掘进机专业知识考核题库与解析

掘进机专业知识考核题库与解析一、单项选择题（本大题共30小题，每小题1分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填在括号内。）

1.全断面隧道掘进机（TBM）主要适用于（）。

A.软土地层

B.坚硬岩石地层

C.极不稳定的淤泥层

D.流沙层

【答案】B

【解析】全断面隧道掘进机（TBM）主要用于岩石地层的开挖，而软土地层通常使用盾构机。

2.土压平衡盾构机通过（）来平衡开挖面的水土压力，防止地表塌陷。

A.压缩空气

B.泥浆压力

C.密封仓内的土仓压力

D.掌子面锚杆

【答案】C

【解析】土压平衡盾构（EPB）利用切削下来的土体充满密封仓，通过螺旋输送机排土量的控制来调节土仓压力，从而平衡开挖面土压力。

3.掘进机刀盘驱动系统中，目前应用最广泛、传动效率高的减速机类型是（）。

A.蜗轮蜗杆减速机

B.行星齿轮减速机

C.圆柱齿轮减速机

D.摆线针轮减速机

【答案】B

【解析】行星齿轮减速机具有结构紧凑、承载能力高、传动比大、传动效率高且寿命长的特点，非常适合TBM刀盘驱动。

4.在盾构掘进参数中，贯入度是指（）。

A.刀盘每转一圈掘进的距离

B.单位时间内掘进的距离

C.刀盘旋转的总圈数

D.油缸的总行程

【答案】A

【解析】贯入度（PenetrationRate）通常指刀盘每旋转一周，掘进机向前推进的距离（mm/r），是衡量掘进效率的重要指标。

5.TBM主轴承密封系统通常采用（）形式。

A.O型圈密封

B.迷宫密封

C.多道唇形密封

D.机械密封

【答案】C

【解析】TBM主轴承承受巨大载荷且工作环境恶劣，通常采用多道唇形密封（如多道密封圈）并配合油脂泵注入HPW油脂或齿轮油进行润滑和密封。

6.盾构机管片拼装机的旋转自由度通常为（）。

A.1个

B.2个

C.3个

D.4个

【答案】B

【解析】管片拼装机通常具有两个旋转自由度：绕轴线旋转（360度）和径向伸缩/举升，有时还包含微调功能，但核心旋转自由度指周向旋转。

7.悬臂式掘进机截割头的截割方式一般为（）。

A.纵轴式或横轴式

B.仅纵轴式

C.仅横轴式

D.摆动式

【答案】A

【解析】悬臂掘进机根据截割头布置方式，主要分为纵轴式（截割头轴线与悬臂轴线同向）和横轴式（截割头轴线与悬臂轴线垂直）。

8.掘进机液压系统中，用于调节系统压力、防止过载的核心元件是（）。

A.节流阀

B.换向阀

C.溢流阀

D.单向阀

【答案】C

【解析】溢流阀的主要作用是在液压系统压力超过设定值时开启溢流，起到定压和过载保护的作用。

9.泥水盾构中，泥浆管路系统的主要作用不包括（）。

A.输送切削下来的渣土

B.携带渣土排出地面

C.平衡开挖面压力

D.提供刀盘旋转动力

【答案】D

【解析】泥浆管路用于输送泥浆和渣土，并利用泥浆压力平衡掌子面，刀盘旋转动力由液压或电机驱动系统提供。

10.TBM通过断层破碎带时，最易发生的风险是（）。

A.刀盘磨损过快

B.突泥突水

C.掘进速度过快

D.油温过低

【答案】B

【解析】断层破碎带岩体破碎，富含地下水，TBM通过时极易发生突泥、突水及坍塌事故。

11.双护盾TBM的特点是（）。

A.只能适用于软岩

B.不能进行管片拼装

C.具备掘进和拼装管片同时进行的双工作模式

