本文以抽水蓄能电站为例，突破了传统TBM开发应用技术的瓶颈，实现了探索性研究绕超小曲线的全新TBM自主设计理论与方法、隧道姿态控制技术和连续隧道协同作业技术。主要创新了超小曲线TBM的自适应自主设计理论和方法，突破了复杂工况下紧凑型、模块化、轻质化TBM装备的关键技术，研制出世界上第一台紧凑型超小转弯半径TBM装备。发明了多自由度“V”推进系统和基于双目视觉的制导系统，实现了高精度多自由度多缸并联协同控制和掘进姿态的精确控制。开发了TBM长距离后退偏载隧道施工技术和小孔直径高效储备排渣技术，实现了隧道群连续钻孔和局部死角开挖，形成了TBM有限空间快速隧道排渣施工的关键技术。