一種隧道掘進機地層安全監測裝置製造方法
2023-12-09 18:21:51 1
一種隧道掘進機地層安全監測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種隧道掘進機地層安全監測裝置，包括三個壓力傳感器、控制單元，所述的三個壓力傳感器分別設置在隧道掘進機的前盾、中盾、盾尾，用於實時檢測相應位置上方的壓力，並將測得的壓力數據傳送給控制單元。本實用新型可以隨時監測到地層壓力變化，從而根據壓力變化進行報警，且有助於對地層狀況進行監測，對於防止隧道坍塌、地表沉降、隆起、掘進機被卡死等等有著重大作用。
【專利說明】一種隧道掘進機地層安全監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及隧道掘進機領域，尤其涉及一種隧道掘進機地層安全監測裝置。
【背景技術】
[0002]目前，隧道掘進機在施工時由於盾體上方的地層處於不穩定狀態，有時候會出現塌方等危險，給操作人員及施工人員造成人身危險，可能造成人員傷亡，道路中斷，給施工方帶來不良影響和經濟損失。且地面系統也無法得知隧道內的情況，非常危險。通常盾體所承受的上部土層的壓力沒有任何檢測手段和裝置，而盾體上部土層的穩定性是保障掘進安全和工程質量的重要信息來源。常規土壓傳感器通常用於測量刀盤或螺機土倉壓力，盾構現有的PLC和上位機的數據採集與記錄系統則為此項功能的實現提供了硬體基礎。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種隧道掘進機地層安全監測裝置，能夠實時監測地層安全狀況，隨時報警，減少損失。
[0004]本實用新型採用下述技術方案:一種隧道掘進機地層安全監測裝置，包括三個壓力傳感器、控制單元，所述的三個壓力傳感器分別設置在隧道掘進機的前盾、中盾、盾尾，用於實時檢測相應位置上方的壓力，並將測得的壓力數據傳送給控制單元。
[0005]所述的隧道掘進機的前盾的壓力傳感器設置在切口環正上方三角空腔內，所述的隧道掘進機的中盾的壓力傳感器設置在正上方兩推進缸之間；掘進機的盾尾的壓力傳感器設置在盾尾正上方靠近密封一側。
[0006]所述的三個壓力傳感器均為可拆卸土壓傳感器。
[0007]所述控制單元將接收的三個壓力傳感器的4_20mA電流信號轉換為0_6Bar的盾體相應位置的壓力值。
[0008]所述的控制單元與盾構控制室的工業電腦通信連接，工業電腦連接有報警單元，當某一位置的壓力值大於設定的門限值持續超過一定時間後，發出報警信號；工業電腦實顯示各壓力傳感器的壓力值與報警狀態。
[0009]所述的工業電腦以Is周期將三個壓力傳感器的壓力值進行儲存，形成歷史數據。
[0010]所述的控制單元還與地面系統進行通信。
[0011]所述的地面系統進行地層情況分析，盾體在掘進中，前盾、中盾、盾尾的三個傳感器按順序依次通過隧道各掘進斷面，通過讀取壓力值可進行地層應力變化分析:當盾體沒有移動的情況下，壓力值變化不大，可以斷定相應位置地層的狀況在這個階段地層自穩；如果檢測到土壓突變時，即可判定此傳感器上方有坍塌或者沉降；根據資料庫表所記錄的前盾、中盾、盾尾三個位置到達各個掘進裡程點時對應的壓力值，以前盾檢測到的土壓值為基準，當中盾、盾尾的壓力傳感器檢測到相應位置時，相比於歷史記錄中前盾土壓傳感器在此位置時的壓力值起伏變化較大，則可以判斷地層有流動，這種變化代表著地層出現沉降或空洞。
[0012]本實用新型所述的隧道掘進機地層安全監測裝置通過前盾、中盾、盾尾設置的壓力傳感器可以隨時監測到地層壓力變化，從而根據壓力變化進行報警，且有助於對地層狀況進行監測，對於防止隧道坍塌、地表沉降、隆起、掘進機被卡死等等有著重大作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本實用新型公開了一種隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:包括三個壓力傳感器1、2、3、控制單元(PLC)，所述的三個壓力傳感器1、2、3分別設置在隧道掘進機的前盾、中盾、盾尾，用於實時檢測相應位置上方的壓力，並將測得的壓力數據傳送給控制單元。其中所述的隧道掘進機的前盾的壓力傳感器I設置在切口環正上方三角空腔內，所述的隧道掘進機的中盾的壓力傳感器2設置在正上方兩推進缸之間；掘進機的盾尾的壓力傳感器3設置在盾尾正上方靠近密封一側，且所述的三個壓力傳感器均為可拆卸土壓傳感器，土壓傳感器安裝後，布置可拆卸蓋板，安裝後將其密封於空腔內，在掘進期間傳感器出現問題，可隨時進行拆裝更換。