D.依靠推进油缸支撑洞壁

【答案】C

【解析】双护盾TBM设有伸缩护盾，在围岩稳定时，可利用支撑护盾撑紧洞壁，辅助油缸推进，同时进行管片拼装，实现连续掘进。

12.掘进机刀具中，适用于坚硬岩石但需频繁更换的是（）。

A.刮刀

B.滚刀

C.齿刀

D.切削刀

【答案】B

【解析】滚刀（盘形滚刀）通过挤压破碎岩石，适用于硬岩，但磨损快，需定期检查更换；刮刀和切削刀主要用于软土。

13.盾构机同步注浆的目的是（）。

A.润滑刀盘

B.填充管片与地层之间的空隙，控制地表沉降

C.冷却主轴承

D.改良渣土和易性

【答案】B

【解析】同步注浆在管片脱出盾尾的同时进行，主要目的是及时填充建筑空隙，防止地层变形和地表沉降。

14.激光导向系统（ELS）在TBM中的作用是（）。

A.控制刀盘转速

B.测量并显示掘进机姿态和偏差

C.控制出渣量

D.供电分配

【答案】B

【解析】激光导向系统通过全站仪和靶标，实时测量TBM的空间位置（坐标、滚动角、俯仰角），为操作手提供纠偏依据。

15.隧道掘进机PLC控制系统的核心功能是（）。

A.逻辑控制、数据采集与故障监测

B.机械传动

C.液压动力产生

D.通风散热

【答案】A

【解析】PLC（可编程逻辑控制器）负责整机的逻辑顺序控制、各传感器数据采集处理以及故障诊断与报警。

16.在硬岩掘进中，滚刀的破岩机理主要是（）。

A.剪切破坏

B.拉伸破坏

C.高压下的楔入压碎和剪切

D.磨削

【答案】C

【解析】滚刀在巨大推力作用下压入岩体，形成粉碎核，相邻刀刃之间产生岩石裂纹扩展，最终导致岩片崩落（剪切与拉伸复合，以压碎和剪切为主）。

17.掘进机皮带输送机跑偏的原因中，不包括（）。

A.滚筒安装不正

B.皮带接头不正

C.输送量过大

D.落料点位置偏中

【答案】C

【解析】输送量过大会导致打滑或过载，但不是皮带跑偏的直接几何原因。跑偏主要源于安装误差、受力不均或物料偏载。

18.土压平衡盾构中，添加剂注入系统的主要功能是（）。

A.增加推力

B.改良渣土的流塑性、止水性

C.冷却电机

D.润滑减速机

【答案】B

【解析】向刀盘前方或土仓内注入泡沫、膨润土等添加剂，用于改良渣土性能，防止“结泥饼”或喷涌，增加流塑性以利于排土。

19.TBM的后配套系统主要包括（）。

A.刀盘和护盾

B.主梁和推进油缸

C.拖车及其上的液压、电气、通风等辅助设备

D.管片拼装机

【答案】C

【解析】后配套系统指连接在主机后部的拖车系列，承载着液压泵站、变压器、通风除尘、除尘、供水、注浆等辅助系统。

20.某TBM刀盘直径为6m，转速为4r/min，贯入度为5mm/r，则其掘进速度为（）。

A.1.2m/min

B.20m/min

C.0.02m/min

D.2.0m/min

【答案】A

【解析】掘进速度=转速×贯入度=4r/min×5mm/r=20mm/min=2.0cm/min=0.02m/min？(注意：45=20mm/min=0.02m/min)。此处若选项单位是m/min，则数值为0.02。但选项中有0.02和2.0。20mm/min=0.02m/min。选项C为0.02m/min。选项A为1.2m/min。计算：4转/分钟5毫米/转=20毫米/分钟=0.02米/分钟。故选C。注：原选项设置可能有误，按计算结果选C。若贯入度为5mm/r，转速4rpm，则速度20mm/min。

