考慮地質適宜性和滾刀直徑的TBM刀具消耗預測

閆長斌， 姜曉迪， 楊繼華， 郭衛新， 姚 陽

(1. 鄭州大學土木工程學院， 河南 鄭州 450001； 2. 黃河勘測規劃設計有限公司， 河南 鄭州 450003)

0 引言

滾刀是TBM施工中最主要的破巖工具。滾刀在破巖過程中，由于受刀盤推力、巖石摩擦及巖塊沖擊等作用，不可避免地會發生損耗。當刀圈磨損到一定程度或非正常損壞后，需要更換滾刀。當滾刀更換量大時，會造成2個極為不利的后果: 一是占用TBM掘進時間，降低設備利用率，影響施工速度；二是由于滾刀及刀圈單價高，大量換刀將增加施工成本。據統計，在秦嶺隧道TBM施工中，刀具檢查、維修及更換時間約占掘進施工時間的1/3，刀具費用約占掘進施工費用的1/3[1-3]。此外，遼西北某引水工程TBM掘進400 m產生的刀具消耗費用為2 800萬元、廣深港泥水盾構推進400 m產生的刀具消耗為2 400 萬元[4]。因此，刀具消耗已經成為評價TBM工作性能的重要參數，也是TBM施工經濟性分析的重要方面[5]。

影響刀具消耗的因素多種多樣[6]，既有地質條件方面的，也有滾刀材質、刀具設計方面的，還有掘進參數方面的。如何深入分析并在刀具消耗預測時充分考慮以上影響因素，是刀具消耗預測研究的重點與難點問題。對TBM刀具消耗及磨損原因的研究，起初只是單一考慮地質條件或掘進機本身的因素，隨后才慢慢發展到綜合考慮2個方面的共同作用[7]。例如： 美國科羅拉多礦業學院針對不同的巖石，通過大量試驗，提出利用巖石的CAI指數來表征巖石的耐磨性，并提出了基于CAI指數的滾刀刀圈壽命預測方法(CSM)[8]；挪威科技大學提出的TBM施工預測模型(NTNU)，可對TBM掘進參數、滾刀磨損情況、設備使用率及工程費用等進行綜合預測[9]； Frenzel 等[10]通過大量的巖體磨耗性試驗，提出TBM 掘進參數和圍巖地質條件是影響滾刀磨損的關鍵因素； 張照煌等[11-12]提出基于破巖弧長的滾刀壽命預測模型和刀盤上盤形滾刀等壽命布置理論； 譚青等[13]利用微元法研究了滾刀半徑、貫入度、安裝半徑等因素對刀圈壽命的影響。實際上，由于TBM掘進過程中滾刀破巖和磨損機制十分復雜，且滾刀受力狀態不斷變化，通過滾刀受力理論公式精確計算刀具消耗是難以實現的。

理論與實踐表明，地質條件是影響刀具消耗的關鍵因素[14]，而地質條件又包括巖石性質、節理裂隙、地下水和地應力等多個方面，很難將以上諸多方面全部列入刀具消耗預測模型中。圍巖分級方法則可將上述問題化繁為簡，采用簡單的圍巖等級來評價復雜的地質條件。因此，可以利用圍巖等級建立反映地質條件影響的刀具消耗預測方法。然而，目前常用圍巖分級方法是面向鉆爆法施工提出的，主要考慮圍巖穩定性，無法充分反映TBM掘進性能特點[15]。為此，應以圍巖分級為基礎，提出反映TBM施工特點的分級指標并建立與刀具消耗之間的聯系。楊媛媛等[7]利用TBM工作條件等級數建立了刀具壽命預測模型。隨后，文獻[4，16]又對其進行了修正和改進。TBM工作條件等級數是在圍巖分級的基礎上，考慮了TBM掘進效率給出的。因此，基于TBM工作條件等級數進行刀具消耗預測分析，可以較充分地反映地質條件的適宜性，具有一定的合理性。

然而，由于刀具消耗影響因素眾多，僅考慮地質條件的適宜性是不全面的。如何反映刀具自身特點以及掘進參數等因素的影響，是TBM刀具消耗預測研究不可忽略的重要方面。基于此，本文提出利用TBM工作條件等級數反映地質適宜性，根據刀盤布置同時考慮滾刀直徑的影響，以期建立更為合理的TBM刀具消耗預測模型。

