随着数据时代的到来,越来越多的工程装备通过实测数据的分析与挖掘建立关键工作参数计算模型,实现优化调控。如何通过有效的数据分析方法提取工程数据中蕴含的参量间影响关系与变化规律是该领域的研究热点。全断面隧道掘进机是一种专门用于隧道施工的大型工程装备。由于地下施工环境多变且装备具有重型巨载的特征,隧道施工过程对装备控制具有极高的要求。掘进总载荷（包括总推力和总扭矩）是隧道装备掘进过程中的核心参数之一。当装备在不同地质条件下掘进时,对载荷参数进行有效的分析与计算是安全高效施工的重要基础。随着隧道掘进装备制造技术水平不断提升,已经实现从过程测量和环境监测中获得丰富的实测施工数据,为基于工程数据分析开展掘进载荷的建模计算奠定了基础。本文以隧道掘进总载荷为研究目标,基于力学量纲分析与数据挖掘结合的参数建模方法,设计了一种掘进总载荷量纲分析方案,通过分组筛选的方式从参量数据特征、量纲特征及物理力学性质三方面综合考虑确定基本量,分析了不同掘进地质的力学破坏特征,分别构建了土、硬岩和软岩三类地质条件下掘进总载荷的无量纲参量集。在此基础上,基于Lasso回归开展了三类地质六个工程的数据训练与学习,识别给出了土、硬岩和软岩几类典型地质条件下影响掘进总载荷的主要无量纲量及其定量关系,完成了不同地质条件下的掘进总推力与总扭矩计算。计算过程中针对工程数据预处理,设计了一种差分法与箱型图结合的异常值识别方法,能够在识别异常数据的同时避免误删偏离整体数据均值却呈规律性变化的极大值或极小值。结果表明本文在独立测试集上给出的掘进总载荷预测值与工程实测数据基本吻合,并基于计算结果分析了不同地质条件下掘进总载荷相关参量间的影响关系。为进一步分析掘进总载荷无量纲影响参量间的非线性关系,基于符号回归算法进行上述工程的掘进总载荷计算。通过随机森林特征选择与符号回归算法结合的模型训练方式,完成了三类地质条件下掘进总载荷的建模和预测,提高了符号回归的求解效率。通过对计算结果的分析,并与Lasso回归结果对比,讨论了不同地质条件下各参量对掘进总载荷的影响。两种算法给出的计算结果表明,本文构建的无量纲量具有一定合理性和有效性,给出的关键参量能够有效反映不同地质条件下的掘进总载荷,可为掘进装备载荷预测与调控提供参考。