21.铰接装置是盾构机的重要组成部分，其主要作用是（）。

A.连接盾构主机和后配套拖车

B.便于盾构机在曲线段掘进时的转向

C.连接刀盘和主驱动

D.增加盾构机推力

【答案】B

【解析】铰接装置（分为主动和被动铰接）位于盾构壳体中部，允许盾构机前后壳体发生相对折角，从而便于小半径曲线转弯和纠偏。

22.掘进机高压电缆卷筒的主要功能是（）。

A.储存信号线

B.随着掘进前进自动收放高压电缆，保持连续供电

C.增加电缆长度

D.保护电缆不被水淹

【答案】B

【解析】电缆卷筒用于收纳随掘进机移动的高压电缆，防止电缆在地面拖拽受损，并能随主机移动自动收放。

23.管片拼装中，防止管片发生“错台”的关键措施是（）。

A.加快拼装速度

B.精确调整管片位置，确保K块插入到位，螺栓复紧

C.减少注浆量

D.降低千斤顶推力

【答案】B

【解析】错台主要因拼装精度不足、千斤顶顶力不均或管片受力不均引起。精确对位、螺栓正确紧固是关键。

24.TBM主驱动电机通常采用（）。

A.直流电机

B.永磁同步电机或水冷异步电机

C.步进电机

D.伺服电机

【答案】B

【解析】现代TBM主驱动多采用变频调速的水冷异步电机或效率更高的永磁同步电机，以适应大功率、高扭矩和调速需求。

25.在盾尾密封系统中，通常采用（）道钢丝刷密封。

A.1

B.2

C.3或4

D.5

【答案】C

【解析】盾尾密封通常由3道或4道钢丝刷组成，并在其间注入密封油脂（盾尾油脂），以防止外部水土和背填注浆浆液倒灌进入盾体内。

26.掘进机通风系统的主要目的是（）。

A.冷却设备

B.供给新鲜空气，排出粉尘和有害气体

C.干燥隧道

D.输送材料

【答案】B

【解析】隧道施工环境封闭，通风系统至关重要，用于保障作业人员呼吸、排出柴油机废气、爆破烟尘和粉尘。

27.以下哪项不是TBM检修维护的“三级保养”内容？（）

A.日常保养

B.强制保养

C.定期检修

D.年度大修

【答案】D

【解析】通常三级保养指：例行保养（日常）、一级保养（月度/强制）、二级保养（年度/定期）。年度大修属于更高层级的维修。

28.盾构始发时，通常需要设置（）。

A.反力架和负环管片

B.只有反力架

C.只有负环管片

D.不需要任何辅助装置

【答案】A

【解析】始发阶段，洞壁尚未提供摩擦反力，需设置反力架承受千斤顶推力，并安装临时管片（负环）将推力传递给反力架。

29.硬岩TBM换刀作业通常在（）进行。

A.地面操作室

B.刀盘内部（封闭式）或通过刀盘孔进入掌子面（敞开式）

C.后配套拖车

D.电控室

【答案】B

【解析】硬岩TBM换刀需进入刀盘前部。敞开式TBM可直接进入；护盾式TBM需通过刀盘上的入孔或利用伸缩护盾提供的空间进入。

30.掘进机数据采集系统记录的数据不包括（）。

A.推力、扭矩、速度

B.土仓压力、注浆量

C.操作人员的姓名

D.油温、油压

【答案】C

【解析】数据采集系统记录机器运行参数和状态数据，通常不记录具体的人员姓名（虽有操作日志，但非传感器采集的运行数据）。

二、多项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题列出的五个备选项中有两个或两个以上是符合题目要求的，请将其代码填在括号内。错选、多选、少选均不得分。）

1.掘进机按适用地层分类，主要包括（）。

A.硬岩掘进机（TBM）

B.软土盾构机

C.复合盾构机

D.悬臂式掘进机

E.顶管机

【答案】ABC

【解析】广义上掘进机包含多种，但按隧道掘进主流分类，主要分为硬岩TBM、软土盾构及适应软硬不均地层的复合盾构。悬臂掘进主要用于煤巷或小断面，顶管机属于非开挖技术，虽原理类似，但在大型隧道工程分类中常单列。

