[發明專利]考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化方法

有效

• 申請號: 202011065664.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112182973B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 劉斌;王瑞睿;王亞旭;楊磊;趙光祖
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/17;G06F111/06;G06F111/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取TBM設計參數數據和巖體參數數據；

根據獲取的參數數據，得到總推進力和刀盤轉速與刀盤振動信息和巖渣幾何信息的第一映射關系模型；以刀盤直徑、滾刀總數、滾刀間距、滾刀半徑、刀尖寬度、單軸抗壓強度、節理間距、推力以及刀盤轉速為輸入，以振動峰值加速度、主頻頻率、平均粒徑和粗度指數為輸出構建TBM刀盤振動和巖渣幾何信息預測模型；當掘進中的TBM在設定的地質條件下時，TBM設計參數與巖體參數固定不變，得到總推進力和刀盤轉速與刀盤振動信息和巖渣幾何信息的第一映射關系模型；

以巖渣幾何信息閾值和刀盤振動信息閾值為約束條件，以掘進速度與能耗為綜合優化目標，根據第一映射關系模型以及預構建的總推進力和刀盤轉速與掘進速度和能耗的第二映射關系模型，進行全局搜索尋優，得到優化的推進速度設定值和刀盤轉速給定值；巖渣幾何信息閾值為巖渣平均粒徑閾值，刀盤振動信息閾值為振動峰值加速度閾值。

2.如權利要求1所述的考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化方法，其特征在于，根據施工現場巖渣幾何信息和刀盤振動信息的統計數據，結合TBM司機調整操作參數的經驗數據，確定降低總推進力和刀盤轉速設定值時所統計到的巖渣平均粒徑和振動峰值加速度，以此時的巖渣平均粒徑和峰值加速度為巖渣平均粒徑閾值和振動峰值加速度閾值。

3.如權利要求1所述的考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化方法，其特征在于，以掘進速度與能耗為綜合優化目標，具體為搜索到掘進速度高且能耗小的一個最低平衡點時所對應得到的推力與刀盤轉速值作為為優化結果。

4.如權利要求1所述的考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化方法，其特征在于，對總推進力和刀盤轉速利用梯度下降法進行全局尋優，得到優化的推進速度設定值和刀盤轉速給定值；

或者，

利用深度學習算法建立總推進力和刀盤轉速與掘進速度和能耗的第二映射關系模型。

5.一種考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化系統，其特征在于，包括：

數據獲取模塊，被配置為：獲取TBM設計參數數據和巖體參數數據；

第一映射關系模型構建模塊，被配置為：根據獲取的參數數據，得到總推進力和刀盤轉速與刀盤振動信息和巖渣幾何信息的第一映射關系模型；以刀盤直徑、滾刀總數、滾刀間距、滾刀半徑、刀尖寬度、單軸抗壓強度、節理間距、推力以及刀盤轉速為輸入，以振動峰值加速度、主頻頻率、平均粒徑和粗度指數為輸出構建TBM刀盤振動和巖渣幾何信息預測模型；當掘進中的TBM在設定的地質條件下時，TBM設計參數與巖體參數固定不變，得到總推進力和刀盤轉速與刀盤振動信息和巖渣幾何信息的第一映射關系模型；

操作參數優化模塊，被配置為：以巖渣幾何信息閾值和刀盤振動信息閾值為約束條件，以掘進速度與能耗為綜合優化目標，根據第一映射關系模型以及預構建的總推進力和刀盤轉速與掘進速度和能耗的第二映射關系模型，進行全局搜索尋優，得到優化的推進速度設定值和刀盤轉速給定值；巖渣幾何信息閾值為巖渣平均粒徑閾值，刀盤振動信息閾值為振動峰值加速度閾值。

6.一種介質，其上存儲有程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-4任一項所述的考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化方法中的步驟。

7.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-4任一項所述的考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化方法中的步驟。

8.一種隧道全斷面巖石掘進機，其特征在于，包括權利要求5所述的考慮刀盤振動與巖渣幾何信息的TBM操作參數優化系統；

或者，

包括權利要求6所述的介質；

或者，

包括權利要求7所述的電子設備。