盾构机水土压力动态监测、识别系统及监测、识别方法技术方案

本发明专利技术涉及一种盾构机水土压力动态监测、识别系统及监测、识别方法，该监测系统包括：用于检测盾构机外周土体水土压力的水土压力传感器安装模块，包括多个传感器，且多个该传感器沿盾构机的周向分散安装于该盾构机的外壳上；数据监测采集模块，安装于该盾构机的内部并与该水土压力传感器安装模块连接，该数据监测采集模块包括用于存储水土压力数据的存储单元以及用于显示水土压力数据的显示单元。本发明专利技术可全工程段实时动态监测，监测范围全，监测数据稳定，且能够基于监测数据进行分析、识别和预测。别和预测。别和预测。

【技术实现步骤摘要】
盾构机水土压力动态监测、识别系统及监测、识别方法


[0001]本专利技术涉及盾构法施工
，特别涉及一种盾构机水土压力动态监测、识别系统及监测、识别方法。

技术介绍

[0002]盾构法作为一种现代化、机械化和智能化的工法，广泛地应用于软土地区的市政综合管廊、越江隧道、城市地下立交、地铁等隧道工程建设中。在盾构法的施工掘进过程中，盾构机的工作状态和收到的水土压力变化监测对于盾构法的施工安全和施工决策十分重要。
[0003]盾构机在掘进过程中的工作状态包括掘进、管片拼装、注浆、停机检修等。盾构机在工作状态发生变化时，通常会对周围土体造成扰动，改变状态后的土压力变化规律和变化值预期缺乏依据。为了避免工作状态的变化对周围土体的影响过大造成地面沉降、隆起等影响，保护盾构机的结构安全以及准确设置推进力、平稳控制推进过程，实际工程中水土压力的实时监测数据，识别土压力分布变化状态对于盾构机的控制决策十分重要。
[0004]传统的盾构隧道水土压力监测方法主要是通过在盾构管片浇筑前，将传感器固定在盾构管片钢筋笼上，再通过管片拼装实现水土压力监测断面和监测点的定位。这种水土压力监测方法的缺点是，水土压力传感器只能使用一次，只能监测某一断面的水土压力数据，监测数据通常只能是盾构机拼装过后较为稳定的水土压力，与盾构机掘进过程中受到的水土压力相比较小。此外，安装在管片上的水土压力传感器在注浆固定后，水土压力传感器又无法直接接触土体，因此，传统的水土压力监测结果并不稳定。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种盾构机水土压力动态监测、识别系统及监测、识别方法，可全工程段实时动态监测，监测范围全，监测数据稳定，且能够基于监测数据进行分析、识别和预测。
[0006]本专利技术通过如下方案来实现：一种盾构机水土压力动态监测系统，包括：
[0007]用于检测盾构机外周土体水土压力的水土压力传感器安装模块，包括多个传感器，且多个所述传感器沿盾构机的周向分散安装于所述盾构机的外壳上；
[0008]数据监测采集模块，安装于所述盾构机的内部并与所述水土压力传感器安装模块连接，所述数据监测采集模块包括用于存储水土压力数据的存储单元以及用于显示水土压力数据的显示单元。
[0009]本专利技术盾构机水土压力动态监测系统的进一步改进在于，多个所述传感器中包括若干个水压力传感器和若干个土压力传感器，其中，若干个水压力传感器分散布设于相邻的土压力传感器之间。
[0010]本专利技术盾构机水土压力动态监测系统的进一步改进在于，多个所述传感器安装于相对靠近盾构机刀盘的断面处。
[0011]本专利技术盾构机水土压力动态监测系统的进一步改进在于，所述盾构机的外壳上设有多个钻孔，多个所述传感器分别通过螺栓一一对应地嵌装固定于多个钻孔。
[0012]本专利技术提供了一种盾构机水土压力动态监测方法，包括步骤：
[0013]提供如上任一项所述的盾构机水土压力动态监测系统；
[0014]利用多个所述传感器检测盾构机外周土体的水土压力，并将检测到的水土压力数据实时发送给数据监测采集模块；
[0015]利用所述数据监测采集模块的存储单元对水土压力数据进行存储，同时利用显示单元对水土压力数据进行实时显示。
[0016]本专利技术提供了一种盾构机水土压力识别系统，包括：
[0017]如上所述的盾构机水土压力动态监测系统，且存储单元具有累计存储功能；
[0018]用于根据所述存储单元累计存储的长期水土压力数据来分析水土压力在盾构机处于不同工作状态下的变化规律、并基于当前水土压力的变化规律识别盾构机当前工作状态的数据分析识别模块，所述数据分析识别模块与所述存储单元连接。
[0019]本专利技术盾构机水土压力识别系统的进一步改进在于，还包括：
[0020]用于收集盾构机工作信息的盾构机工作状态数据模块，所述盾构机工作信息包括所述盾构机工作全程的所有工作状态以及与每个所述工作状态相对应的工作时间；
