新書序言
《隧道掘進機輔助智能化施工技術》全面介紹了TBM輔助智能化施工的多項關鍵技術，其中很多技術都是原創性成果。巖-機作用機理和大數據平臺奠定了TBM設計和施工的理論基礎和數據基礎，超前地質預報、巖-機狀態感知、智能控制與決策形成了完整的 TBM智能化技術體系，為 TBM 智能化施工指明瞭方向，也為未來無人值守 TBM 研製開闢了道路。
項目已經圓滿結題，該書也即將付梓印刷，但TBM 智能化的征程才路到半山、船到中流，希望後來學者能夠繼往開來，秉承求真務實的學術精神，繼續深入研究 TBM 信息化、智能化施工中的科學問題和關鍵技術，為全面提升我國 TBM裝備高端製造和掘進技術的核心競爭力貢獻創新成果。
中國科學院院士
2020 年 5 月 22 日
與傳統鑽爆法施工相比，隧道掘進機具有掘進速度快、安全性能高、勞動強度低、環境汙染小的優點，在交通、水利、礦山、國防等地下工程領域應用十分廣泛，TBM施工方法已經成為我國隧道工程建設的重要趨勢和發展方向。然而在隧道施工過程中存在TBM地質適應性差、工程事故多發等問題，嚴重者甚至出現整機報廢、人員傷亡等現象，這是由於TBM破巖機理不清、巖-機狀態感知不準、控制決策方法不優等基礎性技術難題尚未解決。
人工智能的興起為解決傳統工程問題帶來了新的機遇。李建斌帶領科研團隊緊抓人工智能發展新契機，建立了世界首個TBM大數據平臺，採集了吉林引松供水工程四標17km隧洞的全部施工數據，為機器學習打下了堅實的數據基礎。並將全部數據無償共享，供行業內學者研究使用，大大推動了TBM智能化的研究進程。
本書以吉林引松供水工程TBM施工項目為依託，對TBM巖機作用機理、超前地質探測、巖-機狀態感知、TBM海量數據挖掘、智能控制與決策等多項關鍵技術進行了深入研究，形成了一套完整的TBM輔助智能化施工技術體系，對解決當前TBM工程難題和未來智能TBM研製具有重要意義。
圖1 TBM 輔助智能化施工技術體系示意圖
該書內容涉及近年來作者在TBM智能化施工方面所取得的主要創新性研究成果。首先，本書主要概述TBM的發展與應用現狀，闡述TBM輔助智能化施工技術體系的構建，介紹TBM施工信息管理雲平臺的數據採集、傳輸、存儲方法以及平臺功能的設計開發，結合多模態神經網絡與模糊仿人控制方法建立了TBM掘進參數複合智能控制系統，通過建立TBM支護等級智能決策模型和TBM掘進姿態控制模型實現了支護等級的實時預測和掘進姿態的實時控制。
圖2 TBM-SMART智能掘進系統
圖3 TBM 施工信息管理雲計算平臺
其次，闡明TBM巖-機相互作用機理，重點介紹不同因素組合下TBM滾刀破巖機理和TBM巖-機作用模型，通過研發TBM渣片在線分析系統，構建基於渣片特徵和掘進參數融合的巖體識別方法，實現渣片狀態實時監測與在線分析，介紹刀盤狀態監測系統與主機振動監測系統的研製，基於工程應用數據揭示滾刀磨損規律及主機振動規律。同時，闡述了TBM複雜環境不良地質超前探測方法及系統，包括用於水體探測的激發極化超前預報和用於不良地質結構體的地震超前探測。該書奠定了TBM設計和施工的理論基礎和數據基礎，形成了完整的TBM智能化技術體系，為TBM智能化施工指明瞭方向，也為未來無人值守TBM研製開闢了道路。
圖4 吉林引松供水工程“永吉號”TBM上搭載的超前探測系統
《隧道掘進機輔助智能化施工技術》
李建斌，龔秋明，劉斌 著
ISBN 978-7-03-066258-3
責任編輯：劉寶莉
內容簡介
本書總結了國內外隧道掘進機(TBM)的發展與應用現狀，在分析TBM巖-機相互作用機理的基礎上，從 TBM 複雜環境不良地質超前探測、TBM渣片感知與分析、TBM 設備運行狀態監測等方面，介紹了適用於 TBM 的巖體狀態和設備狀態等多元信息感知方法及其工程應用情況；通過搭建TBM 施工信息管理雲平臺，開展數據挖掘與分析，結合實際工程項目討論了 TBM 掘進參數、支護等級、掘進姿態的智能控制技術與決策方法，闡述了 TBM 輔助智能化施工系統的開發與應用情況。 本書可供 TBM 設計研發、隧道施工等領域的科研和工程技術人員使用，也可作為高等院校相關專業研究生的參考用書。
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科學出版社
本期編輯丨王芳
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