国民经济快速可持续发展迫切需要在铁路、水利和矿山等领域修建一大批重大生命线工程，而深埋长大隧（巷）道是这些重大生命线工程的关键控制性工程，其施工安全和修建速度直接制约着我国大型基础设施建设的安全和进度。TBM工法具有施工速度快、开挖轮廓优质、围岩扰动小、有利于环境保护、劳动强度低和机械化程度高等优点，已成为深埋长大隧（巷）道施工的首选方案和必然发展趋势。然而，相比于传统钻爆法隧（巷）道施工，TBM工法前期设备投资较大，且掘进速度、刀具消耗和项目成本均存在高地质风险。因此，准确预测TBM施工性能对于隧（巷）道施工方法选择、施工进度安排和成本估计具有重要意义。本文围绕“敞开式TBM施工性能预测”这一关键科学问题，从TBM在国内外的发展及应用出发，结合国内典型敞开式TBM施工案例，开展了岩体可掘性评价和净掘进速度预测、滚刀磨损规律和刀具寿命预测、利用率和施工速度评估等方面的研究，取得的主要研究成果和结论如下:　　(1)当HC在40-60、BQ在350-450时，TBM的净掘进速度达到最佳;Ⅲ类围岩中的现场贯入度指数(FPI)小于Ⅱ类围岩中的FPI,说明Ⅲ类围岩的可掘性优于Ⅱ类围岩的可掘性;Ⅳ类围岩中FPI基本保持不变。在HC法的所有输入参数值中，岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整性系数与FPI之间显著相关，结构面状态、地下水状态和主要结构面产状与FPI之间无显著相关性。同时，不连续面和隧道轴向之间的夹角和隧道节段平均埋深与FPI之间也存在一定相关性。此外，HC法各输入参数的权重分配也不适用于岩体可掘性评价。因此，基于HC或BQ预测TBM施工性能的精度是非常有限的。由于收集数据中岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整性系数之间存在一定程度的多重共线性，运用岭回归、主成分回归和偏最小二乘回归等方法开发了三种TBM施工性能预测模型，将实测FPI与预测FPI进行比较，发现结果一致性较好，这突出了基于HC法的多元回归模型在预测TBM施工性能时的强大潜力。　　(2)正常磨损占滚刀磨损中的绝大部分;对中心刀和面刀来说，滚刀更换数量和刀圈累计磨损量随滚刀距刀盘中心距离的增加而增大;对边刀而言，由于较小的允许极限磨损量和刀圈二次磨损的影响，二者均较大。此外，滚刀非正常磨损换刀数与滚刀刀位号无关。石英含量和刀具寿命之间的相关性极差，等量石英含量和和刀具寿命之间的相关性显著改善，Cerchar磨蚀性指数与单轴抗压强度和刀具寿命之间的相关性较强，岩石磨蚀性指数和刀具寿命之间的相关性最优。此外，将Cerchar磨蚀性指数和单轴抗压强度作为自变量，开发了一个新的20英寸滚刀寿命预测经验模型。　　(3)研究隧洞总体TBM利用率为37.7％，达到国际先进水平。刀具检查或更换、维修保养和其他原因停机是降低TBM利用率的3大主要因素。月利用率和月进尺之间呈近似变化关系，通常月利用率越高，月进尺也越大。依据围岩质量特征判断是否进行拱架安装将显著影响利用率和施工速度。当围岩质量较差时，支护时间较长，掘进时间较短，利用率和施工速度均较小;当围岩质量较好时，掘进时间较长，利用率较高，但利用率与围岩质量之间无显著相关性，而施工速度随围岩质量评分的增加而降低。在敞开式TBM每日活动分类中，换步、安装拱架、刀具检查和刀具更换等活动与围岩质量存在一定的相关性，可以制定其相应的施工定额标准，而维修保养、锚杆钻机故障、拱架安装机故障、连续皮带故障、TBM皮带故障、液压故障、电气故障、机械故障、物料系统故障、测量系统故障和其他原因停机等活动与围岩质量之间无显著相关性，均具有极强的不确定性，难以定量评估其故障时间。因此，导致利用率和施工速度难以准确预测。通过实行无固定时间的机器维护保养制度、维修保养或立拱时同步进行查刀、换刀或测量搬站等活动、严格的施工定额标准和相应的奖惩制度等措施可以提高利用率和施工速度。