1 刀具消耗影響因素分析

影響刀具磨損和消耗的因素多種多樣，概括起來主要有3個方面[4,6]，即地質條件、機械因素和掘進參數。

1.1 地質條件

地質條件是刀具消耗的決定性因素，包括圍巖堅硬程度，如巖石強度、巖石硬度與耐磨性(與石英含量密切相關)等；巖體完整性，如斷層破碎帶、節理和裂隙發育程度等；地下水和地應力的影響等。一般情況下，巖石強度越高，石英含量越高，TBM掘進效率越低，刀具消耗越嚴重。例如： 引漢濟渭隧洞和秦嶺隧道(北口)曾遇到單軸飽和抗壓強度高達250 MPa以上的巖石，刀具消耗明顯高于其他圍巖。此外，除節理帶和斷層帶等不良地質段外，巖體完整性越好，TBM滾刀破巖越困難，刀具消耗越大； 而巖體完整性較差—較好的圍巖，往往刀具消耗較低，如磨溝嶺隧道。

1.2 機械因素

機械因素的影響主要表現在刀盤結構和刀具設計上，如刀間距、滾刀直徑及其安裝直徑等。實踐表明，對于特定的圍巖條件和刀盤推力，刀間距對TBM滾刀破巖效率具有顯著影響。破巖效率最高的刀間距為最優刀間距。刀間距過大，會加快滾刀刀圈磨損，降低刀具壽命，同時增加 TBM 停機時間，降低設備利用率。大直徑滾刀的優點在于允許有較大的磨損量，承載能力更大且滾動阻力系數低。滾刀直徑越大，滾刀破巖轉動圈數越少，磨損量就越小。滾刀安裝直徑越大，磨損量越大。滾刀安裝位置不同，其磨損程度也不同，例如： 中心刀和邊滾刀的磨損程度比較嚴重； 正滾刀磨損程度一般。

1.3 掘進參數

掘進參數包括貫入度、刀盤推力、轉矩、轉速和掘進速度等。TBM施工過程中掘進參數的選擇與地質條件密切相關。例如： 在堅硬巖石中的貫入度較小，當TBM掘進相同距離時，需要消耗更多的刀盤轉數，導致滾刀劃過掌子面的距離長，兩者均會增加滾刀磨損量；而當巖體軟弱破碎時，在較低的推力條件下即可獲得較大的貫入度，刀圈承受的摩擦阻力小且相同掘進距離條件下滾刀劃過掌子面的距離短，因此滾刀磨損量小。當刀盤推力大、轉速高時，刀圈受巖石面的強摩擦作用會產生大量的熱量，導致刀圈溫度升高，從而加快刀具的磨損和消耗。在特定地質條件下，當其他掘進參數不變時，TBM掘進速度越高，滾刀破巖所需的時間越短，刀具磨損就越小。掘進速度主要取決于巖體中結構面的發育狀況，結構面較發育時有利于滾刀破巖，掘進速度較高，刀具消耗降低。

由此可見，地質條件是影響TBM刀具消耗的決定性因素，刀具設計和掘進參數均在某種程度上與地質條件有關。例如： 在刀具設計中，最優刀間距往往根據地質條件通過試驗進行優化確定； 而掘進參數往往是根據具體地質條件進行動態調整的。近年來，對于大直徑滾刀的應用越來越廣泛，因此刀具消耗預測分析應在考慮地質適宜性的基礎上，引入滾刀直徑的影響，以便建立更合理的預測模型。

2 考慮地質適宜性的刀具消耗預測

2.1 刀具消耗與圍巖等級的關系

根據前述分析可知，刀具消耗不但與圍巖堅硬程度有關，而且受巖體完整性的影響，因此可以利用圍巖等級反映刀具消耗規律。在相同刀位上，對于相同類型的刀具，即便是圍巖巖性相同，如果圍巖等級不同，滾刀磨損量和刀具消耗率也存在一定差異。例如： 對于Ⅱ級和Ⅲ級圍巖段，巖石較堅硬、圍巖完整性較好，刀具的磨損也較大；而對于Ⅳ級和Ⅴ級圍巖段，雖然巖石較軟，但圍巖穩定性較差，容易出現塌方、斷層等不良地質情況，因而會增加刀具的非正常損壞[1-3]。

