[發明專利]一種用于盾構隧道掘進速度耦合控制的裝置和方法

在審

• 申請號: 202111482803.1
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114278311A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 錢浩勇;許成順;杜修力
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/093
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種用于盾構隧道掘進速度耦合控制的裝置，其特征在于：包括土壓力監測單元(1)、溫度監測單元(2)和終端控制平臺(3)三部分；

所述土壓力監測單元(1)包括微型土壓力計(4)、第一無線傳感器(5)和第一獨立電源(6)；微型土壓力計(4)和無線傳感器(5)連接在一起并連接在土倉(7)內壁，用于監測土倉(7)內土壓力值大小，保證掘進速度與土倉(7)的出土速度相協調；土壓力監測單元(1)由第一獨立電源(6)供電。

所述溫度監測單元(2)包括溫度傳感器(8)、第二無線傳感器(5)和第二獨立電源(6)；溫度傳感器(8)、第二無線傳感器(5)和第二獨立電源(6)連接在一起；溫度監測單元(2)固定在刀盤(8)正面，實時監測刀盤(9)的溫度變化，便于調整掘進速度，保證刀盤的溫度在正常范圍內；

所述終端控制平臺(3)包括無線接收器(10)、連接線(11)和數據處理平臺(12)；無線接收器(10)接收來自土壓力監測單元(1)和溫度監測單元(2)傳遞的無線電信號，通過連接線(11)將無線電信號輸入到數據處理平臺(12)轉化為實時監測數據，根據土倉(7)內土壓力值和刀盤(9)的溫度值進行耦合控制，調整盾構掘進速度，保證掘進的正常進行。

2.一種用于盾構隧道掘進速度耦合控制的試驗方法，其特征在于：包括試驗內容、監測方案、試驗步驟和試驗系統；

試驗內容旨在實現對盾構隧道掘進速度的耦合控制，保證盾構隧道的正常掘進；

監測方案包括：土倉土壓力監測方案和刀盤溫度監測方案；

試驗步驟包括：初值控制階段，反饋調節階段和正常掘進階段；

試驗系統包括：土壓力監測單元(1)、溫度監測單元(2)和終端控制平臺(3)；

該試驗方法包括以下試驗步驟：

Step 1：土壓力監測單元的安裝；

Step 2：溫度監測單元的安裝；

Step 3：設置初始掘進速度進行試掘進；

Step 4：反饋土壓力數據和溫度數據；

Step 5：調節盾構隧道掘進速度，觀察掘進是否正常；

Step 6：重復Step 4和Step 5，直到盾構隧道正常掘進；

Step 7：正常掘進直至試驗結束。

3.根據權利要求2所述的一種用于盾構隧道掘進速度耦合控制的試驗方法，其特征在于：土壓力監測單元(1)安裝在土倉(7)倉壁的底部，目的是監測土倉(6)內土壓力值的大小；土壓力監測單元(1)中的微型土壓力計(4)上表面與土體接觸，便于監測土倉(7)內豎向土壓力，土壓力監測單元(1)中無線傳感器(5)用于實時傳輸土壓力值的大小；以2倍盾構直徑2D為間距，沿土倉(7)縱向，以刀盤與土倉相接的位置為零點分別布置5個土壓力監測單元(1)，其位置分別是2D,4D,6D,8D和10D；土壓力監測單元(1)通過無線傳輸將土壓力值傳輸到終端控制平臺(3)，判斷土倉(7)內土壓力是否正常，進而調節掘進速度。

4.根據權利要求2所述的一種用于盾構隧道掘進速度耦合控制的試驗方法，其特征在于：溫度監測單元(2)安裝盾構刀盤上，目的是監測刀盤(9)溫度值的大小；溫度監測單元(2)布設在刀盤上的預留凹槽內，以保證溫度監測單元的正常工作；溫度監測單元(2)中的溫度傳感器(8)與刀盤(9)相接觸，監測刀盤(9)的溫度值，通過溫度監測單元(2)中無線傳感器(5)傳輸溫度值的大小；溫度監測單元(2)呈環形，間隔角度為60°，共6個溫度監測單元(2)布設在刀盤上；溫度監測單元(1)通過無線傳輸將土壓力值傳輸到終端控制平臺(3)，判斷刀盤(9)溫度是否正常，進而調節掘進速度。