一、设备简介

TBM掘进模态综合实验台是由中铁隧道局联合中铁装备研发的隧道掘进机破岩专用设备，聚焦极端复杂工况刀盘刀具贯入难与强振动易失效的行业痛点，通过实验平台结构优化与监测控制系统升级，实现了刀具载荷的实时监测与控制系统的闭环控制。该实验设备突破了隧道掘进机真实破岩工况难以物理模拟的技术瓶颈，填补了国内隧道掘进机基础实验平台缺失的空白，具备刀具布置方式可调、刀具载荷实时可测、掘进速度闭环可控的特点，为行业内开展刀具破岩研究、刀盘选型设计、掘进参数控制等方面研究提供了专业平台。

二、核心参数

三、核心功能

1.基础功能：可以分别以垂直和水平状态针对各种岩土样以不同形式的刀具、不同刀刃间距以及不同掘进参数开展破岩实验，研究不同刀具的破除效率。

2.拓展功能：刀具载荷实时可测、掘进速度闭环可控。

四、使用情况

设备自2012年以来，已为宁波地铁、中铁装备、杭州地铁15号线金鸡路站等开展刀具切削排水板、地连墙试验；为汕头海湾隧道开展滚刀破岩评价、掘进参数选取等试验。用户反馈显示，设备操作简便，数据有效，解决了现场破岩掘进参数选择参考依据少的难题。目前，设备已成为隧道掘进机领域开展滚刀破岩试验的关键支撑工具。

五、获奖与认证情况

发明了刀具破岩载荷保真监测方法与运动精准控制技术，研制了回转式多刀协同隧道掘进机破岩实验系统，开发了基于岩土破除实验的复杂工况刀盘刀具设计方法与增效掘进技术，实现了复杂工况隧道的安全高效掘进。研究成果“隧道掘进机破岩综合实验系统研制及应用”获河南省科技进步三等奖。

六、创新创效成果

1.技术创新：以隧道掘进机在极端工况下安全、高效、可靠掘进为目标，针对隧道掘进机“破岩信息感知困难、基础实验平台缺失、极端工况掘进低效”三大行业难题，发明了刀具破岩载荷保真监测方法与运动精准控制技术，实现了刀具破岩载荷准确获取与运动精准调控；研制了回转式多刀协同隧道掘进机破岩实验系统，实现了隧道掘进机复杂破岩工况的真实模拟；开发了基于岩土破除实验的复杂工况刀盘刀具设计方法与增效掘进技术，实现了复杂工况隧道的安全高效掘进。

2.经济效益：针对掘进机穿越建筑钢混桩基出现的刀盘刀具异常损坏、刀盘卡死及掘进效率低下的问题，通过开展不同类型与布置刀具切削圆桩和方桩的物理模拟实验，揭示了掘进参数与刀具布置对桩基破坏形态的影响规律，开发了刀盘滚刀与撕裂刀“锯齿”状布置的钢筋切断且切短的桩基穿越方法，实现了以色列特拉维夫轻轨红线项目成功穿越；针对掘进机穿越软土路基容易产生塑料排水板缠绕、堵塞刀盘导致地表沉降的问题，通过开展不同刃口撕裂刀对塑料排水板的切割实验，研发了新型加高利刃撕裂刀具。为极端工况隧道掘进机施工提供了参考数据，降低了掘进机施工风险，产生了显著的经济效益。

3.社会效益：为行业内开展刀具破岩研究、刀盘选型设计、掘进参数控制等方面研究提供了专业平台，实现了隧道掘进机刀盘刀具高效破岩，提升了隧道掘进技术领域装备研发水平和施工技术水平。