2.土压平衡盾构机的主要组成系统包括（）。

A.刀盘驱动系统

B.螺旋输送机系统

C.盾尾密封系统

D.注浆系统

E.管片拼装系统

【答案】ABCDE

【解析】以上五项均为土压平衡盾构机的核心构成部分，缺一不可。

3.TBM刀具损坏的主要原因有（）。

A.刀圈偏磨

B.刀轴承密封失效

C.刀体断裂

D.岩石磨损性过高

E.正常磨损

【答案】ABCDE

【解析】刀具损坏既包含正常的疲劳磨损，也包含偏磨（如刀轴卡死）、轴承损坏、刀圈崩块等非正常损坏，地质条件是外部主因。

4.盾构机姿态控制参数主要包括（）。

A.滚动角

B.俯仰角

C.水平偏差

D.垂直偏差

E.刀盘转速

（注：姿态控制主要关注空间位置和角度，转速是掘进参数，故E不选，但在广义操作中相关。严格姿态控制指ABCD）。

【答案】ABCD

【解析】滚动、俯仰、水平偏差、垂直偏差直接描述盾构机在空间中的姿态。

5.泥水盾构泥浆处理系统的主要设备包括（）。

A.筛分设备（振动筛）

B.旋流器（除砂器、除泥器）

C.泥浆泵

D.压滤机

E.储浆罐

【答案】ABCDE

【解析】泥水处理系统需对泥浆进行分级处理，筛分、旋流是核心，压滤机用于处理废弃泥浆，泵和罐用于输送和储存。

6.掘进机液压系统污染的危害有（）。

A.堵塞滤芯

B.加速元件磨损

C.卡死阀芯

D.堵塞伺服阀

E.导致油液变质

【答案】ABCDE

【解析】液压油中的固体颗粒、水分等污染物会引起上述所有危害，严重影响系统可靠性。

7.双护盾TBM在不良地质条件下掘进时，可能遇到的问题有（）。

A.护盾被卡死（卡机）

B.塌方导致管片错台

C.掘进方向失控

D.刀盘扭矩超限

E.出渣不畅

【答案】ABCDE

【解析】双护盾TBM对地层变形敏感，在软弱破碎地层易发生卡护盾、塌方、姿态难控等问题。

8.管片止水条安装时需要注意（）。

A.粘贴牢固

B.位置准确

C.避免遇水膨胀提前

D.接头处搭接处理

E.表面清洁

【答案】ABCDE

【解析】止水条是防水关键，安装质量直接影响防水效果，需注意清洁、位置、防提前膨胀及接头处理。

9.TBM通过富水地层时，常用的超前加固措施有（）。

A.超前小导管注浆

B.超前深孔注浆

C.管棚支护

D.冻结法

E.降水井

【答案】ABCDE

【解析】以上均为隧道施工中常用的止水加固措施，视具体水量和地层情况选用。

10.掘进机电气系统中的安全保护装置包括（）。

A.急停按钮

B.漏电保护器

C.过载保护

D.相序保护

E.接地保护

【答案】ABCDE

【解析】完整的电气安全系统包含人身安全（急停、漏电、接地）和设备安全（过载、相序、短路）。

11.影响TBM掘进速度的主要地质因素有（）。

A.岩石单轴抗压强度

B.岩体完整性（节理裂隙发育程度）

C.岩石耐磨性

D.地下水情况

E.围岩应力状态

【答案】ABCDE

【解析】岩石强度决定破岩难易，节理发育度影响破岩效率（节理发育则快），耐磨性影响刀具寿命，地下水和应力影响工作面稳定性。

12.盾构机同步注浆材料的主要性能要求有（）。

A.良好的流动性

B.适当的凝结时间

C.较高的早期强度

D.收缩性小

E.良好的抗渗性

【答案】ABCDE

【解析】注浆浆液需易泵送、充填性好、固化后强度足够支撑管片、不收缩、能止水。

13.掘进机操作手在开机前必须检查的项目包括（）。

A.液压油位

B.皮带输送机状态

C.各急停按钮状态

D.通信联络

E.刀盘转动范围内有无人员

【答案】ABCDE

【解析】开机前检查是安全规程的核心内容，涵盖机械、电气、安全及人员确认。

14.复合盾构机具备的特点包括（）。

A.既有土压平衡模式又有泥水平衡模式

B.刀盘上既安装滚刀又安装切削刀

C.适应软硬不均地层

D.只能用于软土

E.结构复杂，造价高

【答案】BCE

【解析】复合盾构通常指刀盘设计为复合式（滚刀+刮刀），以适应地质变化。有些双模式盾构（如EPB/Slurry双模）也属于广义复合盾构。BCE是普遍特征。A是特定双模盾构特征，非所有复合盾构。

15.TBM后配套拖车上通常布置的设备有（）。

A.液压油箱及泵站

B.变压器及配电柜

C.通风机

D.注浆泵

E.空压机

【答案】ABCDE

【解析】后配套是所有辅助系统的载体，包含动力、液压、流体、通风等系统。

16.造成盾构机“泥饼”现象的原因有（）。

A.地层粘土含量高

B.刀盘开口率过小

C.土仓搅拌效果差

D.推进速度过快

E.加剂注入不足

【答案】ABCDE

【解析】泥饼是粘性土体在刀盘面板或土仓内压实固结的现象，与地质、刀盘设计、搅拌、添加剂及操作参数均有关。

17.掘进机导向系统发生故障时，可采用的辅助测量手段有（）。

A.经纬仪测量

B.水准仪测量

C.全站仪人工测量

D.激光标靶人工复核

E.估算法

【答案】ABCD

【解析】自动导向故障时，需使用传统测量仪器（全站仪、水准仪等）人工复核盾构姿态。

18.管片拼装质量验收的主要指标有（）。

A.相邻管片错台量

B.管片椭圆度

C.螺栓紧固力矩

D.管片破损情况

E.贯入度

【答案】ABCD

【解析】贯入度是掘进参数，不是拼装质量指标。拼装质量主要看几何精度（错台、椭圆度）和连接质量（螺栓、破损）。

19.TBM主轴承常见的润滑方式有（）。

A.飞溅润滑

B.强制喷油润滑

C.油脂润滑

D.油浴润滑

E.滴油润滑

【答案】BC

【解析】大型TBM主轴承通常采用稀油强制循环润滑（带过滤和冷却）或部分采用油脂润滑（特别是较小直径或特定部位）。油浴和飞溅较少用于主轴承主系统。

20.隧道掘进机施工中，职业健康安全管理的重点包括（）。

A.粉尘治理

B.噪声控制

C.有害气体监测

D.通风管理

E.人工照明

【答案】ABCDE

【解析】隧道施工环境恶劣，粉尘、噪声、有害气体（瓦斯、硫化氢等）、通风和照明均是职业健康管理的核心要素。

三、判断题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。请判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。）

