2.3 影响TBM选型的地质因素

地质条件对TBM施工影响大，TBM选型必须同时考虑以下因素［58］：

（1）类砂性土构成的软弱围岩和具有中强度以上的膨胀性围岩段，一般不宜采用TBM掘进。地应力高的塑性软弱围岩，因强度低而围压高易产生大缩径变形，掌子面难于自稳，采用TBM掘进较为困难。

（2）由碎裂岩与断层泥构成的宽大断层带，不但围岩自稳定性差或无自稳能力，而且大多富水，因此也不宜采用TBM掘进。若其位于隧洞中部，宜使用常规法开挖再用TBM通过，或采取其他辅助措施对破碎岩预注浆加固后才能使用TBM，以避免埋机、陷机和卡机等事故。在断层破碎带、风化带等难以自稳的围岩条件下，要采取辅助施工方法配合施工，这些工作耗时都较长，TBM快速掘进的优越性无法发挥。

（3）汇水构造地段和涌漏水严重地段，特别是有岩溶发育的可溶岩和断层破碎带组成的向斜核部往往会出现严重事故。若围岩为软弱岩层、断层带，严重的涌水、漏水将大大恶化围岩的工程地质条件及TBM的施工环境，一般不宜采TBM掘进。若采用TBM，将会发生开挖工作面坍塌等问题，TBM很难推进。若涌漏水段围岩为硬质岩，一般对TBM掘进有一定影响，但不致危及围岩稳定及设备的安全；但当严重涌水、漏水区段较长或反复出现，也将大大增加TBM推进的难度，一旦洞室被淹，将会给TBM造成灾难性的影响。

（4）TBM开挖的难易与岩体抗拉强度、抗剪强度和抗压强度有关，一般常用抗压强度来判定。目前，对局部抗压强度超过300MPa的超硬岩，也可采用TBM，但刀具和刀盘的消耗过大，需经常更换刀具，很不经济，并且掘进速度也很慢。TBM适合开挖的岩石强度，与TBM机型及裂隙的程度有关，一般在200MPa以下。

（5）围岩的裂隙（节理、层理、片理）对TBM开挖效率影响较大。裂隙适度发育的围岩，即使抗压强度大，开挖效率也较高。例如，在裂隙发育的条件下，即裂隙间距在30～40cm、岩石的抗压强度为150MPa时，也能有效地开挖。

（6）对TBM开挖经济性有很大影响的指标之一是刀具消耗，刀具的消耗与岩石的强度与耐磨性矿物含量密切相关。因此，要进行强度试验和矿物成分分析，主要是了解矿物中的石英等物质的含量、粒径等。一般说，当岩石单轴抗压强度100MPa以上且石英等坚硬的矿物含量较多时，刀具的消耗很大，刀具更换频繁，掘进速度很慢，在经济上常常不利。

因此，采用TBM开挖隧洞，前期地质勘察资料必须翔实、可靠，为TBM选型、掘进速度、刀具消耗等计算提供依据；并且TBM制造商也应该根据工程具体工程地质条件，制造适合特定工程的辅助设备。