基于此，國內外許多學者開展了TBM刀具消耗與圍巖等級之間的關系研究，并分別嘗試利用RMR分級、Q系統分級、BQ分級和HC分級等建立以圍巖等級為基礎的TBM刀具消耗經驗預測公式。然而，上述4種圍巖分級方法是以隧道安全為目標，以圍巖穩定性為評價對象的，無法體現TBM施工特點，沒有充分考慮TBM刀具消耗的主要影響因素。因此，應在上述圍巖分級的基礎上，引入能夠反映TBM掘進適宜性的評價指標，構建適用于TBM施工的圍巖分級方法，并以此為基礎建立刀具消耗預測模型。

2.2 面向掘進性能的TBM工作條件等級

無論是哪一種圍巖分級方法，巖石堅硬程度和巖體完整性均是反映圍巖基本質量的主要評價指標，也是影響TBM掘進性能的主要方面。因此，面向掘進性能的TBM工作條件等級劃分應在工程地質勘察成果的基礎上，充分考慮與TBM掘進性能有關的巖石抗壓強度、巖體裂隙化程度、巖石耐磨性指標以及巖石硬度等對刀具消耗具有顯著影響的地質因素。基于此，可將TBM施工適宜性/工作條件劃分為3個等級[17-18]，即： 適宜/工作條件好(A)、基本適宜/工作條件一般(B)、適宜性差/工作條件差(C)。

基于GB/T 50218—1994《工程巖體分級標準》對秦嶺隧道建立的TBM 施工隧道圍巖分級表明，面向TBM掘進性能和圍巖穩定性的分級結果并不是一一對應的[19]。穩定性最好的Ⅰ級圍巖和穩定性差的Ⅳ、Ⅴ級圍巖對應于TBM工作條件來說，分別屬于基本適宜(條件一般/B)、適宜性差(條件差/C)或不宜使用。TBM最適宜掘進的圍巖類型，對應于圍巖穩定性分級結果為ⅡA和ⅢA2個等級，其基本特性為： 巖石單軸抗壓強度UCS為60～150 MPa，屬于中硬巖—堅硬巖；巖體節理中等發育，巖體完整性系數KV為0.45～0.75，完整性較差—較完整；巖石耐磨性指數Ab低于5；地下水不發育；地應力為中低水平。在此條件下，TBM破巖效率最高，同時圍巖有一定的自穩能力，可減少由于圍巖穩定性差而停機處理所耽誤的時間。

根據TBM工作負荷情況，可將TBM工作條件等級數進一步量化，細分為15個等級，以便定量分析刀具消耗與TBM工作條件等級數之間的關系，如表1所示。

表1 TBM工作條件等級Table 1 TBM working condition grades

2.3 基于TBM工作條件等級的刀具消耗預測

楊媛媛等[7]根據TBM工作條件等級與刀具消耗數的關系，對數據進行擬合，得到了滾刀消耗量與TBM工作條件等級數之間的經驗關系：

正(邊)滾刀整刀消耗量

y=1.430 4-0.175 3ln(x+2)；

(1)

正(邊)滾刀刀圈消耗量

y=3.748 8-0.458 9ln(x+2)。

(2)

式(1)—(2)中：y為TBM 每掘進10 cm 消耗的刀具數，把；x為圍巖對應的TBM 工作條件等級數，由于預測公式由Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ類圍巖中刀具的消耗量推出, 因此x的取值范圍是4～12。

黃平華[16]認為上述預測方法在2個方面與TBM施工實際情況不符： 1)僅僅基于掘進里程進行分析，與實際情況不符； 2)計算結果以10 cm為單位，與實際工程相差甚遠。在此基礎上，他提出了新的擬合分析方法：

y1=KD2[1.847 1-0.433 6ln(x+2)]×10-3；

(3)

y2=K[2.351 8-0.552 1ln(x+2)]×10-3。

(4)

式(3)—(4)中：y1為TBM掘進每m消耗的刀具數，把；y2為TBM掘進每m3消耗的刀具數，把；D為開挖直徑，m；x為TBM工作條件等級數，取1～12，見表1；K為實際巖石的變化系數，取0.8～1.3。

通過工程實例驗證發現，式(3)和式(4)計算結果與實際情況仍有較大偏差。例如： 秦嶺隧道和引大濟湟隧洞的刀具消耗預測結果偏高，誤差分別為42%和33%；而磨溝嶺隧道則偏低，誤差為28%。文獻[16]給出的原因是： 秦嶺隧道巖石實際干抗壓強度最高達204 MPa，大部分在100 MPa左右，且巖面十分堅硬，巖體完整性較好，掘進速度緩慢，從而加速了刀具消耗；而磨溝嶺隧道實際圍巖破碎，巖石軟弱，可實現TBM快速掘進，因此刀具消耗大大降低。幾臺雙護盾TBM的刀具消耗預測結果存在偏差主要是由于實際開挖的圍巖級別變化較快，巖石的變化系數K取值存在較大困難。

