[發明專利]一種TBM渣片射線背散射實時掃描成像裝置及方法

有效

• 申請號: 202010767440.5
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112033986B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉斌;王亞旭;郭旭;王瑞睿;高博洋;朱顏;趙光祖
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N23/203
• 分類號: G01N23/203;G01N23/20008;G01N23/20025
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發明公開了一種TBM渣片射線背散射實時掃描成像裝置及方法，它解決了現有技術中現場只能獲取渣片的外觀情況，進行渣片的力學分析工作繁瑣耗時長的問題，具有能連續作業，而且實時獲取渣片的內外部特征的有益效果，其方案如下：一種TBM渣片射線背散射實時掃描成像裝置及方法，包括能夠橫跨TBM傳送帶或設于TBM傳送帶兩側的支架；X光背散射掃描探頭，設于外殼內，外殼通過支架進行支撐，且外殼能夠設于TBM傳送帶的上方，X光背散射掃描探頭對TBM傳送帶傳送的渣片進行探測并接收數據信息；計算終端，X光背散射掃描探頭與計算終端連接，計算終端根據X光背散射掃描探頭接收的數據信息，獲得渣片的大小、形狀，以及渣片內部特征。

技術領域

本發明涉及土工工程領域，特別是涉及一種TBM渣片射線背散射實時掃描成像裝置及方法。

背景技術

隨著我國基礎設施建設的大規模開展，國民經濟的快速可持續發展迫切需要建設一大批水利、交通、礦山等重大生命線工程。公路鐵路客運貨運專線不斷向西部延伸，地下工程發展規模不斷擴大，在國家未來的規劃中西部地區將要建設許多重大的地下工程，而西部地區多山地丘陵，在大型工程的建設中深埋長大隧洞起著至關重要的作用。全斷面硬巖掘進機(TBM)施工隧道具有掘進速度快、成洞質量高、經濟效益高以及施工安全文明的優勢逐漸突顯出來。然而TBM對地質條件極其敏感，極易遭遇突水突泥、塌方、卡機、等重大安全事故。因此，快速準確地獲取當前掘進段落的巖體地質信息，進而選擇合理的施工方案及掘進參數對于保障TBM高效、安全掘進至關重要。其中，TBM皮帶機運送出來的渣片大小、形狀及巖粉比例等信息是判斷掌子面區域巖體信息的重要依據。與此同時，渣片信息還可用于判斷當前TBM滾刀的工作狀態，若渣片較扁，片狀居多，則滾刀狀態良好；若渣片呈塊狀居多，則滾刀磨損較嚴重，應及時更換磨損較嚴重的滾刀，提高掘進效率。

然而，對于目前獲取巖體參數及圍巖等級的方法來說，發明人發現主要面臨的問題包括“獲取周期長、效率低、準確率低”等，具體來說存在以下問題：

(1)如需獲得較為精確的巖體參數，需要在現場鉆取巖芯，加工切割后在室內進行力學參數測試實驗，工序繁瑣且耗時長，所獲得的巖體信息無法滿足TBM掘進快速、動態的需求。

(2)在皮帶機運送出渣時派人員進行現場查看分析，受現場作業環境影響，難度較大，且人工分析不能連續作業。

(3)在皮帶機的一側設置高速攝像機，目前現有的高速攝像分析渣片技術在現場僅能記錄表層渣片的外觀信息，無法探察渣片的內部情況。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種TBM渣片射線背散射實時掃描成像裝置，可對TBM施工隧道掘進過程中破巖渣片進行掃描，以此來分析掌子面前方地質情況，使TBM司機能夠快速有效的做出判斷，及時調整推力、扭矩等機械參數，提高TBM利用率，使掘進更高效。

一種TBM渣片射線背散射實時掃描成像裝置的具體方案如下：

一種TBM渣片射線背散射實時掃描成像裝置，包括：

能夠橫跨TBM傳送帶或設于TBM傳送帶兩側的支架；

X光背散射掃描探頭，設于外殼內，外殼通過支架進行支撐，且外殼能夠設于TBM傳送帶的上方，X光背散射掃描探頭對TBM傳送帶傳送的渣片進行探測并接收數據信息，支架可沿著導軌移動，從而帶動X光背散射掃描探頭的移動；

計算終端，X光背散射掃描探頭與計算終端連接，計算終端根據X光背散射掃描探頭接收的數據信息，獲得渣片的大小、形狀，以及渣片內部特征(主要是裂紋及走向)。