امروزه براي حفر تونل هاي بزرگ مقطع و طولاني در پروژه هاي مهم نظير راه، متروي شهري و انتقال آب عمدتا از ماشين هاي حفار تمام مقطع (TBM) مكانيزه استفاده مي شود. همواره تحقيقات بسياري به طور پيوسته براي مطالعه پارامترهاي تأثيرگذار بر حفاري با اين ماشين ها و ساير مسائل مرتبط با موضوع در جهان انجام مي گيرد كه به علت كمبود تجهيزات آزمايشگاهي و عدم دسترسي آسان به آنها، اين تحقيقات غالبا با مشكلاتي از نظر اطمينان به نتايج مواجهند. براي غلبه بر اين مشكل، يك دستگاه آزمايشگاهي بزرگ مقياس طراحي و ساخته شده و به عنوان اختراع حاضر ارائه گرديده است. اين دستگاه مجهز به تكنولوژي جديد ضربه اي - چرخشي براي حفر سنگ هاي سخت است كه براي اولين بار در سطح بين المللي توسط مخترعين به ساير نيروهاي عملگر در TBM افزوده شده است. از طريق اين تكنولوژي، امكان اندازه گيري ميزان افزايش نفوذ در اثر افزودن نيروي عملگر ضربه اي فراهم شده است. با بكار گيري اين تكنولوژي جديد در مقياس صنعتي، آهنگ نفوذ برش دهنده ها و در نتيجه خود TBM تا حد زيادي افزايش يافته و انرژي مصرفي در واحد ميزان نفوذ بسيار كاهش مي يابد. دستگاه ياد شده قادر به چرخش كله حفار با سرعت هاي مختلف اعمال ضربات بر برش دهنده هاي ديسكي با فركانس هاي گوناگون است و بنابراين مي تواند انواع مختلف نيروهاي استاتيكي و ديناميكي را با هر اندازه و آهنگي بر نمونه هاي سنگي وارد نمايد. بدين ترتيب اين دستگاه امكان شبيه سازي شرايط واقعي حفاري با TBM را با حداكثر دقت ممكن فراهم ميسازد.

در تونلسازي در زمين نرم كه عمدتا در نواحي شهري با استفاده از ماشين حفار صورت مي گيرد. نشست زمين از مسائل اجتناب ناپذير در حفاري و ساخت تونل ها و فضاهاي زيرزميني در نزديكي سطح زمين است. در محيط هاي شهري اين جابجايي ها مي تواند بر سازه هاي زيرسطحي و سطحي زمين تاثير گذار باشد. از سال 1931 دانشمندان متعددي به مدل سازي فيزيكي فرايند حفاري پرداخته اند. آزمايش بر مبناي مدل فيزيكي در بسياري از سال ها و در بسياري از رشته هاي تحقيقاتي براي كشف و درك رفتار و مشخصات فيزيكي سيستم ها انجام شده است. ضرورت پيروي سيستم مدل سازي شده و مدل اصلي از قوانين فيزكي مشابه، از جمله ويژگي هاي اصلي است كه اساس مدل فيزيكي بر آن بنا شده است. علاوه بر آن مدل فيزيكي بايد كليه ويژگي ها و قسمت هاي هندسي مدل اصلي را مجسم سازد. تقريبا در تمام مطالعات صورت گرفته به بررسي فشار سينه كار و فشار تزريق و تاثير آن بر نشست سطح و ديگر پارامترها در تونلسازي با ماشين حفار مكانيزه پرداخته نشده است. در اين ايده نو با توجه به قوانين تغيير مقياس طراحي مدل فيزيكي ماشين حفار مكانيزه فشار تعادلي زمين در مقياس آمايشگاهي به منظور آزمايش پارامترهاي تاثير گذار ماشين از جمله فشار سينه كار، فشار تزريق، سيستم بهسازي و نشست انجام شده است. ماشين طراحي شده از سه قسمت اصلي تشكيل شده است و هر قسمت نيز به بخش هاي مختلفي تقسيم مي شود. قسمت اول شامل شاسي و قسمت محرك، قسمت دوم شامل طراحي سپر و قسمت سوم شامل محفظه مدرج و متعلقات آن است. با استفاده از سنسورهاي نصب شده در محل هاي مورد نظر در ر قسمت به ثبت اطلاعات از جمله فشارها و جابجايي ها پراخته مي شود كه نهايتا در تمام روند حفاري به آناليز حساسيت پرداخته شده و نتايج آن بررسي مي شود. از مزاياي اين طرح كه براي اولين بار در ايران انجام مي شود مي توان به اجرايي بودن طرح، آزمايش شرايط مختلف و پيچيده و مواردي كه نياز به مطالعه بيشتر دارد، آناليز حساسيت پارامترهاي مختلف ماشين، تحقيق و توسعه به منظور توليد علم اشاره نمود.