[发明专利]全断面岩石掘进机关键部位振动与应变监测方法

摘要

本发明提供了一种全断面岩石掘进机关键部位振动与应变监测方法，属于全断面岩石掘进机地下施工实时监测技术领域。本发明的目的在于提供一种监测装置及其全天候监测预警系统，利用振动及应变传感器及其无线数据传输系统获取监测数据，实现对TBM主机系统工作时关键部位振动及应变状态长期实时监测，及时提醒操作人员维护检修，防止TBM主机系统关键薄弱位置发生疲劳破坏，确保TBM安全可靠地进行工作。本发明同时给出一种对无法测量部位应变状态进行评估的方法：等效映射法。从而构建了一套用于TBM主机系统关键部位掘进全程的振动监测、应变监测系统。

主权项

1.一种全断面岩石掘进机关键部位振动与应变监测方法，其特征在于，步骤如下：Ⅰ、传感器的布置第一步，总体安全性布局本监测方法针对全断面岩石掘进机的刀盘、支撑盾体、驱动电机、主梁、支撑靴进行测量；被监测部件要求既能反应运动状态又相对安全的测量点；具体布局如下：选择刀盘的振动测量点和应变测量点，在两个人孔和两个水孔中布置传感器，人孔中只布置振动传感器，水孔中布置振动传感器和应变传感器；选择支撑盾体的振动测量点，在支撑盾体顶部、内表面布置振动传感器；选择驱动电机的振动测量点，在电机盒的侧面布置振动传感器；选择主梁的振动测量点，在主梁前端上表面布置振动传感器；选择支撑靴的振动测量点，在支撑靴内侧面布置振动传感器；第二步，局部强化保护和连接对各监测点布置的传感器和使用的工业电池加装金属保护罩，以实现抗撞击和防水防潮的作用；金属保护罩均采用焊接方式进行固定，传感器节点与金属保护罩采用强力磁座联结，并且金属保护罩底部设有与磁座相对应的凹槽，以确保传感器在监测过程中，方向不偏移；对于无线信号发射与接收天线均采用磁吸附的方式固定；对于采集应变信息的应变计与被监测部位采用螺纹连接固定；第三步，供电供电方式分为两种，刀盘内的传感器采用工业电池方式供电；其他监测部位的传感器采用电源线直接供电的方式；第四步，信号传输及监测无线网关设置在TBM主机操作室，接受TBM主机系统刀盘的振动及应变信号，支撑盾体、主梁、驱动电机及支撑靴的振动信号，对于检测到的超出正常值的应变及振动信号及时预警，并显示在TBM主机操作室的计算机上，生成TBM的工作日志；Ⅱ、等效映射法测量模型的建立等效映射待测点S0的评估值如下：式中：ε0为待测点S0的应变；εi为测量点S1，S2，S3，S4的应变；αi为各测量点的位置参数，αi＝1～10；各测量点距离S0点越近，相应的αi越大；P为测量点S1，S2，S3，S4所形成的被测部位的局部结构参数，无加强筋时，P＝1，有加强筋时，P＝1～10，加强筋越多，P越大；β为突变系数，当待测点S0处有加强筋时，β＝0.3～0.7；当待测点S0处有应力突变时，β＝1.1～1.6，当待测点S0处无特殊结构，β＝1。