[發明專利]一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統及方法

有效

• 申請號: 201910979186.2
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110823737B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 劉斌;王瑞睿;高博洋;郭旭;王亞旭;趙光祖;朱顏;王濱
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/12;G01B11/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，包括：

集料部，能夠實時收集TBM掘進過程中的巖渣；

抓取部，能夠從獲取到的巖渣中抓取任一巖渣；

視覺處理裝置，能夠通過紅外測距方式對被測巖渣進行三維成像；計算磨蝕性測試實驗加荷點位置，通過加荷點間距判斷被測巖渣是否符合要求；若符合要求，確定加荷點實際位置，確定巖渣表面滿足設定條件的區域作為磨蝕性測試實驗的作用區域；

巖石磨蝕性試驗裝置，能夠自動對符合要求的被測巖渣進行磨蝕性測試。

2.如權利要求1所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，還包括：抗壓強度測試裝置，能夠在磨蝕性測試結束后，自動對所述的被測巖渣進行抗壓強度測試。

3.如權利要求2所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述抗壓強度測試裝置包括：

承載支架，設置在所述承載支架一端的活動加荷錐，設置在所述承載支架另一端的固定加荷錐，用于驅動所述活動加荷錐運動的驅動裝置；所述驅動裝置上設有液壓傳感器，所述液壓傳感器與程控主機連接；液壓傳感器將檢測到的驅動裝置提供的壓力傳送至程控主機，程控主機控制驅動裝置的加壓過程，記錄壓力數據并上傳至TBM控制終端。

4.如權利要求1所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述集料部包括：機器人本體和設置在所述機器人本體上的第一機械臂，所述第一機械臂末端帶有能夠自由移動的機械鏟斗，用于鏟取TBM掘進過程中的若干巖渣。

5.如權利要求4所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述機械鏟斗底面設有設定大小的篩網。

6.如權利要求4所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述抓取部包括：設置在所述的機器人本體上的第二機械臂；所述第二機械臂末端帶有能夠自由移動的機械夾鉗，用于從所述的機械鏟斗中夾取任一巖渣。

7.如權利要求6所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述機械夾鉗的鉗面布置有壓力傳感器，能夠定位出夾鉗與巖渣接觸點的絕對坐標。

8.如權利要求6所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述機械夾鉗上設有高壓噴頭，所述高壓噴頭外接水管，能夠對抓取的巖渣進行沖洗。

9.如權利要求1所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述視覺處理裝置根據夾取部與被測巖渣的接觸點設置坐標系；根據巖渣表面各點的坐標，確定巖渣表面直線距離最長兩點，該兩點連線為巖渣的最大尺寸方向；將最大尺寸方向的中點與巖渣表面任一點計算距離，得出最大尺寸方向中點到巖渣表面距離最短點，兩點連線作為巖渣的最小尺寸方向；最小尺寸方向與巖渣表面的兩交點確定為抗壓強度實驗兩加荷點。

10.如權利要求9所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，找到巖渣最小尺寸方向的所有巖渣截面中的最小的截面，在該截面上以最小尺寸方向為長，截面寬度方向為最小尺寸方向的垂直方向，計算出該截面的平均寬度；

若兩加荷點間距h滿足：A≤h≤B，且k*(截面的平均寬度)≤h≤截面的平均寬度，0＜k＜1，A、B為設定值；則判定被測巖渣符合要求。

11.如權利要求1所述的一種適用于TBM的圍巖力學參數自動測試系統，其特征在于，所述巖石磨蝕性試驗裝置包括：減震底座以及設置在減震底座上的實驗臺架，所述實 驗臺架上設有巖渣承載部，與所述承載部相對設置的伸縮件，所述伸縮件能夠在驅動裝置的驅動下實現伸縮；所述伸縮件頂部設置用于夾緊鋼針的鋼針夾具；所述伸縮件能夠沿與巖渣上的磨蝕性測試實驗作用區域平行的方向設置的導軌移動；所述實驗臺架上還設有圖像采集裝置，通過圖像采集裝置獲取與巖渣作用后的鋼針圖像并進行處理，確定出巖石磨蝕性指數。