【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及盾构机施工，具体涉及一种斜井盾构机抗滑移掘进调控方法及系统。
技术介绍
1、斜井施工是目前隧道工程中不可避免的项目之一，而隧道施工中盾构技术是目前最常用的隧道工程进度、质量保障技术，对于斜井施工中利用盾构技术最大的特点及难点是推进速度和推动强度的保障。
2、根据常规现场斜井的盾构施工中斜向上施工常常会出现滑移的问题。即在推进过程中由于并非水平或者斜向下施工，受到推进土体岩土的反压作用后，结合推进面结构强度的不均匀性，再叠加斜向上盾构机受到重力作用，常常会出现反向滑移的现象，从而导致推进难度大或者推进出现明显偏向，更严重情况下由于刀面受力不均匀导致推进端断裂的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种斜井盾构机抗滑移掘进调控方法及系统，旨在解决盾构机斜向上推进过程中的偏移、滑移的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，所述盾构机包括盾构机本体，所述盾构机本体前端设有刀头，所述刀头背面安装多个压力测量组件，环绕所述盾构机本体均匀设有多个三爪液压支腿；
4、所述方法包括：
5、将盾构面划分为多个盾构区域，每个所述盾构区域均具有对应的所述压力测量组件和三爪液压支腿；
6、实时测量每个所述盾构区域对应的压力值pi，其中，i为盾构区域的标识，i＝1、2、3、…；
7、按下式计算每个所述盾构区域设定的压力pi'：
8、
9、其中，f为盾构面摩擦系数，r为盾构面半径；所述盾构机推进速度v，ei为所述盾构面的第i个盾构区域的弹性模量；
10、将所述pi与pi'进行比较，若pi小于pi'，则按下式增大该盾构区域对应的三爪液压支腿的液压值：
11、
12、其中，f为盾构推动力；
13、将所述盾构机推进速度v与预设的速度阈值vm进行比较，若所述v小于vm，则按下式增大所有所述三爪液压支腿的液压值：
14、
15、较佳地，所述盾构面被一横向虚拟线和一竖向虚拟线均匀划分为四个扇形的盾构区域；
16、相应的，所述三抓液压支腿的数量为四个，所述四个三爪液压支腿与盾构机本体的中心之间的连线与竖直方向夹角为45°。
17、较佳地，所述压力测量组件的数量为八个；所述八个压力测量组件是均匀安装于一环装底座上；所述环装底座是固定于所述盾构机本体上；
18、每两个所述压力测量组件对应一个所述盾构区域，并且是以该两个压力测量组件测量的压力均值为该盾构区域对应的压力值pi。
19、较佳地，所述压力测量组件包括压力传感器单元、传感器保护壳、传力柱以及受压件，所述传感器单元粘贴于所述环状底座，所述传感器保护壳盖置于所述传感器单元外侧，所述传感器保护壳中心具有穿孔，所述传力柱穿过所述穿孔，其一端连接所述压力传感器单元，另一端连接所述受压件；所述传力柱四周包裹2cm厚的泡沫胶。
20、本专利技术还提供一种斜井盾构机抗滑移掘进调控系统，所述盾构机包括盾构机本体、数据采集模块和无线通讯模块，所述盾构机本体前端设有刀头，所述刀头背面安装多个压力测量组件，环绕所述盾构机本体均匀设有多个三爪液压支腿；所述数据采集模块用于按设定频率采集所述压力测量组件的压力数据，以及所述三爪液压支腿的液压数据，并将所述压力数据和液压数据通过所述无线通讯模块传输至一终端，所述终端可向所述三爪液压支腿的发送液压指令；
21、所述终端配置为执行如下操作：
22、获取盾构地质条件参数、盾构路径参数以及物理力学形态参数，并基于所述参数生成理论盾构路径；
23、在实际施工过程中，监测出实际盾构路径并与所述理论盾构路径进行对比；
24、在实际盾构路径出现偏移或滑移时，按预设的施工策略进行纠正；
25、在实际盾构路径与理论盾构路径相符时，保持当前状态继续施工；
26、其中，所述施工策略为：
27、将盾构面划分为多个盾构区域，每个所述盾构区域均具有对应的所述压力测量组件和三爪液压支腿；
28、实时测量每个所述盾构区域对应的压力值pi，其中，i为盾构区域的标识，i＝1、2、3、…；
29、按下式计算每个所述盾构区域设定的压力pi'：
30、pi'＝ei·f·v/r
31、其中，f为盾构面摩擦系数，r为盾构面半径；所述盾构机推进速度v，ei为所述盾构面的第i个盾构区域的弹性模量；
32、将所述pi与pi'进行比较，若pi小于pi'，则按下式增大该盾构区域对应的三爪液压支腿的液压值：
33、
34、其中，f为盾构推动力；
35、将所述盾构机推进速度v与预设的速度阈值vm进行比较，若所述v小于vm，则按下式增大所有所述三爪液压支腿的液压值：
36、
37、较佳地，所述数据采集模块配置为：在实际盾构路径出现偏移或滑移时，增大所述数据采集模块的数据采用频率。
38、本专利技术的优点在于：
39、本专利技术提供的斜井盾构机抗滑移掘进调控方法及系统，能够有效解决盾构机斜向上施工时的偏移和滑移问题，提高施工质量。
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1.一种斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述盾构机包括盾构机本体，所述盾构机本体前端设有刀头，所述刀头背面安装多个压力测量组件，环绕所述盾构机本体均匀设有多个三爪液压支腿；
2.如权利要求1所述的斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述盾构面被一横向虚拟线和一竖向虚拟线均匀划分为四个扇形的盾构区域；
3.如权利要求2所述的斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述压力测量组件的数量为八个；所述八个压力测量组件是均匀安装于一环装底座上；所述环装底座是固定于所述盾构机本体上；
4.如权利要求3所述的斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述压力测量组件包括压力传感器单元、传感器保护壳、传力柱以及受压件，所述传感器单元粘贴于所述环状底座，所述传感器保护壳盖置于所述传感器单元外侧，所述传感器保护壳中心具有穿孔，所述传力柱穿过所述穿孔，其一端连接所述压力传感器单元，另一端连接所述受压件；所述传力柱四周包裹2cm厚的泡沫胶。
5.一种斜井盾构机抗滑移掘进调控系统，其特征在于，所述盾构机包括盾构机本体、数据采集模块和无线通
6.如权利要求5所述的斜井盾构机抗滑移掘进调控系统，其特征在于，所述数据采集模块配置为：在实际盾构路径出现偏移或滑移时，增大所述数据采集模块的数据采用频率。
...【技术特征摘要】
1.一种斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述盾构机包括盾构机本体，所述盾构机本体前端设有刀头，所述刀头背面安装多个压力测量组件，环绕所述盾构机本体均匀设有多个三爪液压支腿；
2.如权利要求1所述的斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述盾构面被一横向虚拟线和一竖向虚拟线均匀划分为四个扇形的盾构区域；
3.如权利要求2所述的斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述压力测量组件的数量为八个；所述八个压力测量组件是均匀安装于一环装底座上；所述环装底座是固定于所述盾构机本体上；
4.如权利要求3所述的斜井盾构机抗滑移掘进调控方法，其特征在于，所述压力测量组件包括压力传感器单元、传感器保护壳、传力柱以及受压件，所述传感器单元粘贴于所述环状底座，所述传感器保护壳盖置于所述传感器单元外...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪德才，王冬胜，吴靖江，付金伟，雒昕宇，张群磊，任兵，吴宗远，丁深圳，孙元帅，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
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