1.盾构机是一种专门用于水下隧道施工的设备，不能用于陆地隧道。（）

【答案】×

【解析】盾构机既广泛用于水下隧道（江、河、海），也大量用于城市地下轨道交通等陆地隧道。

2.TBM的刀盘转速是可以根据地质情况进行无级调速的。（）

【答案】√

【解析】现代TBM驱动系统多采用变频或液压马达驱动，可实现刀盘转速的无级调节，以适应不同地层。

3.土压平衡盾构在砂卵石地层中掘进时，必须向刀盘前方注入泡沫或膨润土以改善渣土和易性。（）

【答案】√

【解析】砂卵石地层内摩擦角大，流动性差，不添加改良剂极易造成刀盘扭矩大、磨损快及排土堵塞。

4.管片拼装完成后，即可脱出盾尾，无需等待注浆体凝固。（）

【答案】×

【解析】虽然管片拼装后即脱出盾尾，但必须依靠同步注浆浆液提供及时的支撑力，防止管片下沉或变形，并非“无需等待”，而是浆液需即时填充。

5.掘进机液压系统的油温越高，液压油的粘度越低，润滑性能越差。（）

【答案】√

【解析】油温升高导致粘度降低，油膜变薄，润滑性能下降，且易导致泄漏增加。

6.TBM在曲线段掘进时，主要通过调整分区推进油缸的压力和行程来实现转向。（）

【答案】√

【解析】这就是盾构/TBM的“纠偏”原理，通过左右或上下油缸的差动推力产生力矩，改变掘进方向。

7.泥水盾构的泥浆压力设定必须大于开挖面的水土压力，以防止地层坍塌。（）

【答案】√

【解析】泥水支护原理要求泥浆压力略大于（或等于，考虑超挖）地层水土压力，以保持掌子面稳定。

8.滚刀的启动扭矩是指滚刀开始转动时所需的最小扭矩，该数值越小越好。（）

【答案】√

【解析】启动扭矩小意味着刀轴承转动灵活，阻力小，有利于减少刀圈偏磨（特别是贯入度较小时）。

9.盾构机铰接油缸只能处于伸出状态，不能缩回。（）

【答案】×

【解析】铰接油缸既可以伸出（主动铰接）也可以缩回，用于调整前后壳体的相对角度。

10.掘进机数据采集系统（VMT或类似）可以实时显示掘进参数，但不能修改PLC内部程序。（）

【答案】√

【解析】数据采集系统主要是HMI（人机界面）层，用于监视和设定参数，修改PLC程序通常需使用专用编程软件。

11.在硬岩掘进中，刀盘推力越大，掘进速度一定越快。（）

【答案】×

【解析】推力与掘进速度在一定范围内成正比，但受限于岩石强度、刀具承载力、排渣能力及驱动功率，推力过大可能导致刀具损坏或轴承过载。

12.盾尾油脂的作用只是密封，不能起到润滑作用。（）

【答案】×

【解析】盾尾油脂既有密封作用（防止水土进入），也有润滑作用（减少钢丝刷与管片间的摩擦）。

13.悬臂式掘进机不仅可以截割煤岩，还可以进行装载和转运作业。（）

【答案】√

【解析】悬臂掘进机集截割、装载、转运于一体，部分机型还配有行走机构，是综合掘进设备。

14.TBM施工中，遇到溶洞发育区时，应降低掘进速度，加强超前地质预报。（）

【答案】√

【解析】溶洞易导致突水、突泥及TBM姿态失控，必须谨慎施工，加强探测。

15.同步注浆的注浆压力应设定得越高越好，以确保填充密实。（）

【答案】×

【解析】注浆压力过高会击穿盾尾密封或导致管片变形、错台，甚至隆起地表，需根据地质和埋深合理设定。

16.管片连接螺栓的拧紧顺序一般采用“对角线”顺序，以使管片受力均匀。（）

【答案】√

【解析】对角线拧紧可保证管片接缝面贴合紧密，避免局部应力集中。

17.TBM主轴承的寿命通常决定了TBM整机的大修周期。（）

【答案】√

【解析】主轴承是TBM最核心、最昂贵的部件，其制造和维修难度极大，通常以其寿命作为大修依据。

18.掘进机在停机检修时，必须切断主电源并挂“禁止合闸”警示牌。（）

【答案】√

【解析】这是电气安全检修的强制性规定（挂牌上锁），防止误操作导致人员伤亡。

19.泥水盾构的送泥管和排泥管直径通常是一样的。（）

【答案】×

【解析】排泥管携带渣土，颗粒浓度高，为防止堵塞，通常排泥管直径大于或等于送泥管直径。

20.掘进机操作手发现参数异常（如扭矩突增）时，应立即按急停按钮。（）

【答案】×

【解析】扭矩突增不一定需要急停（除非超限报警），首先应降低推力、转速、加大注水/注剂等措施进行调整，盲目急停可能导致刀盘被卡死。只有在发生紧急故障（如火灾、设备失控）时才急停。

