一、设备简介

微型TBM掘进可溶岩的固液耦合效应试验装置（编号389）是由盾构及掘进技术国家重点实验室自主研发的地下隧道工程领域专用设备，聚焦高水压岩溶富水等复杂地质条件下TBM掘进的固液耦合效应研究，以及现场复杂地质段施工风险高、试验难以开展、传统方法无法准确表征围岩演化规律的行业痛点，采用相似理论、流固耦合相似材料配比技术、半断面可视化掘进技术、四联液压系统多点协同加载技术、多元信息实时同步采集技术，通过微型掘进机工位平移装置、多功能岩箱、多功能监测系统、微型掘进机掘进控制系统的协同运作，实现高水压岩溶富水地层半断面可视化掘进与全断面高地应力模拟掘进等功能。设备突破了现有试验系统多模拟钻爆法开挖，未针对TBM掘进的可溶岩固液耦合效应设计，无法同时实现复杂地质固液耦合过程的可视化观测与高地应力模拟等问题，具备参数可调性强、可视化程度高、监测全面性好、安全可靠性高等特点，为科研院所、高校、隧道工程施工企业提供高效、可靠的技术解决方案。

二、核心参数

三、核心功能

1.复杂地质模拟功能：可模拟高地应力（最大 1.1MPa）、高水压、断层破碎带、可溶岩等场景，适配不同围岩类型试验需求。

2.双工况掘进切换功能：支持半断面可视化掘进与全断面高地应力掘进，通过工位平移装置实现快速切换。

3.掘进参数调控功能：推进速度（0~50mm/min）、刀盘转速（0~10r/min）可调，最大转矩 1000N・m、推力 800kN，适配对应强度材料掘进。

4.多元数据监测功能：同步采集围岩压力、位移、水压及设备运行参数，实现地质 - 设备信息同步获取。

5.数据处理导出功能：实时记录监测数据，支持 Excel 格式导出及历史趋势查询，方便后续分析。

四、使用情况

设备自2021年10月投入使用以来，已在中科院武汉岩土所、中南大学、中铁装备集团有限公司、新旭高分子材料公司等广泛应用，累计服务10余次。用户反馈显示，设备操作便捷高效、参数调控精准、工况切换灵活，有效解决了复杂地质条件下 TBM 掘进现场试验难以开展、传统理论分析与数值模拟无法精准表征围岩演化及固液耦合效应的行业难题，显著提升了复杂地质掘进模拟的真实性、试验数据的可靠性及科研与工程应用的衔接效率。目前，设备已成为复杂地质TBM掘进技术研究与工程实践开展可溶岩固液耦合效应试验、高地应力 / 断层破碎带掘进模拟、施工参数优化及围岩破坏规律研究的关键支撑工具。

五、获奖与认证情况

无

六、创新创效成果

1.技术创新：设备在复杂地质条件下TBM掘进模拟领域实现1项专利突破，相关技术成果发表于隧道建设，推动了复杂地质 TBM 掘进机理与可溶岩固液耦合效应研究的深化，助力隧道掘进技术向精准化、安全化、智能化方向发展。

2.经济效益：相比传统方案，设备可降低现场试验的高昂成本与施工中断风险，避免了因地质预判不足导致的卡机、坍塌等工程事故造成的经济损失，其输出的可靠施工参数可直接指导现场优化掘进方案，提升施工效率、缩短工期，降低材料损耗与设备维修成本。

3.社会效益：设备的应用减少了复杂地质隧道施工中的安全风险与事故发生率，降低了因地质预判不足导致的工程延误、人员伤亡及社会资源浪费，助力我国隧道掘进核心技术创新突破，提升行业整体技术水平与国际话语权，产生了积极的社会影响。