[发明专利]一种盾构机刀盘刀具系统及其磨损警示检测方法

说明书

一种盾构机刀盘刀具系统及其磨损警示检测方法，包括：盾构机刀盘刀具系统及与其配合使用的刀盘刀具系统磨损警示检测方法，所述刀盘刀具系统包括刀盘主体、刀座、刀具，所述刀盘主体、刀座、刀具均含有特异性元素，所述与盾构机刀盘刀具系统配合使用的刀盘刀具系统磨损警示检测方法包括：采集盾构机掘进时产生的碴土废液，作为检测样本；检测所述检测样本，若检测样本中含有特异性元素x，则停机检修；若检测样本中不含有特异性元素x，则继续采集所述碴土废液，作为检测样本。使用时，通过在刀盘刀具系统的零部件中加入特异性元素，再检测盾构机隧道工程现场所采集的碴土废液，可高效实现所述零部件的磨损检测，减少了工作人员出仓检测次数。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机技术领域、磨损检测技术领域，特别涉及一种盾构机刀盘刀具系统及其磨损警示检测方法。

背景技术

盾构机因其施工安全、环保、掘进效率高等优点，被广泛应用于地铁等大型隧道建设工程。盾构机刀盘刀具系统包括刀盘主体、刀座、刀具等；刀具包括滚刀、切刀、先行刀等。以滚刀为例，其作为切削岩土体的重要工具，因与岩土体直接接触而极易发生磨损，尤其是遇到砂卵石、复合底层等环境时磨损更为严重。而且，盾构机施工过程中持续承受较大的隧道周边压力，特别是位于江河湖海的下方，隧道周边水压力更大，给盾构机更换刀具带来了极大的困难。因此，盾构换刀需要提前进行规划，进而给滚刀磨损检测提出了更高的要求。目前，常用的滚刀磨损检测方法为开仓检测法和异味添加剂法，开仓检测法能直接有效的测量滚刀磨损程度，但需要带压开舱检测，不仅影响施工进度，而且还存在较高的安全风险；异味添加剂法适合在TBM(全断面岩石隧道掘进机)中应用，在盾构中的应用受施工环境的影响，使得添加剂在泥水环境中的味道并不明显，导致效果大打折扣。如何安全、有效地检测盾机刀盘刀具系统的磨损状态成为业界亟待解决的难题。

发明内容

为了解决上述难题，本发明提供了一种盾构机刀盘刀具系统，包括刀盘主体、刀座、刀具，其特征在于，至少具有如下一项特征：

特征1：所述刀具，除切削元件上用于接触并切削岩土的局部区域不含有特异性元素，其他区域含有特异性元素；

特征2：所述刀盘主体，含有特异性元素；

特征3：所述刀座，含有特异性元素。

作为优选，特征1中，仅切削元件上不用于接触并切削岩土的局部区域含有特异性元素；

作为优选，特征2中，仅刀盘主体上，距刀盘主体外表面的距离大于h₁的内部区域，含有特异性元素；

作为优选，特征3中，仅刀座上与刀具切削元件同侧、以及与刀具切削元件切削岩土时的运动轨迹同向的端面大于h₂的内部区域含有特异性元素。

更为优选，特异性元素可选用铜、锡、铝、镁元素。

更为优选，不同待警示检测区域所含有的特异性元素互不相同。

一种与盾构机刀盘刀具系统配合使用的盾构机刀盘刀具系统异常磨损警示检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：采集盾构机掘进时产生的碴土废液，作为检测样本。

S2：检测S1所获检测样本，若检测样本中含有特异性元素x，则说明盾构机刀盘刀具系统发生临界磨损，进入步骤S3；若检测样本中不含有特异性元素x，则说明盾构机刀盘刀具系统未达到临界磨损状态，返回S1步骤。

S3：盾构机停机检修。

作为优选，S2包括以下分步骤：

S2-1：将S3中所得到的碴土废液煅烧，去除碴土废液中的碳元素。

S2-2：在S2-1中得到的煅烧后的碴土废液中加入强酸，溶解煅烧后的碴土废液，得到包含不溶性杂质Y的待测样本溶液X。