一、设备简介

盾构掘进技术数字化实验平台（编号356）是由盾构及掘进技术国家重点实验室与天津大学联合研发的、面向隧道智能建造领域的专用大型数字仿真与实验系统。该平台聚焦于解决盾构工程中因地质复杂性与“经验驱动”施工导致的掘进效率低下、装备选型盲目、施工风险预控困难等行业核心痛点。平台采用参数化建模、多物理场耦合仿真与知识-数据双驱动的创新技术架构，通过五大分析子系统与三大核心数据库的协同运作，实现了对盾构掘进全过程的高精度数字化复现与前瞻性实验。该系统突破了传统物理实验成本高昂、周期漫长，以及依赖施工后反馈的被动模式瓶颈，具备全流程、可量化、可重复、低风险的突出特点，为盾构/TBM装备设计优化、施工方案预演、前沿技术验证及专业人才培养提供了革命性的“桌面实验室”解决方案。

二、核心参数

三、核心功能

1. 基础功能：支持从地质环境构建到刀盘装备建模的全流程数字化搭建。用户可通过参数化输入，快速生成典型工程地质的力学模型与辐条式、面板式等刀盘的几何及有限元模型，为后续仿真奠定高保真数字基础。

2. 拓展功能：集成掘进载荷计算、界面稳定性评价、全物理过程仿真等核心分析模块。系统能够模拟计算不同地质与操作参数下的总推力、总扭矩及掘进能效，分析支护力范围与地表变形，并通过集成的损伤失效与切削剥离模型，完成从微观破岩到宏观掘进性能的成套仿真实验。

3. 智能管理：搭载三大知识数据库，实现了典型工程数据、装备模型与掘进参数的规范化存储与智能调用。平台具备典型工程（如汕头海湾隧道、深圳春风隧道）的验证模块，并能针对前瞻性工程（如拟建的跨海通道）进行施工预研，有效推动技术经验从“个案”向“可复用知识”的转化。

四、使用情况

该平台自2017年建成以来，已成为支撑国家重大盾构隧道工程关键技术研发的核心数字工具。其数字化实验成果直接应用于汕头海湾隧道、深圳春风隧道、上海崇太长江隧道等标志性工程的前期论证与难题攻关中。例如，在针对极软极硬复合地层的汕头海湾隧道项目中，平台为无辅助工法下盾构安全高效掘进的关键技术突破提供了仿真验证与决策支持。用户反馈表明，该平台将原本必须在现场试错或依赖昂贵物理实验的环节前置到计算机中，极大地降低了研发成本与工程风险，使工程人员能在动工前即可系统评估装备适应性、优化掘进参数并预控潜在风险，显著提升了重大工程的成功率与技术经济性。

五、获奖与认证情况

无

六、创新创效成果

1. 技术创新：平台攻克了数字化地质与刀盘参数化建模、知识-数据双驱动的掘进载荷分析、全物理过程耦合仿真等系列关键技术，形成了具有自主知识产权的成套软件系统。

2. 经济效益：通过数字化实验替代部分物理实验与施工试错，平台可帮助项目在前期大幅降低方案验证成本。其提供的优化掘进参数，能直接提升施工效率。

3. 社会效益：平台的应用显著降低了对人工经验的过度依赖和施工安全风险，助力隧道建设行业向智能化、绿色化转型升级。