随着我国经济的快速发展,大规模的基础设施需要建设,TBM的应用也越来越广泛。TBM施工方法相比于传统的钻爆法具有具有高效、优质、安全、环保、自动化程度高的优点,是当前世界上最先进的硬岩隧洞施工工法。但由于TBM掘进过程中无法掌握掌子面前的围岩条件,容易受到不良地质的威胁。本文以新疆EH工程KS段Ⅳ标工程为背景,基于现场施工数据给出一种可以反映围岩变化情况的掘进特征参数,并可在操作室直观显示。本文基于现场采集的掘进数据和围岩统计资料,分析了围岩参数与掘进参数之间的关系规律,发现它们之间具有很强的相关性。计算不同围岩类别下的掘进参数的平均值,分析不同围岩类别下掘进参数之间的规律,得出刀盘推力和刀盘扭矩与贯入度之间存在线性相关关系,贯入度随刀盘推力和刀盘扭矩的增大而增大。提出用掘进特征参数FPI来反映围岩的变化情况,给出了FPI的计算方法。按不同围岩类别计算掘进特征参数FPI的变化范围及平均值,得出从Ⅱ类围岩到Ⅴ类围岩FPI呈递减趋势,由此得出可以用掘进特征参数FPI的变化趋势反映施工围岩的变化情况是可行的。当岩石比较坚硬、完整时FPI的值会比较大,当岩石比较软弱、破碎时FPI的值会比较小。该基于掘进特征参数FPI的围岩识别方法在多个工程进行了测试验证。进一步,鉴于不良地质会严重影响TBM的施工效率,威胁设备和作业人员的安全,本文提出了基于掘进特征参数FPI的不良地质识别预警方法和预警值。第一,在极硬岩条件下,根据岩石的单轴抗压强度和对应贯入度,确定不良地质极硬二级预警FPI值为70,极硬一级预警值为140。超出预警值提醒操作手前方岩石很硬,需要注意调整掘进参数和及时检查更换刀具。第二,在软弱破碎围岩情况下或遇到断层破碎带时,分析塌腔、塌方等地质灾害出现前一段时间内FPI的变化趋势及平均值,确定不良地质软弱二级预警值为15,软弱一级预警值为10。超出预警值提醒操作手前方岩石软弱或破碎,注意查看掌子面围岩状况,及时支护,必要时进行超前地质探测,防止出现卡机等地质灾害。最后,进行了围岩实时识别软件系统的设计开发,将掘进特征参数FPI的值及其变化趋势直接显示在TBM操作室显示屏上,同时填加了不良地质预警,当FPI的值超出不同预警值时,报警的指示灯会不同色彩闪亮。这样,可以提示操作手关注围岩变化趋势,并适时调整掘进参数、检查刀具、查看极端不良地质,做出及时支护决策。本文所提出的TBM掘进围岩识别预警方法可靠、实用,对TBM安全、高效掘进以及防止被卡被困,具有重要价值。