李凱磊[4]對黃平華[16]提出的預測方法進行了修正：1)依據TBM工作條件下的圍巖分級，C級是TBM工作條件最惡劣的一級，在相同地質圍巖等級下，理應消耗更多的刀具，但是按照文獻[16]中的公式計算，在相同地質圍巖等級下，C級反而比A級消耗刀具數少；因此，需要進行調整，使C級排在A級前。2)在擬合函數過程中，發現ln(x+1)比ln(x+2)更符合刀具消耗規律，因此采用ln(x+1)函數。修正后的擬合關系式為：

y1=KD2[1.595 2-0.340 4ln(x+1)]×10-3；

(5)

y2=K[2.032 1-0.433 4ln(x+1)]×10-3。

(6)

由山西萬家寨引黃工程4#—7#隧洞TBM實例計算結果表明，式(5)和式(6)計算結果比式(3)和式(4)更接近實際情況[4]。

3 同時考慮地質適宜性和滾刀直徑的刀具消耗預測模型

上述刀具消耗預測模型是基于TBM工作條件等級建立的，對地質條件適宜性問題的考慮比較全面。然而，由于巖石變化系數K在不同巖性條件下的變化很大，文獻[16]給出的取值范圍0.8～1.3顯然無法反映復雜的巖石條件，為此建議取K=0.3～5.0。此外，由于刀具消耗一般是按單位體積耗刀率計算，因此隧道開挖直徑對刀具消耗并無直接影響，不必單獨置入預測模型中。除地質條件外，刀具設計也是刀具消耗的影響因素之一，如滾刀直徑和刀具布置。滾刀直徑越大，單位耗刀率相對越低。鑒于此，有必要在充分考慮地質條件的基礎上，將滾刀直徑引入刀具預測模型中，得到每m3或每m的刀具消耗預測。

3.1 對擬合函數的優化

以山西萬家寨引黃工程南干線4#—7#隧洞TBM施工實例數據為基礎進行數據擬合分析。在分析過程中，李凱磊[4]研究認為函數ln(x+1)比ln(x+2)更符合刀具消耗規律，并采用ln(x+1)函數得到刀具消耗預測關系式，即式(5)和式(6)。然而，筆者在進行具體數據擬合時發現函數ln(x-1)和lnx比ln(x+1)更符合實際情況。可見，文獻[15]、文獻[4]和本文所得擬合預測公式之間，主要區別在于選用的擬合函數不同。

為說明本文選用的函數ln(x-1) 和lnx的合理性，利用文獻[16]和文獻[4]中給出的TBM工作條件等級數和預期耗刀率等相關數據，分別對ln(x+2)、ln(x+1)、lnx和ln(x-1)進行擬合分析(見圖1)，取巖石變化系數K=1.0。不同預測模型的擬合關系式和相關系數見表2。利用不同預測公式得到耗刀率預測結果，如表3和圖2所示。

圖1 不同ln函數對應的刀具消耗擬合

Fig. 1 Fitting curves of cutter consumption with different natural logarithmic functions

表2 不同預測模型的擬合關系式Table 2 Fitting formulas of different prediction models

表3 不同預測公式計算得到的耗刀率Table 3 Calculation results of cutter consumption rate by different prediction formulas

圖2 不同預測公式得到的耗刀率結果對比

Fig. 2 Comparison of cutter consumption rate results obtained by different prediction formulas

由表2、表3和圖2可見，本文提出選用函數ln(x-1)和lnx在擬合精度和擬合結果的合理性等方面具有明顯優勢，更符合實際情況。

3.2 引入滾刀直徑的修正模型

根據前述分析可知，滾刀直徑對刀具消耗有一定影響，且滾刀直徑越大，單位耗刀率越小，因此在刀具消耗預測模型中應考慮滾刀直徑的影響。目前，常用的TBM盤形滾刀直徑為431.8 mm(17英寸)和482.6 mm(19英寸)，其中一部分工程(如吉林引松供水工程等)開始嘗試采用508.0 mm(20英寸)滾刀，也有部分工程(如蘭州水源地建設工程等)采用不同直徑滾刀混裝的刀盤形式。