四、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。请在每小题的空格中填上正确答案。）

1.盾构机根据支护地层的形式，主要分为土压平衡盾构、泥水平衡盾构和__________盾构。

【答案】复合（或：气压/敞开）

【解析最常见的是复合盾构。】

2.TBM刀盘刀具布置中，位于刀盘中心区域的刀具称为__________。

【答案】中心刀（或：中心滚刀）

3.土压平衡盾构通过__________将切削下的渣土排出。

【答案】螺旋输送机

4.盾构始发反力架的主要作用是提供始发阶段的__________。

【答案】反力（或：支撑反力）

5.掘进机液压系统中，__________是动力的来源装置。

【答案】液压泵

6.管片衬砌中，相邻两环管片之间的缝隙称为__________。

【答案】环缝

7.TBM导向系统常用的激光靶通常安装在__________上。

【答案】盾体（或：前盾/中盾）

8.硬岩TBM中，__________是传递推力给管片的关键部件。

【答案】推进油缸

9.盾尾密封通常由__________道密封刷组成。

【答案】3（或：三/四）

10.泥水盾构中，气仓室的作用是调节__________，以保持开挖面压力稳定。

【答案】泥水压力（或：气压平衡）

11.掘进机电气系统一般采用__________V电压等级供电。

【答案】10000（或：10000/高压/690/380，通常主供电为10kV或6kV，设备用690V或380V。填10kV或高压更符合TBM特征）

12.滚刀的刀圈材料通常采用优质__________。

【答案】合金钢（或：轴承钢/模具钢）

13.管片生产中，常用的混凝土抗渗等级为__________或更高。

【答案】P10（或：P8/P12）

14.TBM在掘进过程中，如果遇到围岩收敛变形过快，可能导致__________。

【答案】卡机（或：护盾被卡）

15.同步注浆的浆液通常分为单液浆和__________。

【答案】双液浆

16.掘进机操作室内的PLC系统主要负责__________控制。

【答案】逻辑（或：顺序/自动）

17.为了减小TBM刀盘的脱困扭矩，通常在刀盘面板上安装__________。

【答案】扩孔刀（或：超挖刀）

18.盾构机最小转弯半径受限于__________的长度和铰接角度。

【答案】盾构主机（或：盾体）

19.隧道通风方式中，利用风管将新鲜空气送到工作面的方式称为__________。

【答案】压入式通风

20.掘进机日常保养中，必须检查__________油位和油质。

【答案】液压（或：齿轮油/润滑）

五、简答题（本大题共10小题，每小题5分，共50分。）

1.简述土压平衡盾构机的基本工作原理。

【答案】

土压平衡盾构机（EPB）的工作原理是：利用刀盘旋转切削土体，切削下来的土体进入密封土仓。通过控制螺旋输送机的排土速度和千斤顶的推进速度，调节土仓内的土压力，使其与开挖面的水土压力保持平衡，从而防止开挖面坍塌或地表过度沉降。同时，向土仓内注入添加剂（如泡沫、膨润土）以改良渣土的流塑性，使其具有良好的止水性和和易性，便于通过螺旋输送机排出。

