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[发明专利]一种围岩与全断面隧道掘进机护盾相互作用过程监测方法-CN201610361371.1有效
发明人：黄兴;刘泉声;彭星新;张晓平;张建明;张晓波;刘鹤 -专利权人：中国科学院武汉岩土力学研究所;武汉大学
申请日： 2016-05-26 - 公布日： 2018-06-15 - 主分类号： E21D9/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种围岩与护盾相互作用过程测试方法，其步骤：A、焊接安装在护盾外表面用于直接测试围岩对护盾的挤压力，将压力盒电缆线套入柔性护线套管引入护盾内并连接读数仪；B、在护盾内表面各监测点环向和纵向各安装一个表面应变传感器，通过测试到的护盾内表面环向和纵向应变，根据弹性力学原理反算出围岩对护盾挤压力；C、根据测试到的围岩对护盾挤压力分布规律，设相邻两测点间的挤压力线性分布，计算护盾所受到的摩阻力；D、根据卡机状态判别准则和卡机风险系数计算方法，计算判断护盾是否被卡，预警卡机风险级别。解决了护盾式TBM掘进过程围岩与护盾相互作用监测难题，为卡机事故预测分析提供基础，对TBM掘进安全具有重要意义。 1
护盾围岩挤压力卡机内表面环向全断面隧道掘进机表面应变传感器弹性力学原理测试电缆线套分布规律风险级别风险系数过程测试过程监测护线套管事故预测线性分布直接测试重要意义状态判别纵向应变读数仪监测点摩阻力压力盒测点反算焊接预警监测引入分析安全

[发明专利]隧道掘进机护盾内表面变形监测方法-CN202110455149.9在审
发明人：路新景;房后国;邓伟杰;房敬年;耿轶君;黄培杰;吴鑫林;张晓平;齐三红;黄兴;刘泉声;耿波;汪雪英;杨风威 -专利权人：黄河勘测规划设计研究院有限公司;武汉大学
申请日： 2021-04-26 - 公布日： 2021-06-22 - 主分类号： G01B11/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种隧道掘进机护盾内表面变形监测方法，包括：①在护盾内表面标记监测点，其呈多组分布在护盾中后部，每组监测点均沿护盾横截面进行环向设置，且位于护盾顶部的监测点分布密度大于护盾两侧的监测点分布密度②在每一监测点安装一组光学应变片，每组光学应变片均包括沿护盾轴向设置的第一应变片和沿护盾环向设置的第二应变片③在护盾内安装应变数据采集仪和上位机四④在施工现场监控室安装数据处理机⑤进行数据分析，推算围岩与护盾之间的作用力大小，并据此预判隧道掘进机的掘进状态、卡机位置，以此降低卡机风险。本发明通过光学应变片监测护盾内表面变形，从而达到预判TBM掘进状态和卡机位置、降低卡机风险的目的。
隧道掘进机护盾内表面变形监测方法

[发明专利]护盾式TBM开挖卡机三维连续-非连续耦合数值模拟方法-CN202210322826.4在审
发明人：刘鹤;何芳 -专利权人：南华大学
申请日： 2022-03-29 - 公布日： 2022-11-04 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明公开了一种护盾式TBM开挖卡机三维连续‑非连续耦合数值模拟方法，涉及岩石力学数值方法领域。本方法包括下列步骤：①建立研究区域地质模型、TBM护盾模型和支护结构模型；②输入参数标定；③地应力平衡；④TBM开挖模拟；⑤TBM护盾卡机判定。本发明计算精度高、模拟效果与工程实际更加符合，适合于TBM开挖围岩大变形、护盾‑围岩相互作用以及护盾卡机模拟，能够为TBM隧道开挖安全施工、卡机预警和事故处理提供决策性指导。
护盾式 tbm 开挖三维连续耦合数值模拟方法

[发明专利]双护盾TBM防卡机方法-CN201810296404.8在审
发明人：刘东双;刘新荣;丁恒军;孟庆军;钟祖良;王林枫 -专利权人：重庆大学
申请日： 2018-03-30 - 公布日： 2018-08-17 - 主分类号： E21D9/087 文献下载
摘要：本发明涉及一种双护盾TBM防卡机方法，准确掌握地质条件后通过对双护盾TBM进行风险防控或对TBM进行改造，双护盾TBM风险防控为确保TBM高效连续掘进，或保证良好的TBM姿态，或选择合理的掘进参数，或加大扩挖量，或合理采用单护盾掘进模式，或超前加固地层处理的一种或者多种的结合；所述TBM改造为刀盘改造，或盾体改造，或增大扭矩，或增大推力的一种或者多种的结合。本方法解决双护盾TBM在施工过程中容易卡机的问题。
护盾防卡改造地层处理地质条件掘进参数掘进模式施工过程掘进刀盘盾体卡机超前保证