在前述分析的基礎上，以擬合效果最好的函數ln(x-1)和lnx為基礎，引入TBM滾刀直徑影響因子d，擬合關系表達式為：

y=K[2.732 9-1.005 2×d×
ln(x-1)]×10-3(當x>1)；

(7)

y=K(2.045 8-1.463 7×d×
lnx)×10-3(當x=1)。

(8)

式(7)—(8)中：y為TBM掘進每m3消耗的刀具數，把；x為TBM掘進工作條件等級數；K為實際巖石的變化系數，取0.3～5.0，視巖石堅硬程度而定；d為滾刀直徑影響因子，d=Di/D17(D17為17英寸滾刀直徑，即431.8 mm；Di為其他滾刀直徑，mm)。

由d定義可知： 對于431.8 mm(17英寸)滾刀，d=1；對于482.6 mm(19英寸)滾刀，d=1.118；對于508.0 mm(20英寸)滾刀，d=1.176。不同滾刀直徑條件下刀具消耗率與TBM工作條件等級數之間的關系如圖3所示。

圖3 不同滾刀直徑條件下的刀具消耗擬合

Fig. 3 Fitting curves of cutter consumption under different disc cutter diameters

4 預測模型有效性驗證

4.1 工程概況

TBM1段雙護盾TBM的刀盤基本性能參數為： 刀盤開挖直徑為5.46 m，刀盤采用混裝結構，共有37把盤形滾刀，其中431.8 mm(17英寸)中心刀6把，482.6 mm(19英寸)正滾刀21把，482.6 mm(19英寸)邊滾刀10把，431.8 mm(17英寸)滾刀最大承載力為250 kN，482.6 mm(19英寸)滾刀最大承載力為315 kN。

4.2 TBM1掘進段滾刀消耗分析

在TBM1掘進段前3 602 m掘進過程中，總共更換滾刀及刀圈409個，各刀位的更換數量統計如圖4所示。由圖可見，滾刀及刀圈的更換數量總體呈隨安裝半徑的增加而增加的趨勢。1#—6#中心刀更換數量明顯多于7#—21#正滾刀，主要是因為中心刀為431.8 mm(17英寸)，容許磨損量小于482.6 mm(19英寸)刀圈，且431.8 mm(17英寸)刀圈的刀刃較482.6 mm(19英寸)窄，磨損速度大于寬刃的刀圈。另外，中心刀安裝半徑小，運行過程中刀圈在巖面上滑動距離大，導致中心刀換刀數量多。特別是6#中心刀的換刀數量遠大于相鄰的中心刀和正滾刀，原因是6#中心刀位于431.8 mm(17英寸)滾刀向482.6 mm(19英寸)滾刀的過渡區域，此時刀間距由84 mm變為86 mm，相鄰的7#482.6 mm(19英寸)滾刀磨損速率低， 導致6#滾刀受力復雜，出現了較多的偏磨等非正常損壞。由此可見，安裝位置相比滾刀直徑對刀具消耗的影響更大。

圖4 TBM1施工段各刀位刀圈更換數量統計

Fig. 4 Statistics of disc cutter replacement amount at different location of TBM1 section

經統計，TBM1掘進段共消耗滾刀409把，其中，正常磨損307把，占75%，非正常損壞(含軸承損壞、漏油、刀圈偏磨、刀圈斷裂、崩刃、刀圈松動等)102把，占25%，略高于國內外20%的平均水平。非正常損壞中以刀圈偏磨為主，約占49%，其次為漏油和軸承損壞，分別約占17%，如圖5所示。

圖5 TBM1施工段滾刀非正常損壞統計

Fig. 5 Statistical proportion of disc cutter abnormal damage at TBM1 section

TBM1段在3 602 m的掘進過程中平均每掘進8.81 m更換一把滾刀，平均每把滾刀破巖量為207.6 m3，平均每m3巖石消耗的滾刀數量為0.004 82把。其中： 石英閃長巖洞段長542 m，更換滾刀56把，耗刀率為0.004 38把/m3；石英片巖洞段長3 060 m，更換滾刀353把，耗刀率為0.004 89把/m3。兩者相差較小，根據前期勘察及施工中的巖石取樣試驗結果，石英閃長巖和石英片巖的物理力學性質較類似，因此對滾刀的消耗也基本相同。秦嶺隧道出口段TBM刀具消耗情況為混合花崗巖0.001 8把/m3、混合片麻巖0.010 3把/m3，對比可見TBM1掘進段滾刀消耗高于秦嶺隧道混合花崗巖洞段，低于混合片麻巖洞段。

