[发明专利]一种基于光纤传感的盾构机盾尾密封腔状态检测系统

说明书

本发明提出了一种基于光纤传感的盾构机盾尾密封腔状态检测系统，包括盾体，盾体与尾盾相连接且尾盾通过尾刷定位块与盾尾刷相连接，盾尾刷与管片相连接，所述尾刷定位块上和尾盾末端均设有检测单元且相邻检测单元依次串联连接，检测单元与信号采集传输单元相连接，信号采集传输单元与监控显示单元相连接。本发明整体安装便捷、安全可靠，并且可快速预警，可实时的对盾尾密封系统进行压力和温度的状态检测，并实时反应异常情况，指导隧道掘进机的安全高效运行。

技术领域

本发明涉及盾构机盾尾密封腔检测的技术领域，尤其涉及一种基于光纤传感的盾构机盾尾密封腔状态检测系统。

背景技术

盾构法隧道成型技术是利用集开挖、支护、推进、衬切等多种工程作业于一体的大型隧道掘进机来完成隧道开挖的现代成型技术。在盾构机掘进过程中，尾盾支护与隧道衬切结构（管片）之间会形成一定尺寸的间隙（200mm以内），该间隙连通着具有一定压力的隧道土层与盾体内的安全空间，故需要相应的密封装置来进行隔断。现阶段，大部分盾构机都采用钢丝刷涂抹盾尾密封油脂的密封结构来实现尾盾密封的目的。由于复杂的地下环境和密封结构形式的固有缺陷，盾构机在掘进过程中，盾尾密封系统将不可避免的产生漏水、漏泥、漏浆等施工危险。

为了提前对以上风险做出预警判断，需对盾尾密封腔体内的压力、温度、泄露等状态参数进行监测，以指导后续工作的开展。截至目前，盾尾密封状态检测正处于起步阶段，虽然专利申请号为“CN201610854077.4”，专利名称为“盾构机盾尾刷密封性能试验装置及试验方法”中具体公开了一种对盾尾刷密封性能试验的装置，但是该试验数据量大，对环境要求较高，传输距离有限，并且没有对盾尾密封腔内状态实时检测。

发明内容

针对目前不能对盾尾密封系统的状态和泄漏进行监测和提前预警的技术问题，本发明提出了一种可以对盾尾密封腔和泥浆的压力、温度等参数进行实时监测，并对盾尾密封的泄漏做出提前预警，以提高掘进效率，降低施工作业风险的基于光纤传感的盾构机盾尾密封腔状态监测系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于光纤传感的盾构机盾尾密封腔状态检测系统，包括盾体，盾体与尾盾相连接且尾盾通过尾刷定位块与盾尾刷相连接，盾尾刷与管片相连接，所述尾刷定位块上和尾盾末端均设有检测单元且相邻检测单元依次串联连接，检测单元通过通信光纤与信号采集传输单元相连接，信号采集传输单元通过通信线缆与监控显示单元相连接。

优选地，所述尾刷定位块上设有安装孔，尾盾末端设有定位孔且尾刷定位块内壁上和尾盾末端端面上均开设一安装槽且安装槽内设有至少两组预留孔，安装槽分别与安装孔和定位孔相连通；所述安装孔和定位孔内均设有检测单元，检测单元与串接光纤相连接，串接光纤嵌入在安装槽中且从预留孔中穿出后与相邻检测单元相连接。

优选地，所述安装槽上焊接有封板且封板上预留一检测孔，检测孔与检测单元相配合。

优选地，所述封板的形状为弧形。

优选地，所述检测单元包括光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的感应面上设有四孔盖板且光纤光栅传感器通过串接光纤与相邻的光纤光栅传感器串联连接且光纤光栅传感器的感应面与检测孔相配合，光纤光栅传感器均与信号采集传输单元相连接。

优选地，所述光纤光栅传感器包括光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器且光纤光栅压力传感器通过多芯通讯光纤与光纤光栅温度传感器相连接且光纤光栅压力传感器的感应面和光纤光栅温度传感器的感应面分别与检测孔相配合，光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器分别通过串接光纤与相邻的光纤光栅传感器串联连接，光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器均与信号采集传输单元相连接。