2.TBM主轴承日常检查维护的重点有哪些？

【答案】

（1）温度监测：实时监控主轴承和外密封的温度，防止过热烧损。

（2）润滑油监测：定期取样化验油质，检查油位、油压（特别是强制润滑系统）及滤芯堵塞情况。

（3）密封状态：检查油脂分配系统工作是否正常，各注脂点是否通畅，确保密封油脂有效注入，防止泥水侵入。

（4）振动与异响：通过听诊或传感器监测主轴承运行是否有异常振动或金属撞击声。

（5）磨损量检测：利用检测尺或传感器定期测量主轴承轴向和径向间隙，评估磨损程度。

3.什么是盾构机的“姿态”？如何描述盾构姿态？

【答案】

盾构机的“姿态”是指盾构机在隧道空间中的具体位置和倾斜状态。

描述姿态通常包括以下参数：

（1）滚动角：盾构机绕自身轴线旋转的角度。

（2）俯仰角：盾构机轴线相对于水平面的倾角（抬头或低头）。

（3）水平偏差：盾构机中心点相对于隧道设计中心线（DTA）的左右偏离值。

（4）垂直偏差：盾构机中心点相对于隧道设计中心线的上下偏离值。

（5）切口里程和盾尾里程：描述盾构机在隧道轴线方向上的位置。

4.简述管片“错台”产生的原因及预防措施。

【答案】

原因：

（1）拼装精度不足，K块插入困难导致管片受力不均。

（2）盾构机姿态偏差大，盾尾间隙不均匀导致管片挤压变形。

（3）注浆压力不对称或注浆量不足，管片发生漂浮或下沉。

（4）螺栓紧固未达到规定力矩。

（5）管片本身存在质量问题（如椭圆度超标）。

预防措施：

（1）严格测量盾尾间隙，精确选型和拼装管片。

（2）保持良好的盾构姿态，避免剧烈纠偏。

（3）控制注浆压力和方量，确保注浆对称。

（4）及时、多次复紧螺栓。

（5）提高管片预制质量。

5.简述TBM通过断层破碎带时应采取的主要技术措施。

【答案】

（1）超前地质预报：加强TSP、地质雷达等探测，提前探明断层规模及含水情况。

（2）超前加固：采用超前小导管注浆、管棚或深孔注浆加固前方破碎岩体。

（3）掘进参数控制：采用低推力、低转速、贯入度控制，减小对围岩的扰动。

（4）加强支护：缩短支护距离，及时进行初支喷射混凝土，必要时增设钢拱架。

（5）排水降压：若地下水丰富，需打设排水孔进行降压。

（6）应急准备：储备抢险物资（如注浆材料、水泵），制定防突水突泥预案。

6.泥水盾构与土压平衡盾构相比，有哪些主要优缺点？

【答案】

优点：

（1）泥水压力传递更均匀、稳定，对地表沉降控制效果更好，适合大埋深、高水压地层。

（2）对颗粒较大的地层（如砂卵石）适应性强，泥浆能有效悬浮和携带渣土。

（3）刀盘磨损相对较小，因为有泥浆冲刷和润滑。

缺点：

（1）需要庞大的泥水处理系统和泥浆站，占地面积大，造价高。

（2）泥浆分离设备噪音大，能耗高。

（3）难以在粘性土地层中使用（易发生泥水分离困难、堵塞）。

（4）弃浆处理成本高，环保压力大。

7.什么是TBM的“卡机”事故？常见的脱困措施有哪些？

【答案】

“卡机”是指TBM在软弱破碎或收敛变形大的地层中，由于围岩急剧变形挤死护盾，导致设备无法推进或转动的现象。

脱困措施：

（1）化学注浆或加固：对护盾周围围岩进行加固，控制变形。

（2）扩挖：启动超挖刀或人工清除护盾周边岩土体。

（3）释放应力：在护盾周边打设释放孔或导洞。

（4）辅助推进：利用辅助推进油缸或外接千斤顶顶推。

（5）调整姿态：尝试反复调整姿态（伸缩护盾、扭转刀盘）松动周边土体。

8.简述盾构同步注浆的作用及注浆时机。

【答案】

作用：

（1）填充管片与地层之间的建筑空隙，防止地层产生较大变形引起地表沉降。

（2）作为第一道防水防线，提高隧道防水性。

（3）为管片提供早期的均匀支撑，约束管片位移，防止管片上浮或下沉。

（4）作为管片衬砌结构的弹性缓冲层，改善管片受力状态。

注浆时机：同步注浆应与盾构掘进同步进行，即在管片脱出盾尾的同时，通过注浆泵将浆液注入盾尾空隙。

9.掘进机液压系统油温过高的危害及处理方法是什么？

【答案】

危害：

（1）液压油粘度降低，导致系统内泄漏增加，效率下降。

（2）密封件加速老化、变质，导致泄漏。

（3）液压元件内部磨损加剧，缩短寿命。

（4）油液氧化变质加快，生成酸性物质腐蚀元件。

处理方法：

（1）检查液压油冷却系统（如水冷）是否正常工作，冷却水流量是否充足。

（2）检查油箱油位是否过低，吸油过滤器是否堵塞。

（3）检查系统溢流阀设定值是否过低，导致大量高压溢流发热。

（4）调整系统压力或减少不必要的节流损失。

（5）若是连续重载作业，可考虑增加冷却能力或间歇停机冷却。

10.简述盾构机始发流程的主要步骤。

【答案】

（1）始发准备：安装盾构机基座，吊装盾构机及后配套，连接调试。

（2）安装反力架和负环管片：反力架提供反力，负环管片传递推力。

（3）洞门凿除与止水：凿除围护桩，安装外圈帘布橡胶板和折形压板。

（4）拼装负环：在洞内拼装临时管片（负环）。

（5）盾构机推进：调整刀盘贴近掌子面，开始向前推进，进入土体。

（6）正常掘进：当盾尾完全进入洞内且具备拼装正环条件后，拆除反力架和负环，转入正常掘进阶段。

六、综合应用与分析题（本大题共5小题，每小题42分，共210分。要求计算准确、分析合理、条理清晰。）

1.某盾构隧道工程，采用土压平衡盾构施工，隧道外径6.2m，管片宽度1.5m，管片厚度0.35m。地质报告显示，隧道顶部覆土深度为12m，地下水位位于地表下2m。土体平均重度γ=18kN/m³，水土压力计算采用水土分算。侧压力系数K=0.5。

（1）试计算盾构机在静止状态下，刀盘中心处（位于隧道中心）的理论水土压力值。（结果保留两位小数）

（2）若掘进时设定的土仓压力目标为静止水土压力的1.1倍，求设定的土仓压力值。

（3）在掘进过程中，发现地表沉降监测数据异常增大，试从土仓压力控制、注浆、地质等方面分析可能的原因，并提出相应的对策。

【答案】

（1）计算水土压力：

隧道外径D=6.2m，半径R=3.1m。

隧道中心埋深H=覆土深+半径=12+3.1=15.1m。

地下水位距地表2m，故隧道中心处水头高度h_w=15.12=13.1m。

水压力σ_w=γ_w×h_w=10×13.1=131.0kPa。

有效土层厚度计算：

在隧道中心标高处，上部土层总应力为σ_v=γ×H=18×15.1=271.8kPa。

（注：若严格分算，需区分水上水下重度土层高度。题目给平均重度，通常直接用总应力减水压力求有效应力，或者假设全断面水土分算。此处按常规简化：σ_v=18*15.1=271.8kPa）

