[发明专利]TBM掘进过程中围岩特征变化实时指示方法

说明书

本发明提供了一种TBM掘进过程中围岩特征变化实时指示方法，该方法包括以下步骤：S1、定义TBM的可掘性指数FPI，且该可掘性指数FPI可通过TBM内部的数据采集系统实时采集的相关参数计算得到，在TBM操作室显示屏中显示；S2、根据FPI值的大小判断围岩状况和变化趋势。本发明所述的TBM掘进过程中围岩变化实时指示方法，通过定义TBM的可掘性指数FPI,并使得该可掘性指数FPI可由TBM内部的数据采集系统实时采集的相关参数计算得到，从而可使得TBM操作手仅根据FPI值的大小对围岩状况进行判断即可，保证操作手能及时了解围岩掘进的难易程度和变化趋势，以便调整掘进参数或提前做好何种支护准备或停机检查，从而提高TBM施工的安全性和掘进速度。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种TBM掘进过程中围岩特征变化实时指示方法。

背景技术

由于受TBM刀盘、机头架和盾体等结构的限制，TBM掘进过程中无法直接对掌子面岩石的状况进行实时的观察，同时由于掌子面到盾体尾部一般有5m以上的距离，如果不能及时了解掌子面岩石状况，待围岩出露盾体时再去观察洞壁围岩，可能会出现围岩破碎或断层塌方未能及时支护，亦或者可因为围岩严重变坏而未能及时停止掘进而导致TBM出现卡机等情况，给TBM施工进程和安全带来很大影响。迄今为止，现有技术中还没有实时反映TBM正在掘进的掌子面围岩状况和变化趋势的指示方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种TBM掘进过程中围岩特征变化实时指示方法，以便于在施工过程中及时判断围岩状况，并具有较好的使用效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种TBM掘进过程中围岩特征变化实时指示方法，该方法包括以下步骤：

S1、定义TBM的可掘性指数FPI，且该可掘性指数FPI可通过TBM内部的数据采集系统实时采集的相关参数计算得到，在TBM操作室显示屏中显示；

S2、根据FPI值的大小判断围岩状况和变化趋势。

进一步的，在步骤S1中，所述可掘性指数FPI由公式(1)和公式(2)确定，

FPI＝F/P (1)

F＝F₀/n (2)

式中，F为所述TBM刀盘上单把滚刀平均推力，单位为KN；

P为所述TBM刀盘每转切入掌子面围岩深度，单位为mm/r；

F₀为所述TBM刀盘总推力，单位为kN；

n为所述TBM刀盘上的滚刀数，并由TBM生产制造时确定；

所述TBM刀盘总推力F₀和所述TBM刀盘每转切入掌子面围岩深度P均可由所述数据采集系统实时采集得到。

进一步的，在步骤S2中，按照坚硬度和完整度将围岩划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级三个级别，等级越高则表明围岩越坚硬、越完整。

进一步的，所述步骤S2中，所述围岩状况的判断标准为：

如果FPI值≤λ₁，围岩状况则定义为Ⅰ级；

如果λ₁＜FPI值＜λ₂，围岩状况则定义为Ⅱ级；

如果FPI值≥λ₂，围岩状况则定义为Ⅲ级；

式中：λ₁和λ₂分别为围岩状态的判断阈值。

进一步的，所述λ₁为18-22，所述λ₂＝58-62。