[发明专利]一种对泥水盾构掘进刀盘堵塞进行预判和定位的方法

说明书

本发明提供了一种对泥水盾构掘进刀盘堵塞进行预判和定位的方法。该方法包括：利用粒子群优化算法PSO‑径向基函数RBF神经网络构建与地层黏性特征对应的盾构常规掘进参数模型，利用训练好的盾构常规掘进参数模型计算出当前需要检测的泥水盾构工程的盾构掘进参数；采样获取当前需要检测的泥水盾构工程的盾构掘进参数，将采样出的盾构掘进参数与所述盾构常规掘进参数模型计算出的盾构掘进参数进行对比，根据比较结果对泥水盾构掘进刀盘堵塞进行预判和定位。本发明方法采集的盾构掘进相关数据更为丰富，能够更全面的反映盾构刀盘结饼状态，能够使刀盘结饼判断和预测更为精确，且通过温度和电阻率同时定位泥饼在刀盘上的固结位置。

技术领域

本发明涉及盾构法隧道修建技术领域，尤其涉及一种对泥水盾构掘进刀盘堵塞进行预判和定位的方法。

背景技术

泥水盾构被广泛应用于富水地层，特别是在越江海隧道建设工程。当盾构遭遇富含黏性矿物的地层(如粉质黏土层、泥质粉砂岩等)时，渣土极易黏附在刀盘面板上，经过挤压脱水和摩擦高温后，形成坚硬的“泥饼”，堵塞盾构刀盘、降低掘进效率，甚至引发地层沉降、开挖面失稳坍塌等二次灾害，造成机毁人亡的惨剧。但是，盾构刀盘结泥饼现象并不是瞬间形成的，往往存在渣土黏附-挤压脱水-高温固结-进一步黏附渣土-结饼面积增大等一系列过程，固结在刀盘上的泥饼不断增大、变硬。当泥饼大面积堵塞泥水盾构刀盘开口时，往往为时已晚。当盾构刀盘开口被泥饼堵塞后，则不得不采用人工破除的方式，由施工人员进入隧道开挖面前方破除固结的泥饼，这一操作危险性较大，且耽误工期，增大施工成本。因此，精确预测盾构刀盘结泥饼是及时采取预防刀盘堵塞和去除固结泥饼措施的关键。

目前，现有技术中的关于预测泥水盾构刀盘结泥饼的研究和方案，多数仅针对顶推力、刀盘扭矩、掘进速度和刀盘温度等少数几个盾构掘进参数在刀盘结泥饼状态下的变化规律，通过个别盾构掘进参数往往无法精确判别和预测刀盘结泥饼趋势。在实际工程中，盾构刀盘结泥饼将影响盾构机掘进的各种状态参数，且相关参数间存在一定的定量关系，能够更精准的反映刀盘结泥饼状态。

现有技术公开了一种采用层次分析法预测土压平衡盾构刀盘结泥饼风险等级的方法，但是上述方法需要确定的刀盘结泥饼影响因素较多，各因素对刀盘结泥饼的影响难以准确定量化，且无法实时预测盾构掘进过程中的结泥饼状态。现有技术还公开了一种基于刀盘转动惯量判断刀盘结泥饼状况的方法，但是刀盘转动惯量与结泥饼状态依然未建立定量关系和确定方法，上述方法在实际工程中可操作性不强。现有技术还公开了一种基于刀具温度定位发生结泥饼的具体刀具，上述方法仅能够判断刀盘局部个别刀具结饼状况，无法判断。现有技术还公开了一种采用温度传感器监测盾构刀盘结泥饼的装置，但是该装置仅能够对刀盘结泥饼后的状态进行判断，无法实现刀盘堵塞、结饼现象的提前预判。现有技术还公开了一种采用刀盘温度变化规律的结泥饼状态的检测和判断方法，但是仅针对一种盾构机状态变量来判断刀盘结泥饼的状态精确度不高，容易产生误判。现有技术还公开了一种根据专家经验和盾构历史数据特征对当前盾构刀盘结泥饼状态的判断方法，但是缺乏判断标准，无法准确预测盾构刀盘结泥饼。

发明内容

本发明提供了一种泥水盾构掘进刀盘堵塞预判及定位方法，以实现精确判断和预测刀盘结泥饼状况，并定位固结泥饼在刀盘的方位。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种对泥水盾构掘进刀盘堵塞进行预判和定位的方法，包括：

利用粒子群优化算法PSO-径向基函数RBF神经网络构建与地层黏性特征对应的盾构常规掘进参数模型，利用历史泥水盾构工程数据对所述盾构常规掘进参数模型进行训练，得到训练好的盾构常规掘进参数模型；

利用所述训练好的盾构常规掘进参数模型计算出当前需要检测的泥水盾构工程的盾构掘进参数；

采样获取当前需要检测的泥水盾构工程的盾构掘进参数，将采样出的盾构掘进参数与所述盾构常规掘进参数模型计算出的盾构掘进参数进行对比，根据比较结果对泥水盾构掘进刀盘堵塞进行预判和定位。