重科、上海申华、泰克（Terratec）、道夫（Doofor）等公司，并且其技术已经从单纯的岩石掘进发展到了障碍物掘进、泥土掘进等。
五、全断面岩石掘进机的应用
全断面岩石掘进机在城市地铁、大型水利工程、高速公路、矿山等工程领域中有广泛的应用。例如在国内的兰渝铁路隧道中，曾经采用了全断面岩石掘进机方法进行掘进作业。同时，在国内大型水利工程中，全断面岩石掘进机也被广泛采用。
六、全断面岩石掘进机的发展趋势
在未来的发展中，全断面岩石掘进机的技术将得到进一步的完善和发展。例如推进技术的改进，材料的应用改进以及智能化控制技术的引进。这将使全断面岩石掘进机在不同的地质环境和深度下都能够提供更加高效和安全的施工服务。
总而言之，全断面岩石掘进机技术在工业与科技发展中发挥着无法替代的作用，同时也具有一定的提升空间。我们期望在未来的发展中，全断面岩石掘进机技术能够进一步发展和应用。