[发明专利]一种TBM护盾后方洞壁围岩塌方检测方法

说明书

本发明公开了一种TBM护盾后方洞壁围岩塌方检测方法，包括：获取TBM开挖过程中刀盘中心点的坐标，并根据刀盘中心点的坐标建立施工坐标系下TBM施工理想开挖轮廓曲面模型；获取TBM开挖过程中护盾后方洞壁围岩实测点云数据，并根据实测点云数据建立施工坐标系下TBM施工实际开挖轮廓曲面模型；将理想开挖轮廓曲面模型和实际开挖轮廓曲面模型进行对比，计算洞壁围岩的塌方量。本发明相对于一般方法中通过设计曲线及轮廓参数建立的理想开挖轮廓曲面模型，本发明中建立的理想开挖轮廓曲面模型更接近于实际情况，能够进一步提高塌方量计算的准确性。

技术领域

本发明涉及的是隧道施工领域，特别涉及一种TBM护盾后方洞壁围岩塌方检测方法。

背景技术

TBM(Tunnel Boring Machine)指的是隧道掘进机，TBM施工隧道在穿越软弱破碎地层时，易遭遇围岩松散破碎、岩体节理裂隙发育、地下水发育等不良地质现象，围岩完整性较差，自身稳定能力不足，施工过程中可能出现围岩塌方现象。围岩塌方现象轻则使TBM卡机，带来严重的人身财产损失，大幅增加施工成本、延误工期，重则造成人员伤亡和机械破坏，对施工安全危害性极大。

围岩塌方的有效检测，是进行围岩塌方处治的基础。目前，在钻爆法施工隧道中，隧道塌方量检测普遍采用全站仪等传统方法进行。通过现场实践发现，TBM护盾后方主机区域存在锚杆钻机、撑靴、主梁、皮带机等机械设备，主机区域可利用的空间较小，使用全站仪直接检测围岩塌方较困难，因此传统检测方法在TBM施工隧道中适应性不佳。另外，现有的塌方检测方法大多依靠设计曲线与设计断面参数建立设计开挖轮廓曲面模型，而TBM掘进过程中经常偏离设计曲线，使得传统塌方检测方法建立的设计开挖轮廓曲面模型与实际开挖轮廓曲面模型实际开挖轮廓曲面模型存在一定偏差，塌方量计算结果的准确性受到影响。

因此，需要一种更为简便有效的方法对TBM护盾后方洞壁围岩塌方进行检测。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种TBM护盾后方洞壁围岩塌方检测方法。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种TBM护盾后方洞壁围岩塌方检测方法，包括：

S100.获取TBM开挖过程中刀盘中心点的坐标，并根据刀盘中心点的坐标建立施工坐标系下TBM施工理想开挖轮廓曲面模型；

S200.获取TBM开挖过程中护盾后方洞壁围岩实测点云数据，并根据实测点云数据建立施工坐标系下TBM施工实际开挖轮廓曲面模型；

S300.将理想开挖轮廓曲面模型和实际开挖轮廓曲面模型进行对比，计算洞壁围岩的塌方量。

进一步地，S100中，施工坐标系下TBM施工理想开挖轮廓曲面模型的建立过程包括如下步骤：

S101.在TBM始发前，设置一个随TBM的刀盘移动的标记点，并测定刀盘中心点与标记点在施工坐标系下的相对位置关系R1；

S102.在TBM始发后，通过TBM激光导向系统测量标记点的坐标，并通过施工坐标系下的坐标转换关系R1获取刀盘中心点坐标(x₀,y₀,z₀)；

S103.在TBM掘进L₁段距离后，再次通过TBM激光导向系统测量测量标记点的坐标，并通过施工坐标系下的坐标转换关系R1获取TBM掘进L₁段距离后刀盘中心点的坐标(x₁,y₁,z₁)，基于隧道设计开挖轮廓的半径r，建立TBM掘进L₁段距离后刀盘中心点坐标为(x₁,y₁,z₁)时的理想开挖轮廓曲线C₁；