根據GB 50487—2008《水利水電工程地質勘察規范》附錄N的圍巖分類方法，由于3 602 m洞段的石英閃長巖、石英片巖均屬堅硬巖，且物理力學性質相近，可統一進行分段。根據圍巖分類結果，TBM1掘進段圍巖主要為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，長度分別為2 559.2、994.8、48.0 m。統計結果表明： Ⅱ類圍巖消耗滾刀365把，耗刀率為0.006 05把/m3；Ⅲ類圍巖消耗滾刀44把，耗刀率為0.001 88把/m3。可見，Ⅱ類圍巖的刀具消耗明顯大于Ⅲ類圍巖。由于Ⅳ類圍巖洞段較短，數據代表性不強，在此不做分析。

4.3 刀具消耗預測模型有效性驗證

以蘭州水源地建設工程輸水隧洞TBM1的3 602 m掘進段刀具消耗數據為例，驗證本文提出的同時考慮地質適宜性和滾刀直徑的刀具消耗預測公式的合理性。由于TBM1采用431.8 mm(17英寸)和482.6 mm(19英寸)滾刀混裝形式的刀盤，因此滾刀直徑影響因子可按不同尺寸滾刀的數量進行加權處理，計算后取d=1.098 9。另外，由于TBM1掘進段圍巖為石英片巖和閃長巖，相比萬家寨引黃工程屬于堅硬巖石條件，因此巖石變化系數K可取4.0。刀具消耗預測計算結果見表4。

表4不同預測公式計算得到的蘭州水源地建設工程TBM1掘進段耗刀率

Table 4 Calculation results of cutter consumption rate of TBM1 tunneling section at Lanzhou water source area by different prediction formulas

圍巖類別TBM施工圍巖分級 TBM工作條件等級數實際計算耗刀率/ (把/m3)預測計算結果/(把/m3)本文文獻[4]文獻[16]ⅡⅡA40.006 050.006 0770.005 3380.005 853ⅢⅢC90.001 880.001 7440.004 1370.004 322

由表4可見： 1)本文提出的同時考慮地質適宜性和滾刀直徑的TBM刀具消耗預測模型相比其他預測模型，計算結果更接近實際計算耗刀率。2)對于Ⅱ類圍巖，本文給出的TBM刀具消耗預測公式的計算結果與實際計算耗刀率最接近，略高于實際計算耗刀率。由于Ⅱ類圍巖質量好，巖體完整性好，節理裂隙不發育，因此本文預測耗刀率略高是合理的。3)對于Ⅲ類圍巖，本文給出的預測公式的結算結果與實際計算耗刀率最為接近，略低于實際計算耗刀率，而其余兩種預測方法計算結果均偏大。由于Ⅲ類圍巖節理裂隙相對發育，有利于TBM破巖和掘進，因此本文預測耗刀率略低也是合理的。4)TBM工作條件等級數直接影響刀具消耗計算結果，如何根據地質條件和TBM掘進效率，準確給出TBM施工圍巖分級和對應的TBM工作條件等級數，是利用上述刀具消耗預測模型進行刀具消耗計算的關鍵。

5 結論與建議

TBM刀具消耗受地質條件、機械因素和掘進參數等影響，是多種因素綜合作用的結果。TBM刀具消耗預測應基于掘進性能和效率，充分考慮地質適宜性和滾刀自身因素的影響。本文主要結論如下：

1)利用TBM工作條件等級進行刀具消耗預測，可以反映地質條件適宜性特點。

2)滾刀直徑越大，耗刀率越低。在刀具消耗預測模型中引入滾刀直徑影響因子，可反映滾刀直徑的影響。

3)通過工程實例驗證表明，同時考慮地質適宜性和滾刀直徑的TBM刀具消耗預測模型的計算結果更接近實際耗刀率，更具合理性。

4)刀具消耗與巖體完整性相關，巖體完整性好，本文預測計算結果略高，反之計算結果略低。

5)鑒于地質條件、設備性能和掘進參數等影響因素的復雜性，下一步應利用更多工程實例數據來驗證TBM刀具消耗預測模型的有效性。