[发明专利]基于盾构试验平台的模拟盾构推拼同步控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于盾构试验平台的模拟盾构推拼同步控制系统及方法，该系统包括：负载端控制模块和推进端控制模块，负载端控制模块包括安装于负载千斤顶的第一采集单元、第一计算单元以及连接于第一采集单元、第一计算单元和负载千斤顶的第一控制单元；推进端控制模块包括安装于推进千斤顶的第二采集单元、第二计算单元、连接于第二采集单元、第二计算单元和推进千斤顶的第二控制单元、连接于第二采集单元和第二控制单元的第三计算单元、第四计算单元以及连接于推进千斤顶的第三控制单元，第四计算单元连接于第三计算单元和第三控制单元。本发明解决了对于盾构机的负载动力学研究多为理论研究，而无法模拟地层中土体荷载的问题。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种基于盾构试验平台的模拟盾构推拼同步控制系统及方法。

背景技术

在盾构施工中，盾构机主要依靠其后方的推进系统实现在地层中的掘进，并完成隧道的构筑。

现阶段，国内外有大量的研究成果针对盾构机在多种荷载条件下的负载动力学理论，亦有根据盾构机在实际工程中的掘进表现对其进行姿态的分析并进一步提出纠偏的方法。然而，理论的研究往往基于多种假定，且由于土体极为复杂的力学性质导致的土体荷载很难精确计算获得；实际工程反应的盾构机姿态表现又受限于各种地层条件以及盾构司机的操作习惯。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基于盾构试验平台的模拟盾构推拼同步控制系统及方法，以解决对于盾构机的负载动力学研究多为理论研究，而无法模拟地层中土体荷载的问题。

为实现上述目的，提供一种基于盾构试验平台的模拟盾构推拼同步控制系统，盾构试验平台包括反力架、多个负载千斤顶、移动式承台和待测中体，所述反力架包括相对设置的前架体和后架体，所述负载千斤顶架设于所述前架体的内侧，所述负载千斤顶的第一端连接于所述前架体，所述负载千斤顶的第二端和所述后架体之间形成供待测中体容置的容置空间，所述移动式承台设置于所述容置空间中，所述待测中体包括支承环、安装于所述支承环的多个推进千斤顶和管片拼装机，模拟盾构推拼同步控制系统包括：

负载端控制模块，包括用于实时采集所述负载千斤顶的第一压力值的第一采集单元、用于基于预设总负载力、负载水平力矩和负载垂直力矩以及负载端算法模型，计算获得所述负载千斤顶的预设压力值的第一计算单元以及用于获取所述第一压力值和所述预设压力值并调节所述负载千斤顶的压力值，使得所述负载千斤顶的第一压力值适配于所述预设压力值的第一控制单元，所述第一采集单元安装于所述负载千斤顶，所述第一控制单元连接于所述第一采集单元、所述第一计算单元和所述负载千斤顶；以及

推进端控制模块，包括用于实时采集所述推进千斤顶的第二压力值的第二采集单元、用于基于所述预设总负载力、所述负载水平力矩和所述负载垂直力矩，计算获得所有的所述推进千斤顶的初始压力值的第二计算单元、用于获取所述初始压力值并基于所述初始压力值调节所有的所述推进千斤顶同时推进，使得所述待测中体以初始姿态稳定推进的第二控制单元、用于基于所述推进千斤顶的第二压力值，计算获得所述待测中体的常规总推力、常规水平力矩和常规垂直力矩的第三计算单元、用于基于稳定推进后的所述常规总推力、所述常规水平力矩、所述常规垂直力矩及预设的同步推拼分区算法模型，计算获得推进区段的所述推进千斤顶的同步推进压力值的第四计算单元以及用于基于所述同步推进压力值分别调节推进区段的所述推进千斤顶的第二压力值匹配于所述同步推进压力值、回缩区段的所述推进千斤顶回缩，使得推进区段的所述推进千斤顶的实时总推力、实时水平力矩、实时垂直力矩分别匹配于所述常规总推力、所述常规水平力矩和所述常规垂直力矩的第三控制单元，所述第二采集单元安装于所述推进千斤顶，所述第二控制单元连接于所述第二采集单元、所述第二计算单元和所述推进千斤顶，所述第三计算单元连接于所述第二采集单元和所述第二控制单元，所述第四计算单元连接于所述第三计算单元和所述第三控制单元，所述第三控制单元连接于所述推进千斤顶。

进一步的，还包括显示模块，所述显示模块连接于所述第一控制单元、所述第二控制单元和所述第三控制单元。