[发明专利]隧道掘进机护盾内表面变形监测方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机技术领域，尤其是涉及一种隧道掘进机护盾内表面变形监测方法。

背景技术

隧道掘进机（以下简称TBM）掘进过程中，围岩容易发生过大的变形导致TBM卡机。卡机事故严重影响工程进度，危及设备和工作人员的安全，是目前TBM掘进过程中主要面临的技术难题之一。TBM掘进过程中卡机事故主要表现为卡刀盘、卡护盾、姿态偏差等三种类型，对于双护盾TBM和单护盾TBM而言，护盾被卡是主要的其卡机原因。受TBM开挖扰动，洞壁围岩会发生整体收敛、局部大变形、围岩蠕变等径向变形，当变形量超过超挖预留的空隙之后，围岩挤压护盾，导致护盾所受摩擦阻力增大，摩擦阻力增大到一定程度就会造成卡机事故。对于带护盾的TBM而言，施工过程中无法直接观测护盾外部围岩与护盾相互作用情况，因而难以对掘进机状态和卡机状态作出准确判断，导致卡机事故难预测、难处理，一定程度上增大了卡机事故所带来的危害。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种实施方便、检测精准的隧道掘进机护盾内表面变形监测方法，具体可采取如下技术方案：

本发明所述的隧道掘进机护盾内表面变形监测方法，包括如下步骤：

第一步，在护盾内表面合理选定监测点的位置，并进行标记，所述监测点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；

第二步，在步骤一标记的每一监测点分别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；

第三步，在护盾内安装应变数据采集仪和上位机，将每组光学应变片采集的信号通过应变数据采集仪传输至上位机，用以自动、实时监测护盾应变，并将监测数据及时储存；

第四步，在施工现场监控室安装数据处理机，通过互联网连通上位机和数据处理机，用以自动下载护盾应变监测数据并将其上传至云盘；

第五步，根据下载的护盾应变监测数据，利用弹性力学方法或有限元方法进行数据分析，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。

每组所述监测点沿隧道掘进机的中心面左右对称布置。

每一所述监测点均与其前侧和/或后侧的监测点同轴设置。

位于护盾顶面半圆上的同组所述监测点相互间隔30°设置。

位于护盾底面半圆上的所述监测点为两个，其与水平面的夹角均为45°。

位于护盾底面半圆上的所述监测点以45°夹角设置为三个。

本发明提供的隧道掘进机护盾内表面变形监测方法，通过安装在护盾内表面的光学应变片监测护盾内表面变形，利用弹性力学方法或有限元方法对监测数据进行分析，计算围岩与护盾相互作用力大小，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。

附图说明

图1是本发明实施例中护盾内表面的监测点位置分布图。

图2是图1中每一监测点的光学应变片安装位置示意图。

图3是本发明中的检测数据传输线路图。

具体实施方式