???隨著我國“一帶一路”、CZ鐵路、長江經(jīng)濟帶等國家戰(zhàn)略逐步實施，急需建設(shè)大量公路鐵路隧道、超長水工隧洞、礦山巷道等。TBM（全斷面隧道掘進機）以其快速、高效、環(huán)保、智能化等獨特優(yōu)勢成為長大隧道（隧洞、巷道）建設(shè)的最佳選擇和必然發(fā)展方向。然而，自TBM誕生至今已有百年，機械刀具破巖模式從未改變，導(dǎo)致傳統(tǒng)TBM的掘進效率已達到瓶頸，從技術(shù)上再無顯著提升空間。因此，在不改變傳統(tǒng)TBM主體結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)上，通過把傳統(tǒng)刀盤刀具機械破巖與水力、激光等技術(shù)組成聯(lián)合破巖方式，研發(fā)新型高效的聯(lián)合破巖技術(shù)，實現(xiàn)我國TBM破巖方式“從0到1”的技術(shù)創(chuàng)新，成為解決當(dāng)前TBM高效快速破巖難題的重大突破點。

???對此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖體工程多場耦合效應(yīng)團隊開展了新型水力聯(lián)合破巖技術(shù)研究，取得的主要研究進展包括：研制了高圍壓水力聯(lián)合線性破巖試驗系統(tǒng)，可開展30MPa圍壓條件下的常規(guī)類型滾刀、多技術(shù)預(yù)處理以及水力聯(lián)合的線性切削破巖試驗；揭示了“兩側(cè)水刀預(yù)先切槽+中間刀/齒滾壓破巖”聯(lián)合破巖機制，揭示了切槽深度控制下的3種破巖形態(tài)：欠深度切槽，充分深度切槽以及過深度切槽，確定了切槽深度“可行的”最優(yōu)區(qū)間；開展了不同巖性、刀具類型、槽深、槽間距、貫入度等參數(shù)影響的線性切削破巖試驗，提出了“切多深、破多深”的最優(yōu)破巖效果的參數(shù)優(yōu)化匹配技術(shù)；開展了不同巖性純水、磨料的高壓水射流切槽試驗，獲得了高壓水射流切槽影響因素及規(guī)律，建立了重復(fù)切割深度預(yù)測模型，并基于此提出了刀盤布局設(shè)計方法。

相關(guān)研究成果發(fā)表論文7篇，申請發(fā)明專利50項（已授權(quán)12項，其中1項美國發(fā)明專利）、授權(quán)實用新型專利20項。

圖1 高圍壓水力聯(lián)合線性破巖試驗系統(tǒng)

圖2 水力聯(lián)合破巖模式：兩側(cè)水刀預(yù)先切槽+中間刀/齒滾壓破巖

圖3 槽深控制的3種破巖形態(tài)

圖4 切槽深度“可行的”最優(yōu)區(qū)間

圖5 最優(yōu)破巖效果：切多深、破多深