[发明专利]一种TBM实时掘进卡机风险预警方法

说明书

本发明公开了一种TBM实时掘进卡机风险预警方法，包括如下步骤：设定掘进终止长度判定值和有效掘进长度判定值，将有效掘进数据序列设为空；采集掘进数据；根据采集的掘进数据对TBM掘进进行有效掘进状态判断；TBM掘进为有效掘进状态时，对掘进数据的掘进点进行有效掘进点判断；TBM掘进为无效掘进状态时，进行无效掘进点判断；将该掘进点的掘进数据附加存储到有效掘进数据序列中，计算有效掘进数据序列的长度；若为有效掘进点，将有效掘进数据序列的长度与有效掘进长度判定值比较；根据有效掘进数据序列中的掘进数据计算卡机指数终值；对卡机风险程度进行判定并显示。本发明有效识别掘进中的卡机风险，对卡机风险实时报警，减少卡机带来的经济损失确保施工安全。

技术领域

本发明属于隧道工程隧道掘进机施工技术领域，具体涉及一种TBM实时掘进卡机风险预警方法。

背景技术

隧道掘进机施工具有安全、高效、环保等优点，已经成为长、大隧道施工的首选工法，其发展至今已有150多年的历史。然而，TBM设备庞大，与钻爆法相比，其对不良地质条件的适应性较差，在软岩地层掘进时，容易诱发由大变形、塌方等导致的卡机事故，这往往造成掘进速度缓慢、效率低下、工期拖延等结果，如果处理不当，甚至会带来灾难性的后果。

大量学者专家对TBM卡机的机理进行研究，当护盾周围围岩变形超过预留变形量时，围岩挤压护盾产生超过安装推力所能提供的最大推进能力时，会发生护盾卡机现象。现有卡机风险的计算，往往涉及较为复杂的仿真计算，或需要特殊手段对岩体力学参数进行测试，存在现场应用困难等问题。

中国专利(公开号：CN110675092A，公开日：20200110)一种基于扭推比的破碎地层TBM卡机风险预警方法，判别方法复杂，需要统计的数据较多，实际应用性较低。

发明内容

针对卡机风险的计算复杂、现场应用困难的问题，本发明提出了一种TBM实时掘进卡机风险预警方法，基于掘进参数可以进行卡机风险的快速判别，解决了TBM现场施工遭遇不良地质时卡机风险难以实时判别的问题。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种TBM实时掘进卡机风险预警方法，包括如下步骤：

S1，通过控制系统设定掘进终止长度判定值和有效掘进长度判定值，并将有效掘进数据序列设定为空；

S2，通过传感器在线采集反映TBM设备运行状态的掘进数据，且掘进数据均包括总推力、刀盘扭矩和贯入度；

S3，控制系统根据步骤S2中所采集的掘进数据对TBM掘进进行有效掘进状态的判断；

S4，当TBM掘进为有效掘进状态时，对该掘进数据所对应的掘进点进行有效掘进点的判断；

当TBM掘进为无效掘进状态时，对该掘进数据所对应的掘进点进行无效掘进点的判断，并根据掘进终止长度判定值判断该掘进点是否为掘进终止点；

S5，当步骤S4所述的掘进点为有效掘进点时，控制系统将该掘进点的掘进数据附加存储到有效掘进数据序列中，并根据有效掘进数据序列中掘进数据的条数计算有效掘进数据序列的长度；

S6，将步骤S5中得到的有效掘进数据序列的长度与有效掘进长度判定值进行比较，如果有效掘进数据序列的长度大于或等于有效掘进长度判定值，则执行步骤S7，否则返回执行步骤S2；

S7，控制系统根据有效掘进数据序列中的掘进数据计算卡机指数终值；

S8，控制系统根据步骤S7所得到的卡机指数终值对卡机风险程度进行判定，并将卡机指数终值和卡机风险程度进行实时显示。

在步骤S1中，所述掘进终止长度判定值为10，有效掘进长度判定值为40。

在步骤S3中，所述对TBM掘进进行有效掘进状态的判断，包括如下步骤：