[發(fā)明專利]TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010951950.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN112177621B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪亮;范宏運(yùn);姜成嶺;李利平;李術(shù)才;劉鵬;張延歡;周申;張文武;楊光宇;李尚安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);山東高速集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/087
• 分類號(hào): E21D9/087;E21D9/00;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強(qiáng)

本公開提供了一種TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)及方法，包括處理器以及與處理器連接的設(shè)置在TBM盾體上的多個(gè)壓力感應(yīng)元件；所述處理器根據(jù)采集到的各個(gè)壓力感應(yīng)元件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值后得到當(dāng)前TBM盾體受壓分布模型，通過分布模型確定TBM盾體壓力集中區(qū)域，以壓力集中區(qū)域?qū)?yīng)的圍巖區(qū)域?yàn)榭逅鸀?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；本公開通過在盾體上均勻的設(shè)置壓力感應(yīng)元件，針對(duì)實(shí)時(shí)采集到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，進(jìn)而得到盾體的受壓模型，通過模型得到受壓集中區(qū)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)盾體圍巖垮塌的精準(zhǔn)判斷和預(yù)警，極大的提高了TBM掘進(jìn)過程中的安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及TBM安全預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

隨著地下工程的發(fā)展，以盾構(gòu)機(jī)、TBM為代表的掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)一步推動(dòng)了地下工程建設(shè)的發(fā)展。

但是本公開發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，施工時(shí)經(jīng)常遇到巖溶或者沉積巖，地形、地貌及地質(zhì)條件復(fù)雜，地下工程建設(shè)面臨巨大技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是TBM掘進(jìn)過程中，護(hù)盾盾體部位圍巖無支護(hù)加固措施，極易出現(xiàn)卡機(jī)、圍巖垮塌等工程難題，進(jìn)一步造成工期延誤、設(shè)備損傷等重大經(jīng)濟(jì)損失；有研究人員采用三個(gè)壓力傳感器分別設(shè)置在盾體的前盾、中盾和尾盾，這種方式雖然也能實(shí)現(xiàn)盾體受壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是無法實(shí)現(xiàn)對(duì)盾體圍巖垮塌的預(yù)警；而如果在盾體上密集的排布?jí)毫鞲衅鳎瑒t成本較高，實(shí)用性較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了一種TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)及方法，通過在盾體上均勻的設(shè)置壓力感應(yīng)元件，針對(duì)實(shí)時(shí)采集到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，進(jìn)而得到盾體的受壓模型，通過模型得到受壓集中區(qū)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)盾體圍巖垮塌的精準(zhǔn)判斷和預(yù)警，極大的提高了TBM掘進(jìn)過程中的安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開采用如下技術(shù)方案：

本公開第一方面提供了一種TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)。

一種TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，包括處理器以及與處理器連接的設(shè)置在TBM盾體上的多個(gè)壓力感應(yīng)元件；

所述處理器根據(jù)采集到的各個(gè)壓力感應(yīng)元件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值后得到當(dāng)前TBM盾體受壓分布模型，通過分布模型確定TBM盾體壓力集中區(qū)域，以壓力集中區(qū)域?qū)?yīng)的圍巖區(qū)域?yàn)榭逅鸀?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，所述壓力感應(yīng)元件分別沿TBM護(hù)盾的環(huán)向和軸向均勻設(shè)置。

作為進(jìn)一步的限定，在TBM盾體上沿盾體環(huán)向每15°布設(shè)壓力感應(yīng)元件。

作為進(jìn)一步的限定，在TBM盾體上沿盾體軸向每0.5米布設(shè)壓力感應(yīng)元件。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，基于克里金插值算法對(duì)獲取的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行插值后得到當(dāng)前TBM盾體圍巖分布模型。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，所述處理器與控制終端通信，用于傳輸報(bào)警信息和/或壓力集中區(qū)域信息傳輸給控制終端。

作為進(jìn)一步的限定，還包括告警裝置，所述告警裝置與處理器和/或控制終端連接，當(dāng)壓力集中區(qū)域的壓力值超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)報(bào)警。

作為進(jìn)一步的限定，所述告警裝置為報(bào)警器和/或指示燈。

本公開第二方面提供了一種TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警方法。

一種TBM掘進(jìn)過程護(hù)盾圍巖垮塌災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警方法，包括以下步驟：

實(shí)時(shí)獲取均勻設(shè)置在TBM盾體上的壓力感應(yīng)元件的數(shù)值；

根據(jù)采集到的壓力數(shù)據(jù)基于Kriging插值算法實(shí)時(shí)構(gòu)建盾體當(dāng)前的受壓分布模型；