[發明專利]一種掘進機的掘進參數設定方法有效

申請號：	201410045253.0	申請日：	2014-02-07
公開（公告）號：	CN103870677B	公開（公告）日：	2017-02-15
發明（設計）人：	王景成;費靈;張浪文;劉華江;苗浩軒;史元浩	申請（專利權）人：	上海交通大學
主分類號：	G06F19/00	分類號：	G06F19/00
代理公司：	上海旭誠知識產權代理有限公司31220	代理人：	鄭立
地址：	200240 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種掘進機掘進參數設定方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種大型掘進機械裝備施工技術領域的方法，具體涉及一種硬巖掘進機施工過程中的驅動系統的掘進參數的設定。

背景技術

全斷面硬巖隧道掘進機（Tunnel?Boring?Machine，TBM）是機械、電子、液壓、激光等技術一體化的大型工廠化隧道施工作業系統，具有掘進速度快、施工工期短、作業環境好、對生態環境影響小、綜合效益高等優點，是國內外隧道施工的重要方法之一。

在掘進效率預測模型方面，國內外應用較多的兩個模型是美國科羅拉多礦業大學提出的CSM預測模型和挪威科技大學建立的NTNU預測模型。CSM模型以滾刀的線性切割實驗為主，通過多變量回歸分析方法建立的，但其建模研究的邊界條件與TBM實際旋轉破巖工況不相符，造成載荷計算結果偏差很大；而NTNU模型是通過施工數據建立的，可用來估算特定地質條件下TBM的掘進速度、滾刀磨損、掘進機使用率等，但其載荷計算模型適用范圍狹窄。因而，上述模型都不能有效的指導掘進裝備的設計。

在TBM掘進參數調節方面，目前硬巖掘進過程主要依賴于人工經驗調節掘進參數，為了指導實際施工，獲得國際巖石力學學會終身成就獎的挪威巖土工程研究院學者提出了Q_TBM預測模型，該模型通過地質勘探數據估計理想掘進速度，但沒有考慮支撐力、刀盤轉速及扭矩等掘進參數，無法用于實時調整掘進參數以匹配地質狀況。所以，針對掘進參數的設定方法的研究非常必要，這將有助于提高施工的進展，同時能夠更好的適應地質環境的變化。

目前TBM還存在諸多實際問題需要解決，相關地質適應性基礎研究有待進一步推進，掘進參數指導性設置還沒有能夠形成系統的解決方案。因此，針對TBM掘進參數的設定方法的研究非常必要，這將有助于提高施工的進展，同時能夠更好地適應復雜多變地質環境的變化。

發明內容

鑒于現有大型掘進裝備施工過程中掘進參數主要依賴人工經驗，本發明要解決的技術問題是提供一種掘進機的驅動系統掘進參數設定方法。

本發明提供了一種基于掘進效率預測的掘進參數設定的方法，根據圍巖數據，利用效率預測模型，可以方便地預測出后一段掘進的掘進效率；根據掘進效率與掘進參數之間的數學關系，進而計算出掘進系統的掘進參數，從而解決依靠施工經驗而設定掘進參數的問題。

本發明采用掘進速度（ROP）來表示掘進機的掘進效率。

本發明提供掘進機的掘進參數設定方法，包括以下步驟：

（1）根據圍巖參數，預測掘進效率；

（2）根據掘進效率與掘進參數之間的數學關系，計算掘進機的驅動系統的掘進參數；

（3）將步驟（2）得到的掘進參數實時設定于掘進機的相應的驅動系統。

本發明提供掘進機的掘進參數設定方法，解決了單純依靠施工經驗而設定掘進參數，存在地質適應性差的問題，能夠很好地解決不同地質情況下的掘進參數設定的情況，從而保障施工更加安全、可靠與高效。

進一步地，步驟（1）中圍巖參數包括：單軸抗壓強度、巴西試驗劈裂抗拉強度、沖擊試驗壓頭的最大荷載與相應的位移的比值、軟弱結構面的平均間距和隧道軸線與軟弱結構面之間的夾角。

選擇對掘進效率相關性較大的圍巖參數作為預測模型輸入，能夠更加準確地預測掘進效率，從而獲得更加準確的掘進參數，保障施工更加安全、可靠與高效。