[发明专利]用于敞开式TBM施工的主动减振方法及其系统

说明书

本发明涉及隧道工程机械施工技术领域，特别是涉及用于敞开式TBM施工的主动减振方法及其系统，克服现有TBM施工没有主动减振手段的问题，方案是，在TBM刀盘支撑体上设置若干分布的测振仪和在TBM主梁上设置若干分布的震源，a、通过测振仪拾取、采集、存储和数字化转换TBM刀盘振动信号，将振动信号数据传输到系统主机；b、通过系统主机对测振仪获取的振动信号数据进行分析，获得TBM刀盘振动特征，通过反向波减振原理计算震源使用方式及震源激发振动波的设置参数；c、根据步骤b的震源使用方式和震源激发振动波的设置参数由系统主机对拟使用的震源设置激发振动波参数；d、启动震源，由震源激发的反向振动波降低TBM掘进时刀盘及主机的振动。

技术领域

本发明涉及隧道工程机械施工技术领域，特别是涉及一种用于敞开式TBM施工的主动减振方法及其系统。

背景技术

全断面岩石掘进机(Tunnel Boring Machine，缩写为TBM)以其施工质量高、高效环保、围岩扰动小等优点已广泛应用于国内外地下工程建设中。TBM通过刀盘上的多把滚刀破碎掌子面岩体实现开挖掘进，滚刀与岩体相互作用造成滚刀及刀盘剧烈振动，并将振动传导到TBM主机，对刀盘、主机关键构件的工作性能及寿命造成影响，同时对施工人员的作业环境造成一定程度影响，因此有效降低TBM掘进过程中的振动是TBM施工需要解决的技术问题。目前研究提出的减振方法主要包括：采用高分子夹层阻尼减振钢板、安装阻尼器、改变刀盘法兰螺栓材料等被动减振方式，尚没有提出主动减振方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于敞开式TBM施工时的主动的减振方法和对应的系统，有效降低TBM掘进时刀盘及主机的振动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于敞开式TBM施工的主动减振方法，在敞开式TBM刀盘支撑体上设置若干分布的测振仪和在敞开式TBM主梁上设置若干分布的震源，具有的减振过程为：

a、启动测振仪，通过测振仪拾取、采集、存储和数字化转换TBM刀盘振动信号，并通过测振仪的无线或有线数据传输装置将振动信号数据传输到系统主机上；

b、通过系统主机对测振仪获取的振动信号数据进行分析，获得TBM刀盘振动特征，通过反向波减振原理计算所述震源使用方式及震源激发振动波的设置参数；

c、根据步骤b的震源使用方式和震源激发振动波的设置参数由系统主机对拟使用的震源设置激发振动波参数；

d、启动震源，由震源激发的反向振动波降低TBM掘进时刀盘及主机的振动。

一般情况下，由于测振仪和震源都是以分布的形式设置在TBM上，使每个震源的反向振动波与相邻测振仪测得的振波的频率相同或相近、波形相反，反向波的波幅由震源的数量确定，震源的反向振动波只是大幅削减刀盘及主机的振动、一般不能完全消除刀盘及主机的振动。

如果预先勘探到掘进的地质条件有变化，则会还具有过程e：在遇到不同地质条件时，系统主机根据测振仪获取的振动信号特征的不同调整震源的使用方式和/或震源的激发振动波参数。

相应的，一种用于敞开式TBM施工的主动减振系统，包括若干个含第一固定装置和测振仪的测振仪组件、若干个含第二固定装置和震源的震源组件以及系统主机；

所述测振仪通过第一固定装置固定在敞开式TBM刀盘支撑体上；所述测振仪包括检波器、数据采集模块、数据存储模块、模数转换模块、微处理器、无线数据传输装置和电池，用于TBM掘进过程中刀盘振动信号的拾取、采集、存储和数字化输出；

所述第一固定装置分别与所述测振仪和TBM刀盘支撑体连接，用于所述测振仪的构件检波器与TBM刀盘支撑体的耦合，以及所述测振仪在TBM刀盘支撑体上的固定和保护；