有效竖向应力σ_v'=σ_vσ_w=271.8131.0=140.8kPa。

侧向土压力（有效）σ_h'=K×σ_v'=0.5×140.8=70.4kPa。

总水土压力（静止土压力）σ_0=σ_h'+σ_w=70.4+131.0=201.4kPa。

答：刀盘中心处理论水土压力为201.40kPa。

（2）设定土仓压力：

P_set=1.1×σ_0=1.1×201.4=221.54kPa。

答：设定的土仓压力值应为221.54kPa。

（3）原因分析与对策：

原因：

1.土仓压力设定过低，低于开挖面水土压力，导致开挖面应力松弛，地层向仓内坍塌。

2.注浆不及时或注浆量不足，管片脱出盾尾后失去支撑，地层发生二次沉降。

3.地质发生突变，如遇到空洞或松散层，原参数不适用。

4.螺旋输送机排土量过大，导致土仓内压力实质上维持不住。

对策：

1.适当调高土仓压力设定值，或降低排土速度，维持土仓压力稳定。

2.检查同步注浆系统，确保注浆压力和注浆量双控，必要时进行二次补强注浆。

3.加强超前地质预报，若遇空洞，提前注浆填充。

4.检查膨润土或泡沫注入效果，改良渣土以建立良好的压力传递介质。

2.某TBM施工项目，刀盘直径为8m，安装有17寸盘形滚刀。在掘进过程中发现刀具磨损异常严重，且部分滚刀出现偏磨（刀圈一侧磨损）现象。

（1）请分析造成滚刀偏磨的机械和地质原因。

（2）若岩石的单轴抗压强度为150MPa，石英含量为30%，请分析刀具磨损快的主要影响因素。

（3）作为现场工程师，请制定一套详细的刀具检查与更换管理方案，以延长刀具寿命并降低停机时间。

【答案】

（1）滚刀偏磨原因分析：

机械原因：

1.刀具轴承润滑失效，导致轴承卡死，滚刀无法转动，形成滑动摩擦。

2.刀具安装螺栓松动或刀轴变形，导致刀具倾角过大，受力不均。

3.刀盘刮刀磨损过度或脱落，未能保护滚刀刀体，导致滚刀被卡住。

4.起动扭矩过大，刀圈在低推力下无法启动转动。

地质原因：

1.掘进参数不当，在软岩或粘性地层中推力过大，导致滚刀陷入岩体无法转动。

2.岩石破碎且伴有大块孤石，造成滚刀受到不规律侧向力，导致转动不连续或卡滞。

（2）刀具磨损快的影响因素：

1.岩石强度高（150MPa属于中硬岩，需较大推力破岩），导致刀圈承受高接触应力，加速磨粒磨损。

2.石英含量高（30%），石英硬度极高（莫氏硬度7），是强磨粒性矿物，对刀圈钢材产生剧烈的切削和研磨作用。

3.刀具材质若未能匹配高石英地层，耐磨性不足。

4.刀盘转速与贯入度匹配不合理，导致滑动摩擦距离增加。

（3）刀具检查与更换管理方案：

1.建立刀具管理台账：记录每把刀的编号、安装位置、使用时长、累计掘进里程。

2.定期开仓检查：根据地质情况，规定每掘进一定距离（如50-100m）或根据掘进参数（如扭矩突变、推力异常）进行停机检查。

3.制定换刀标准：明确规定刀圈磨损极限（如磨损量超过15-20mm需更换）、轴承温升报警值、外观崩块限度。

4.实行预防性换刀：不要等到刀具完全失效才换，在接近磨损极限但仍有性能时安排计划性更换，避免突发性停机。

5.加强润滑管理：确保刀具油脂泵工作正常，定期检查油脂消耗量，保证轴承密封良好。

6.参数优化：根据岩石情况调整刀盘转速和推力，避免在低贯入度下长时间空转。

3.某隧道使用泥水盾构机施工，在穿越河流底部时，泥水输送管路突然发生爆裂，导致泥水大量泄漏，泥水仓压力迅速下降。

（1）试分析泥水管路爆裂可能的原因。

（2）面对这种突发紧急情况，应采取哪些应急处理步骤？

（3）为了预防此类事故的发生，在设备选型和日常维护中应注意哪些方面？

【答案】

（1）管路爆裂原因：

1.管路磨损严重，特别是弯头处，长期受渣土冲刷导致壁厚减薄。

2.管路压力波动过大，产生水击效应，瞬时压力超过管路耐压极限。

3.管路中混入大块石块或硬物堵塞，导致局部压力剧增。

4.管接头密封失效或连接螺栓松动，导致拔脱或撕裂。

5.管材质量缺陷或疲劳损伤。

（2）应急处理步骤：

1.立即停止泥浆泵和刀盘驱动，防止泥浆进一步大量流失。

2.关闭泥水仓进排泥管路上的紧急切断阀。

3.向泥水仓内立即注入高粘度泥浆或气仓加压，尽可能维持开挖面压力，防止河水倒灌或地层坍塌。

4.组织人员抢修管路，更换破损管段或接头。

5.若无法在短时间内修复，且地层风险高，应考虑向掌子面注入化学浆液进行封闭封堵。

6.待修复后，重新建立泥水循环，缓慢恢复压力，继续掘进。

（3）预防措施：

1.设备选型：选用耐磨性能好的高锰钢或双金属复合管材，弯头处加厚或采用耐磨陶瓷衬板。

2.定期检测：使用测厚仪定期对延展管路进行壁厚检测，重点监测弯头和法兰处。

3.压力控制：优化泥浆泵启停逻辑，加装缓冲罐或泄压阀，减少水击压力。

4.碎石处理：