国家科学技术部于2010年批准北方重工集团有限公司承担“全断面掘进机国家重点实验室”建设和管理工作，实验室在2015年通过科技部的建设验收。实验室针对隧道施工发展要求，从产品设计、设备制造、装配调试等不同方面，广泛联合国内外高校院所以及相关科技企业，开展刀盘、刀具、驱动、密封、控制、测量等多项核心技术的应用基础研究和技术创新研究。

　　“全断面掘进机国家重点实验室”总面积6000多平方米，拥有“全断面掘进机综合试验台”、“Φ3.2m多功能全断面掘进实验机”、“滚刀破岩与耐磨试验台”、“ICP6300等离子体发射光谱仪”、“摆锤冲击试验机”等多种不同类型实验检测设备。“全断面掘进机国家重点实验室”在培养高层次科学研究和工程技术人才的同时，研究制订全断面掘进机技术标准以及产品行业标准，推动技术扩散并建立技术储备，努力建设成为世界一流水平的实验基地，在提升北方重工集团自主研发能力、确立行业核心竞争优势的同时，也能够为国家解决重大科技问题提供技术支撑，为国家宏观决策提供科学依据。

　　1.全断面掘进机综合试验台

　　在收集国内外试验技术资料，分析比较各种试验方法的特点的基础上，针对全断面掘进机研制过程中所涉及到的关键技术，开发了高水平的综合模拟试验平台，展开了大型试验箱土体多方向加压、试验箱的土体含水加压以及试验箱的密封技术、多种工程地质和水文地质条件的精确模拟技术、液压驱动系统快速响应及负载敏感和全局功率自适应技术等关键核心技术的研究。在大量模拟试验的基础上建立了多种典型地质条件下模拟掘进和工程作业的数据库，采用合理的科学数据处理方法，得到所需要的经验公式、图表和规律，可为全断面掘进机的优化设计提供大量宝贵的资料。

　　2.刀具破岩与耐磨试验台

　　为了具体掌握掘进参数变化对岩石破碎过程的影响规律，分析不同掘进参数下滚刀破岩受力影响，提高刀具布置、刀盘设计的技术能力，北方重工集团有限公司全断面掘进机国家重点实验室研制出国内第一台用于线切割的“刀具破岩与耐磨试验台”。该试验台具有工业试验性质，能够模拟滚刀切割岩石的真实过程。该试验台能够在长度为1.8米的岩石试样上和最大载荷100吨压力的条件下，实现1.5米/秒的线切割速度，这是目前世界上类似试验台所具备的最快线切割速度。此外，试验台具备3把滚刀的刀间距调整机构，调整范围为0～130mm；具有独立开发的刀具耐磨试验功能，增加了对不同材料滚刀的耐磨性研究。

　　该试验平台由公司科研实验车间设计制造，可以实现双滚刀同时破岩过程研究，也可以开展对不连续岩体的滚刀破岩过程研究，不仅能为刀盘的设计和刀具的设计提供优化的设计参数，还能进行复杂地质条件下滚刀的破岩机理研究。

　　同时该平台中的耐磨试验仪和岩石磨蚀性实验仪能进行刀具在破岩过程中的耐磨性研究，一方面解决不同地层/岩层条件下具有磨蚀性的地层和岩石材料的物质组成及其对刀具/刀盘的磨损效应，从而评价刀具在具体工程中的使用寿命；另一方面是研究不同金属材料结构对其抗磨性能的影响，从而选择合适的刀具材料。

　　3. 液压与电控系统模拟实验平台（远程操纵操控与数据检测中心）

　　该实验室利用掘进机液压和电控系统模拟实验平台，以半物理仿真的方式，开展掘进机控制系统的控制功能和可靠性研究，完成自动控制、盾构姿态测量和自动引导系统、状态检测及故障诊断系统等技术创新工作。从而逐步掌握全断面隧道掘进机的液压和电控系统设计技术，并制定相关的行业标准。

　　实验室固定人员71名，其中具有硕士、博士学位人员39名，具有国务院津贴2名，国家有突出贡献中青年专家1名，国家百千万人才1名，辽宁省“百千万人才计划”中百人层次2名、千人层次3名，1名公派美国留学。实验室负责特邀院士工作站和博士后科研工作站的科研工作管理，目前已邀请3名院士并培养6名博士后出站。

　　实验室建承担了国家、省市级科研项目共计17项，经费1亿多元；制定1项行业标准“CJ/T 446-2014 泥水平衡盾构机”；发表SCI、EI等国内外论文35篇；获国家级科技进步奖2等奖1项、省部级奖励9项；获批专利68项，其中发明专利27项。

　　实验室技术研究成果在北方重工研制的双护盾硬岩掘进机、气垫式泥水平衡盾构机、复合式土压平衡盾构机等多种规格类型的全断面掘进机上取得显著效益，研制出的产品不仅国内销售，还出口至悉尼、新加坡等国外城市项目使用。