[实用新型]用于隧洞掘进机的双层护盾结构-CN201620182698.8有效
发明人：张金良;刘宗仁;翟建;杨晓箐 -专利权人：黄河勘测规划设计有限公司
申请日： 2016-03-10 - 公布日： 2016-07-27 - 主分类号： E21D9/08 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于隧洞掘进机的双层护盾结构，包括隧洞掘进机的刀盘和护盾；刀盘由中心圆面板和沿中心圆面板外缘焊接的侧边面板构成；侧边面板的直径等于隧洞开挖直径，中心圆面板的直径小于隧洞设计直径；护盾由沿径向设置的内、外两层构成，内、外两层护盾之间用螺栓连接；外层护盾直径按常规设计；内层护盾通过液压伸缩油缸与隧洞掘进机的针梁连接；液压伸缩油缸收缩后内层护盾的直径小于隧洞的设计直径。本实用新型优点在于当隧洞掘进机发生卡机事故时，在外层护盾的保护下，使得刀盘、内层护盾能够快速脱困，并能完成隧洞掘进机主轴承的快速更换，从而有效解决隧洞掘进机在软弱地层卡机的问题，充分发挥隧洞掘进机快速掘进的优势
用于隧洞掘进机双层结构

[发明专利]一种防卡机单护盾TBM主机结构及其防卡机方法-CN201710593972.X有效
发明人：李龙飞;宁向可;张宁川;董岳;范晓慧 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2017-07-20 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： E21D9/087 文献下载
摘要：本发明公开了一种防卡机单护盾TBM主机结构及其防卡机方法，用以解决现有技术中单护盾TBM断层、破碎带等不良地层时易卡机技术问题。本发明包括刀盘，刀盘与盾体相连接，盾体包括依次连接的前盾、中盾和尾盾，前盾前端设有若干可拆卸式的前盾止浆刷，尾盾后端的盾壁上设有若干上尾刷和若干下尾刷，上尾刷与前盾止浆刷相对应，前盾和尾盾内部的盾壁上设有若干触变泥浆接口本发明通过在开挖洞壁与盾体间隙充填触变泥浆，将洞壁开挖后的应力场由二次应力场变为三次应力状态，从而减缓地层变形速率，实现单护盾TBM在破碎地层也可顺利平稳通过，确保施工质量和施工安全。
一种防卡机单护盾 tbm 主机结构及其防卡机方法

[发明专利]预警式双护盾TBM-CN201610881112.1有效
发明人：钟果;姚林林;张世殊;彭仕雄;崔中涛 -专利权人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
申请日： 2016-10-09 - 公布日： 2018-06-15 - 主分类号： E21D9/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种可及时预警且预警准确性较高的预警式双护盾TBM及防其卡机的预警方法。该预警式双护盾TBM，包括盾壳和预警系统；所述盾壳包括伸缩内盾和支撑护盾；所述伸缩内盾和支撑护盾上分别设有观察窗口，所述观察窗口上设置有可开闭其的保护片，所述保护片上设有监测孔；所述预警系统包括测距仪、控制器和警报器，所述盾壳内与每个监测孔对应设置有一台测距仪，各测距仪和警报器分别与控制器电连接。通过测距仪在伸缩内盾和支撑护盾经过各桩号洞室时分别通过其各自的监测孔监测岩壁距盾壳表面的距离，从而可对比得到开挖洞室岩壁距盾壳表面的距离的变化情况，进而由控制器判断岩壁的稳定性以便及时预警，最大限度避免卡机事故的发生
护盾盾壳测距仪监测孔预警式伸缩预警岩壁警报器观察窗口预警系统洞室卡机支撑控制器判断控制器电控制器可对比可开闭开挖监测

[发明专利]一种敞开式TBM法隧道卡机风险的评判方法及处理方法-CN202210313135.8有效
发明人：范磊;朱廷宇;刘黎;杨昌宇;朱勇;冯冀蒙;张俊儒 -专利权人：中铁二院工程集团有限责任公司
申请日： 2022-03-28 - 公布日： 2023-07-18 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明涉及了一种敞开式TBM法隧道卡机风险的评判方法及处理方法，包括以下步骤：获取隧道围岩的物理力学参；构建地层—结构模型，提取得到隧道拱顶围岩沉降变形值u0；当隧道拱顶围岩沉降变形值u0小于预留变形量δR，判断敞开式TBM没有卡机风险；否则可能存在卡机风险；然后计算水平应力σx和竖向应力σz，并得出作用于TBM护盾上的径向应力σr，围岩压力P及TBM护盾与围岩的摩阻力Rp；计算TBM护盾与围岩的摩阻力Rp与TBM掘进推力FI的比值k；并根据P值和k值判断敞开式TBM存在卡机风险。利用现场围岩的物理力学参数建立隧道围岩‑护盾摩阻力与TBM推力之间的对应关系，提出了一种定量化TBM法隧道卡机风险评判标准，准确度高，实用性强。
一种敞开 tbm 隧道风险评判方法处理

