[发明专利]基于磨料浆体TBM后混式磨料射流辅助破岩系统及方法

权利要求书

1.基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，包括：高压水供给装置、磨料浆体供给装置和后混式磨料射流喷头装置(12)，所述高压水供给装置、磨料浆体供给装置分别和所述后混式磨料射流喷头装置(12)连接；

所述高压水供给装置包括依次连接的：水箱(1)、水处理模块(2)、高压泵组(3)、高压管路(4)、管接头(5)、分流器(6)；

所述磨料浆体供给装置包括：磨料浆体池(7)、搅拌器(8)、渣浆泵(9)、调节阀(11)、磨料浆体管路(10)，所述磨料浆体池(7)中设置搅拌器(8)，所述渣浆泵(9)入口连接所述磨料浆体池(7)，所述渣浆泵(9)出口经磨料浆体管路(10)连接管接头(5)；

所述管接头(5)为双通道管接头(5)，一个通道为高压水通道，连接所述高压管路(4)，另一个通道为磨料浆体通道，连接所述磨料浆体管路(10)；

所述搅拌器(8)设置有检测模块，用于检测所述搅拌器(8)的搅拌叶片是否发生变形，检测步骤包括：

获取搅拌叶片在正常工作时的第一振动信号以及温度变化值；

将所述第一振动信号以及温度变化值确认为搅拌叶片的正常工作向量；

根据所述第一振动信号以及搅拌叶片在搅拌器(8)不同功率下的转动参数构建叶片旋转模型；

利用所述叶片旋转模型确定搅拌叶片在正常工作时的振动频率变化范围；

检测所述搅拌器(8)中的当前温度和第二振动信号，确认所述当前温度是否在搅拌叶片的正常工作向量的温度变化范围内，若是，确认工作温度正常，否则，确认工作温度异常；

获取所述第二振动信号的当前振动频率，确认所述当前振动频率是否在振动频率变化范围内，若是，确认搅拌叶片工作参数正常，否则，确认搅拌叶片工作参数异常；

当确认搅拌叶片工作参数异常时，根据当前振动频率的变化确定搅拌叶片的动态模量变化值；

根据搅拌叶片的面积预先设置多个轮廓点，获取每个轮廓点的点云特征数据；

根据每个轮廓点的点云特征数据构建搅拌叶片的第一点云特征矩阵；

测试搅拌叶片在动态模量变化下每个轮廓点的点云数据变化情况；并根据每个轮廓点的点云数据变化情况，确定每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数；

根据每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数，以及根据搅拌叶片的动态模量变化值确定每个轮廓点的点云数据变化值；

根据每个轮廓点的点云数据变化值构建搅拌叶片的第二点云特征矩阵；

对所述第一点云特征矩阵和第二点云特征矩阵进行差值计算，获取残差矩阵，对残差矩阵中的矩阵因子的变化度进行统计，若所述变化度大于等于预设阈值，确认搅拌叶片已经发生变形，若所述变化度小于所述预设阈值，确认搅拌叶片未发生变形。

2.根据权利要求1所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，所述水处理模块(2)包括：过滤单元和软化水单元；

所述水箱(1)、水处理模块(2)、高压泵组(3)、磨料浆体池(7)、渣浆泵(9)均设置于TBM滑车(13)上；所述磨料浆体管路(10)上设置调节阀(11)；

所述管接头(5)设置于TBM内铠固定端与旋转刀盘之间。

3.根据权利要求1所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，

磨料浆体的配制方案为：用甲基纤维素高聚合物添加剂，其含量为2×104mg/L，溶解于水中，形成表观粘度为12700mPa·s的溶液；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm或75～106μm，磨料的质量浓度为105g/L；

或所述磨料浆体的配制方案为：高聚合物添加剂为聚丙烯酰胺，含量1.5×103mg/L，溶解于水中，制成的溶液表观粘度为1730～9300mPa·s；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm或75～106μm，磨料的质量浓度为105g/L。