[0015]所述控制單元將接收的三個壓力傳感器的4_20mA電流信號轉換為0_6Bar的盾體相應位置的壓力值，控制單元與盾構控制室的工業電腦通信連接，控制單元並將所有相關數據通過通訊傳送給盾構控制室的工業電腦，工業電腦以Is周期將三個壓力傳感器的壓力值進行儲存，形成歷史數據，供隨時調取分析。工業電腦連接有報警單元提示司機注意，當某一位置的壓力值大於設定的門限值持續超過一定時間後，發出報警信號；工業電腦可實時顯示各傳感器的壓力值與報警狀態。
[0016]所述的控制單元還與地面系統進行通信，地面系統通過通訊採集控制單元PLC的檢測數據，根據配置的資料庫和專家系統，經智能分析與比對，判斷相應地層穩定情況。盾體在掘進中，前盾、中盾、盾尾的三個傳感器按順序依次通過隧道各掘進斷面，通過讀取壓力值可進行地層應力變化分析:當盾體沒有移動的情況下，壓力值變化不大，可以斷定相應位置地層的狀況在這個階段地層自穩；如果檢測到土壓突變，即同一位置土壓值變化與同一地層正常掘進變化狀態的規律和幅度顯著偏離，變化達到一定速度時即可判定此傳感器上方有坍塌或者沉降；根據資料庫表所記錄的前盾、中盾、盾尾三個位置到達各個掘進裡程點時對應的壓力值，以前盾檢測到的土壓值為基準，當中盾、盾尾的壓力傳感器檢測到相應位置時，相比於歷史記錄中前盾土壓傳感器在此位置時的壓力值起伏變化較大，即偏差大於一定範圍，此偏差值的範圍需要依據同等條件下正常變化的數據總結和經驗積累為參照標準，從而可以判斷地層有流動，這種變化代表著地層出現沉降或空洞。
[0017]所述的地面系統建立有經驗資料庫:此資料庫收集盾構在不同地質區間的掘進歷史數據，計算和總結不同條件下三個傳感器檢測到的壓力值相互關係，經分析、認定後做為經驗參考數據。掘進過程中出現與經驗數據明顯不符時，上位機給出相應判斷和報警。資料庫可以不斷地得到更新和完善，隨著經驗數據增加，系統的判斷更加準確和智能化。
【權利要求】
1.一種隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:包括三個壓力傳感器、控制單元，所述的三個壓力傳感器分別設置在隧道掘進機的前盾、中盾、盾尾，用於實時檢測相應位置上方的壓力，並將測得的壓力數據傳送給控制單元。
2.根據權利要求1所述的隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:所述的隧道掘進機的前盾的壓力傳感器設置在切口環正上方三角空腔內，所述的隧道掘進機的中盾的壓力傳感器設置在正上方兩推進缸之間；掘進機的盾尾的壓力傳感器設置在盾尾正上方靠近密封一側。
3.根據權利要求2所述的隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:所述的三個壓力傳感器均為可拆卸土壓傳感器。
4.根據權利要求1所述的隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:所述控制單元將接收的三個壓力傳感器的4-20mA電流信號轉換為0-6Bar的盾體相應位置的壓力值。
5.根據權利要求4所述的隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:所述的控制單元與盾構控制室的工業電腦通信連接，工業電腦連接有報警單元，當某一位置的壓力值大於設定的門限值持續超過一定時間後，發出報警信號；工業電腦實顯示各壓力傳感器的壓力值與報警狀態。
6.根據權利要求5所述的隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:所述的工業電腦以Is周期將三個壓力傳感器的壓力值進行儲存，形成歷史數據。
7.根據權利要求6所述的隧道掘進機地層安全監測裝置，其特徵在於:所述的控制單元還與地面系統進行通信。
【文檔編號】E21F17/18GK203925587SQ201420035764
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】李建斌, 孫志洪, 張寧川, 趙華, 蒲曉波, 徐受天, 孫偉, 葉蕾, 卜壯志, 曾祥 申請人:中鐵工程裝備集團有限公司