[发明专利]一种新型复合防卡单护盾TBM及其施工方法-CN201810256901.5有效
发明人：李龙飞;赵华;张宁川;贺飞;栾保成;张喜冬 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2018-03-27 - 公布日： 2023-05-19 - 主分类号： E21D9/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种新型复合防卡单护盾TBM及其施工方法，解决了现有技术中护盾式TBM卡机风险较高、安全系数低、盾体姿态不易调节的问题。本发明包括与控制系统相连接的刀盘、主驱动、前盾体和后盾体，所述前盾体包括上前盾和下前盾，后盾体包括上后盾和下后盾，上前盾和下前盾通过第一举升油缸相连接，上前盾通过第二举升油缸与主驱动相连接，下前盾通过第三举升油缸与主驱动相连接本发明通过刀盘快速提升扩挖、盾体动态支护、主驱动调向、超前注浆等多种方式防止单护盾TBM在不良地层中卡机。同时可通过主驱动摆动实现盾体纠滚，从而实现单护盾TBM在硬岩地层中的使用。
一种新型复合防卡单护盾 tbm 及其施工方法

[实用新型]一种新型复合防卡单护盾TBM-CN201820417111.6有效
发明人：李龙飞;赵华;张宁川;贺飞;栾保成;张喜冬 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2018-03-27 - 公布日： 2018-10-23 - 主分类号： E21D9/08 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种新型复合防卡单护盾TBM，解决了现有技术中护盾式TBM卡机风险较高、安全系数低、盾体姿态不易调节的问题。本实用新型包括与控制系统相连接的刀盘、主驱动、前盾体和后盾体，所述前盾体包括上前盾和下前盾，后盾体包括上后盾和下后盾，上前盾和下前盾通过第一举升油缸相连接，上前盾通过第二举升油缸与主驱动相连接，下前盾通过第三举升油缸与主驱动相连接本实用新型通过刀盘快速提升扩挖、盾体动态支护、主驱动调向、超前注浆等多种方式防止单护盾TBM在不良地层中卡机。同时可通过主驱动摆动实现盾体纠滚，从而实现单护盾TBM在硬岩地层中的使用。
举升油缸主驱动护盾前盾本实用新型盾体刀盘防卡卡机复合安全系数变径油缸不良地层超前注浆控制系统支护摆动调向硬岩地层

[发明专利]一种TBM搭载的护盾围岩变形监测系统与方法-CN202011111296.6在审
发明人：刘征宇;邓朝阳;庞永昊;许孝滨;张永恒;马川义;聂利超;解冬东 -专利权人：山东大学;山东高速集团有限公司
申请日： 2020-10-16 - 公布日： 2021-02-26 - 主分类号： G01B17/04 文献下载
摘要：本发明属于护盾围岩变形监测领域，提供了TBM搭载的护盾围岩变形监测系统与方法。其中TBM搭载的护盾围岩变形监测系统包括超声波发射接收装置，其用于在TBM掘进过程中，向围岩发射超声波并接收围岩处反射的超声波，将带有发射时间、接收时间及位置信息的超声波信息发送至数据处理装置；数据处理装置，其用于基于超声波信息计算相应位置某一时刻护盾与围岩之间的距离，对不同位置发送的超声波信息进行分类汇总；显示预警装置，其用于显示同一位置不同时刻或同一时刻不同位置的护盾与围岩之间的距离，根据距离大小和变化，为TBM卡机做预警判断。在不影响TBM的施工的前提下，可以随时随地获得护盾与围岩之间的距离，预测TBM护盾卡机风险，保障隧道安全。
一种 tbm 搭载围岩变形监测系统方法

