[发明专利]适用于TBM搭载的渣片点荷载强度自动测试系统及方法

说明书

本发明属于隧道掘进机施工技术领域，公开了适用于TBM搭载的渣片点荷载强度自动测试系统及方法。其中该系统包括控制机构，及与其分别相连的震动筛分机构、岩样就位机构、视觉处理机构和加载机构；所述震动筛分机构用于对从岩渣皮带机上获取的岩渣进行岩渣震动筛分；所述岩样就位机构用于将筛分得到的岩渣进行姿态调整及自动定位；所述视觉处理机构用于采集姿态调整及自动定位后的岩渣图像，识别岩渣试样宽度以确定出点荷载的加载点位置，并将所述加载点位置传送至控制机构；所述加载机构用于在接收控制机构传来的加载点位置处进行负荷加载；所述视觉处理机构还用于采集负荷加载后的岩渣试样图像，判断当前在线点荷载强度试验是否为有效试验，并将判断结果传送至控制机构。

技术领域

本发明属于隧道掘进机施工技术领域，尤其涉及一种适用于TBM搭载的渣片点荷载强度自动测试系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

TBM(全断面岩石隧道掘进机)是集掘进、出渣、运输、支护于一体的高端重型掘进装备。然而，TBM施工对岩体条件极为敏感，岩体强度参数严重影响TBM的施工效率与成本。TBM掘进工程中渣片是刀盘接触的掌子面在其作用下剥落的岩渣，富含丰富的岩体信息，成熟的工人甚至可以通过观测最新生产的岩渣大致评估出近前方的岩体情况和给出TBM掘进的速度区间。

目前比较常见的岩石强度试验包括单轴压缩试验、单轴拉伸试验、巴西劈裂试验、假三轴试验和点荷载试验，但是其中大部分试验是在工地取得岩芯送到试验室，按照试验要求，用专门机械加工与试验。而点荷载试验仪器小型轻便，可用不规则岩块做实验，可以实地开展渣片的强度测试。

然而，发明人发现，对于目前TBM掘进中渣片的强度测试的研究，具有以下不足：

(1)TBM掘进过程中，运输渣片的皮带机速度较快，一般可达到2.5m/s的速度，在皮带机的高速运输下，难以取得足够的渣片进行试验；

(2)标准岩芯试样需要用取芯机钻取目标直径试样、切割机割去设定长度的岩样、磨平机进行端面磨平，这一系列过程耗时耗力，困难度较高，且由于TBM的持续掘进，有一定的滞后性；

(3)目前的TBM前端较为拥挤，且持续掘进工程中工作环境较差，目前仍采用人工试验的方法，渣片强度信息无法实时获取。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种适用于TBM搭载的渣片点荷载强度自动测试系统及方法，其具有时效性强、全自动化实验、经济高效等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种适用于TBM搭载的渣片点荷载强度自动测试系统，其包括控制机构，及与其分别相连的震动筛分机构、岩样就位机构、视觉处理机构和加载机构；

所述震动筛分机构用于对从岩渣皮带机上获取的岩渣进行岩渣震动筛分；

所述岩样就位机构用于将筛分得到的岩渣进行姿态调整及自动定位；

所述视觉处理机构用于采集姿态调整及自动定位后的岩渣图像，识别岩渣试样宽度以确定出点荷载的加载点位置，并将所述加载点位置传送至控制机构；

所述加载机构用于在接收控制机构传来的加载点位置处进行负荷加载；

所述视觉处理机构还用于采集负荷加载后的岩渣试样图像，判断当前在线点荷载强度试验是否为有效试验，并将判断结果传送至控制机构。

作为一种实施方式，所述适用于TBM搭载的渣片点荷载强度自动测试系统还包括真空吸取机构，所述真空吸取机构用于真空吸取传送岩渣皮带机上的岩渣。