[发明专利]一种可检测渣土黏度的盾构机及其黏度检测方法

说明书

本发明公开了一种可检测渣土黏度的盾构机及其黏度检测方法，包括主机和后配套，所述主机包括刀盘和土仓，刀盘的背部设有搅拌棒，搅拌棒位于土仓内，所述土仓内设有黏度检测装置，所述黏度检测装置包括传感器组件，所述传感器组件设置在搅拌棒上，且传感器组件通过管线与后台控制系统相连接。本发明在土仓中设置黏度检测装置，对土仓中渣土黏度进行实时监测，即通过设置在搅拌棒上的传感器组件测量渣土搅拌过程对其产生的应力，然后将数据传递给后台控制系统，后台控制系统以搅拌纯水时的应力为标定，然后通过传感器组件测量的搅拌渣土时的应力除以上述标定值，得到渣土黏度的性对值，即实现对渣土黏度的实时检测。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，特别是指一种可检测渣土黏度的盾构机及其黏度检测方法。

背景技术

随着公共交通工具地铁的兴起和发展，盾构法施工由于其安全、快速、复杂地层适应性强以及地表沉降小等优势，成为目前城市地铁最主要的施工方法。盾构机可分为泥水平衡盾构机和土压平衡盾构机两大类。土压平衡盾构机是把土仓内的渣土作为稳定开挖面的介质，刀盘与刀盘后隔板间形成土仓，刀盘旋转、开挖下的渣土进入土仓，再由刀盘后隔板上的螺旋输送机将渣土旋转输出。泥水平衡盾构机是在机械式盾构的刀盘的后侧，设置一道前封闭隔板，前封闭隔板与刀盘间的空间为泥水仓，水、膨润土及其添加剂混合制成的泥浆，经泵送管道压入泥水仓，在盾构的前封闭隔板后侧内插装另一道后封闭隔板，前封闭隔板与后封闭隔板之间的空间为气垫仓，通过调节空气压力和气垫仓内液位，对泥水仓进行加压，保障开挖面上相应的泥浆支护压力。盾构机顺利掘进的关键都是保证渣土/泥水渣顺利排出，为此需要对仓内渣土添加诸如泡沫、膨润土等之类的改良剂使盾构渣土保持为一种“塑性流动”状态。故掘进过程中对渣土黏度的检测就变得十分重要，一旦可以实时检测土仓/泥水仓内渣土黏度的变化就可以随时对改良参数进行动态调整，使参数设置更加合理。为此发明一种新型渣土黏度检测装置。

而现有渣土黏度检测装置都是单独存在，与盾构机融合性差，且不能实时监测渣土情况，影响掘进效率。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出可检测渣土黏度的盾构机及其黏度检测方法，用于解决上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种可检测渣土黏度的盾构机，包括主机和后配套，所述主机包括刀盘和土仓，刀盘的背部设有搅拌棒，搅拌棒位于土仓内，所述土仓内设有黏度检测装置，所述黏度检测装置包括传感器组件，所述传感器组件设置在搅拌棒上，且传感器组件通过管线与后台控制系统相连接。

所述搅拌棒为锥形棒体，锥形棒体位于土仓/泥水仓内，刀盘背部均布有多个锥形棒体，锥形棒体的大头端与刀盘固定连接，传感器组件与锥形棒体同轴线设置且设置于锥形棒体的小头端。

所述传感器组件包括外壳体，外壳体固定在搅拌棒外端部，外壳体内设有应变片，搅拌棒内设有用于过电线的轴向通孔，应变片通过电线与管线相连接。

所述外壳体为圆筒形壳体，应变片均匀粘贴在圆筒形壳体的内壁上。

所述刀盘背部设有中心架，中心架上设有用于过管线的第二线路管道，刀盘上设有第一线路管道，第一线路管道分别与轴向通孔、第二线路管道相对应。

所述后台控制系统信号采集模块、路由器模块和后台控制器，传感器组件与信号采集模块相连接，信号采集模块与路由器模块相连接，路由器模块与后台控制器相连接。

一种可检测渣土黏度的盾构机的黏度检测方法，包括如下步骤：

S1：标定量设置：以单位转速搅拌单位体积纯水时产生的应力为标定量：设刀盘单位转速为υ，试验测得以转速υ搅拌单位体积V_水纯水时，传感器组件测得力F_水，传感器组件将测得的力F_水传递给后台控制系统，根据公式得到标定量为应力ε_水；