[实用新型]一种利用振动辅助破岩装置

说明书

本实用新型公开了一种利用振动辅助破岩装置，装置主要包括：包括激振器(1)、电磁波发射器(4)、电磁波接收器(5)、伸缩装置(11)、环形刀梁(12)，从而减小刀具荷载和磨耗，提高盾构机的破岩效率。面对不均匀地层，可以仅使用与之相对应的激振器进行振动；面对没有岩石的区域，通过伸缩控制可以不进行激振，从而节约了能源，也减少了对激振器的损耗；通过激振器与电磁波探测的结合，对岩石施加了精准的共振频率，使岩石的强度大大降低，在破岩时将大大减少刀具的磨耗，有效提高破岩效率。该装置及方法相比于现有装置，具有价格低、改造少，破岩效率高等优点。

技术领域

本实用新型涉及地下工程施工技术领域，具体涉及一种利用振动辅助破岩装置。

背景技术

随着社会经济以及人口的快速发展，大城市的空间资源越来越紧张，地下空间的开发与利用已经受到各大城市的青睐。地下隧道的开挖目前应用最广泛也是最经济的方法就是使用盾构机或者TBM进行开挖。盾构机拥有效率高、掘进速度快、成本低、安全等诸多优点，其上安装的滚刀可以在盾构机的推动下压入岩石，在相邻岩石裂缝贯通后使岩石脱落进而破坏岩体。但遇到岩石强度较大时，往往会对滚刀产生较大的磨耗，频繁的换刀使施工成本大大的增加，也严重影响了施工效率。

地质探测工程中有很多种方法，例如：地质雷达法、地震波法、浅层地震反射波法等等，原理均是利用不同地层的分界面上会对波有一个折射以及反射作用，并对回波进行处理以得出地层分界处的具体位置以及各个地层的材质。该技术已在探地雷达系统中广泛应用，该部分成熟技术可概括为：计算机系统启动，振荡电路发出信号，电磁波发射器发射电磁波并由接收器接受回波，通过处理机对信号进行处理后反馈给计算机系统。另一方面，土工材料在高频激振力作用下常出现物理力学性能下降的现象。利用该特征，电动式、电磁式等激振器被广泛用于物料的输送、筛分、密实等工作，其工作原理及关键部件可概括为计算机系统向信号发生器输入激振频率信息，并向激振器传递振动信号，以实现对目标材料施加激振的目的。

综上，掌握了前方地层的具体情况便可对岩石的固有频率进行求解，利用岩石在固有频率下发生共振的这一现象对岩石进行破坏，可以起到提高破岩效率，减小刀具磨耗的作用。

在辅助破岩方面，目前已经有很多相关专利，例如公告号CN209637757U中公开栏中用微波对岩石进行加热辅助破岩的方法，通过微波对岩石进行加热，在高温的作用下使岩石的强度降低，从而更利于刀具的破岩。但该方法耗能很大，且微波加热过程中会对刀盘也进行加热，对盾构机本身影响较大。公告号CN105736006A中公布了一种利用高压水射流的全断面岩石掘进机刀盘，该刀盘利用高压水对岩石进行切割，使岩石提前被破坏，也降低了刀具的磨耗，提高了破岩效率。但是该方法对TBM改造过大，工程师难以实施，且过多的高压水对能源消耗也较大。

实用新型内容

本实用新型提供了一种利用振动辅助破岩装置，可使破岩效率提高的同时实现更好的经济效益，具有很高的工程应用价值，用于解决目前过程中刀具磨耗大，换刀频繁、影响施工效率等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种利用振动辅助破岩装置，刀梁2安装在刀盘10上，滚刀3一部分安装在刀梁2边缘处，一部分安装在刀盘10边缘处，用于破土；其特征在于，包括激振器1、电磁波发射器4、电磁波接收器5、伸缩装置11、环形刀梁12；

所述环形刀梁12安装在刀梁2上，为钢结构；在环形刀梁12上均匀布设激振器1 和电磁波发射器4，两者间隔布设，所述激振器1用于辅助破碎岩体，电磁波发射器4 用于发射探测地层的电磁波。

所述多个电磁波接收器5均匀安装在刀梁2上，用于接收电磁波回波。