[0021]建立盾构机所有工作状态及在各所述工作状态下水土压力变化规律的对应关系、并基于所述对应关系根据所述盾构机的工作状态变化趋势以及所述存储单元累计存储的长期水土压力数据和当前存储的短期水土压力数据综合预测水土压力变化趋势的水土压力预测模块，所述水土压力预测模块与所述存储单元和所述盾构机工作状态数据模块连接。
[0022]本专利技术盾构机水土压力识别系统的进一步改进在于，所述工作状态包括掘进、管片拼装、注浆和停工检修。
[0023]本专利技术提供了一种盾构机水土压力识别方法，包括步骤：
[0024]提供如上任一项所述的盾构机水土压力识别系统；
[0025]根据所述存储单元累计存储的长期水土压力数据来分析水土压力在盾构机处于不同工作状态下的变化规律；
[0026]基于当前水土压力的变化规律识别盾构机当前工作状态。
[0027]本专利技术盾构机水土压力识别方法的进一步改进在于，还包括步骤：
[0028]收集盾构机工作信息，所述盾构机工作信息包括所述盾构机工作全程的所有工作状态以及与每个所述工作状态相对应的工作时间；
[0029]建立盾构机所有工作状态及在各所述工作状态下水土压力变化规律的对应关系；
[0030]基于所述对应关系根据所述盾构机的工作状态变化趋势以及所述存储单元累计存储的长期水土压力数据和当前存储的短期水土压力数据综合预测水土压力变化趋势。
[0031]本专利技术通过在盾构机壳外周设置水土压力传感器，使得传感器能够随着盾构机的掘进而移动，始终保持与盾构机外周土体接触，可全工程段实时动态监测盾构机外周土体的水土压力，监测范围全，监测数据稳定，且通过累计水土压力监测数据并结合盾构机工作状态的水土压力变化规律，能够识别出盾构机的实际工作状态，反之，也能够根据盾构机的工作状态变化趋势，预测出水土压力的变化趋势。
附图说明
[0032]图1示出了本专利技术实施例中传感器的布设位置示意图。
[0033]图2示出了本专利技术实施例的系统流程框图。
[0034]图3示出了本专利技术实施例中土压力监测布点示意图。
[0035]图4示出了本专利技术实施例中水压力监测布点示意图。
[0036]图5示出了本专利技术实施例全程土压力变化趋势示意图。
[0037]图6示出了本专利技术实施例土压力24H变化示意图。
具体实施方式
[0038]为了解决传统水土压力监测方法监测时段受限、监测范围不全面且监测数据不稳定等问题，本专利技术提供了一种盾构机水土压力动态监测、识别系统及监测、识别方法，可全工程段实时动态监测，监测范围全，监测数据稳定，且能够基于监测数据进行分析、识别和预测。下面以具体实施例结合附图对该盾构机水土压力动态监测、识别系统及监测、识别方法作进一步说明。
[0039]参阅图1和图2所示，一种盾构机水土压力动态监测系统，包括：用于检测盾构机外周土体水土压力的水土压力传感器安装模块，包括多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构机水土压力动态监测系统，其特征在于，包括：用于检测盾构机外周土体水土压力的水土压力传感器安装模块，包括多个传感器，且多个所述传感器沿盾构机的周向分散安装于所述盾构机的外壳上；数据监测采集模块，安装于所述盾构机的内部并与所述水土压力传感器安装模块连接，所述数据监测采集模块包括用于存储水土压力数据的存储单元以及用于显示水土压力数据的显示单元。2.如权利要求1所述的盾构机水土压力动态监测系统，其特征在于，多个所述传感器中包括若干个水压力传感器和若干个土压力传感器，其中，若干个水压力传感器分散布设于相邻的土压力传感器之间。3.如权利要求1所述的盾构机水土压力动态监测系统，其特征在于，多个所述传感器安装于相对靠近盾构机刀盘的断面处。4.如权利要求1所述的盾构机水土压力动态监测系统，其特征在于，所述盾构机的外壳上设有多个钻孔，多个所述传感器分别通过螺栓一一对应地嵌装固定于多个钻孔。5.一种盾构机水土压力动态监测方法，其特征在于，包括步骤：提供如权利要求1～4任一项所述的盾构机水土压力动态监测系统；利用多个所述传感器检测盾构机外周土体的水土压力，并将检测到的水土压力数据实时发送给数据监测采集模块；利用所述数据监测采集模块的存储单元对水土压力数据进行存储，同时利用显示单元对水土压力数据进行实时显示。6.一种盾构机水土压力识别系统，其特征在于，包括：如权利要求1所述的盾构机水土压力动态监测系统，且存储单元具有累计存储功能；用于根据所述存储单元累计存储的长期水土压力数据来分析水土压力在盾构机处于不同工作状态下的变化规律、并基于当前水土压力的变化规律识别盾构...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱叶艇，黄健，刘智辉，徐晓磊，王金一，陈鼎，卢康明，秦元，章博雅，谭露，
申请(专利权)人：上海城建隧道装备有限公司，
类型：发明
国别省市：