[发明专利]隧洞掘进机施工时的卡机脱困方法-CN201610135307.1有效
发明人：张金良;刘宗仁;翟建;杨晓箐 -专利权人：黄河勘测规划设计有限公司
申请日： 2016-03-10 - 公布日： 2017-09-29 - 主分类号： E21D9/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种隧洞掘进机施工时的卡机脱困方法，一、将隧洞掘进机刀盘设成由中心圆面板和沿中心圆面板外缘焊接的侧边面板构成；二、隧洞掘进机的护盾采用沿径向设置的内、外两层结构，内、外两层护盾之间用螺栓连接；内层护盾通过液压伸缩油缸与隧洞掘进机针梁相连接；三、当隧洞掘进机刀盘被卡时，切割刀盘抛弃侧边面板卸下外层护盾，通过液压伸缩油缸回缩内层护盾，使用拖车将隧洞掘进机整机拖出隧洞外，将新的侧边面板运输至隧洞内，再将整机重新运输至隧洞内，在随洞内完成刀盘的焊接和内、外层护盾的连接、安装，即可重新掘进。本发明优点在于有效解决隧洞掘进机在软弱地层卡机的问题，充分发挥隧洞掘进机快速掘进的优势。
隧洞掘进机施工脱困方法

[实用新型]防卡机单护盾TBM主机结构-CN201720881665.7有效
发明人：李龙飞;宁向可;张宁川;董岳;范晓慧 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2017-07-20 - 公布日： 2018-02-13 - 主分类号： E21D9/087 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种防卡机单护盾TBM主机结构，用以解决现有技术中单护盾TBM断层、破碎带等不良地层时易卡机技术问题。本实用新型包括刀盘，刀盘与盾体相连接，盾体包括依次连接的前盾、中盾和尾盾，前盾前端设有若干可拆卸式的前盾止浆刷，尾盾后端的盾壁上设有若干上尾刷和若干下尾刷，上尾刷与前盾止浆刷相对应，前盾和尾盾内部的盾壁上设有若干触变泥浆接口本实用新型通过在开挖洞壁与盾体间隙充填触变泥浆，将洞壁开挖后的应力场由二次应力场变为三次应力状态，从而减缓地层变形速率，实现单护盾TBM在破碎地层也可顺利平稳通过，确保施工质量和施工安全。
防卡机单护盾 tbm 主机结构

[发明专利]一种护盾式双支护掘进机及其应用方法-CN201811638144.4在审
发明人：李建斌;齐志冲;贺飞;贾连辉;宁向可 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2018-12-29 - 公布日： 2019-03-08 - 主分类号： E21D9/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种护盾式双支护掘进机及其应用方法，解决了现有护盾式TBM发生卡机时操作困难、耗时耗力的技术问题。本发明包括前后相连的前盾和尾盾，前盾上设置有刀盘，尾盾内设置有管片拼装机，前盾和尾盾之间的顶部开设有拱架安装口，拱架安装口可拆卸设置有封板，盾体内设置有与拱架安装口相对应的拱架安装器。当发生卡机时，本发明可便捷地拆除前盾和尾盾之间的封板，施工人员可以便捷地将卡机部分的围岩挖除；随后拱架安装口下方的拱架安装器将预制拱架支护在破碎围岩下方，然后将封板重新安装在拱架安装口上。本技术方案不仅能够对破碎围岩进行支护，而且还能在地质较差的地层进行预支护，进而可控制围岩防止变形，避免尾盾被再次卡死。
拱架安装尾盾支护前盾封板护盾破碎围岩掘进机围岩管片拼装机可拆卸设置重新安装可控制刀盘地层拱架卡机卡死挖除预制应用耗时变形体内拆除地质施工

[实用新型]一种护盾式双支护掘进机-CN201822252953.3有效
发明人：李建斌;齐志冲;贺飞;贾连辉;宁向可 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2018-12-29 - 公布日： 2019-09-06 - 主分类号： E21D9/06 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种护盾式双支护掘进机，解决了现有护盾式TBM发生卡机时操作困难、耗时耗力的技术问题。本实用新型包括前后相连的前盾和尾盾，前盾上设置有刀盘，尾盾内设置有管片拼装机，前盾和尾盾之间的顶部开设有拱架安装口，拱架安装口可拆卸设置有封板，盾体内设置有与拱架安装口相对应的拱架安装器。当发生卡机时，本实用新型可便捷地拆除前盾和尾盾之间的封板，施工人员可以便捷地将卡机部分的围岩挖除；随后拱架安装口下方的拱架安装器将预制拱架支护在破碎围岩下方，然后将封板重新安装在拱架安装口上。本技术方案不仅能够对破碎围岩进行支护，而且还能在地质较差的地层进行预支护，进而可控制围岩防止变形，避免尾盾被再次卡死。
拱架安装尾盾支护前盾本实用新型封板护盾破碎围岩掘进机围岩管片拼装机可拆卸设置重新安装可控制刀盘地层拱架卡机卡死挖除预制耗时变形体内拆除地质施工

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