大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损监测点布置方法及磨损监测方法技术

本发明专利技术提供一种大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损监测点布置方法，针对刀盘刀具磨损监测测点布置进行了细化剖分，从刀具类型、刀具高度、刀具圆心距等方面进行分析，创新性地提出了市域快轨隧道盾构机刀具磨损监测点布置原则，能够有效地监测9m直径市域快轨隧道盾构机刀盘上各刀具的磨损情况，最大程度的真实反映盾构机刀盘上各刀具的磨损程度，以便在需要时及时更换，为今后类似工程监测盾构刀盘刀具磨损情况提供理论依据，从而可依托该原则有针对性地对刀盘刀具进行磨损监测，降低工程类比法布置刀盘磨损监测点带来的误差，为后续刀具磨损研究积累宝贵经验。

【技术实现步骤摘要】
大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损监测点布置方法及磨损监测方法
本专利技术涉及盾构机刀盘上的刀具磨损监测，尤其是针对大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损监测点布置方法及磨损监测方法。
技术介绍
随着轨道交通建设的不断进行，盾构施工因其施工的快速、安全迅速在城市轨道交通建设中占据了一席之地。而目前考虑到盾构单圆隧道空间利用率较低，后续隧道建设在向更大直径盾构方向发展，其中市域快轨更是应用直径为9.0m级盾构进行相应施工。随着盾构直径的增大，长距离掘进对盾构刀盘刀具磨损是一个不可忽视的问题，尤其在北京地区砂卵石地层中进行盾构施工，刀盘刀具磨损严重，换刀对施工安全、施工工期以及施工质量都会带来一定影响，需要对刀盘刀具磨损进行不断的跟踪监测，因此有人提出了对刀盘刀具进行磨损监测以及时进行换刀，保证盾构施工的安全。现有对刀盘刀具的磨损监测大致分为两种，一种是基于液压系统对刀具磨损进行监测；另一种是基于电阻电信号传递来监测刀具磨损情况。二者均为盾构刀盘刀具磨损监测手段，但是目前缺乏对市域快轨类盾构刀具磨损监测点布置的设计，尤其是缺乏对9.0m级别市域快轨盾构的相关研究，上述监测手段不适用市域快轨类盾构刀具的磨损监测，这对实际工程中对盾构刀盘刀具磨损监测是不利的，易出现偏差值，无法为后续施工积累有效经验。
技术实现思路
为解决上述问题，针对大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损特点，尤其是针对长距离砂卵石地层的9.0m级市域快轨盾构刀具，本专利技术创新的提出了一种磨损监测点布置方法，利用本设计可有效地监测市域快轨盾构刀盘刀具的磨损情况，并类比出尚未布置监测点处盾构刀具磨损情况，对盾构换刀起到指导作用。本专利技术首先提供一种大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损监测点布置方法，包括如下步骤：(1)确定盾构机刀盘上的待监测刀具类型：根据刀具的功能、长度、刀盘圆心距，确定盾构刀具的长度较高的撕裂刀、长度较低的撕裂刀以及刮刀为待监测刀具；(2)确定各类型的待监测刀具磨损监测点数目：根据不同类型待监测刀具的数量和磨损特点，确定各类型刀具磨损监测点数目；(3)确定待监测刀具磨损监测点布置密度与圆心距的关系：待监测刀具磨损监测点布置密度随圆心距增大而增大，即外圈布置较多监测点，随着圆心距减小，监测点数目随之减小；(4)确定同类型待监测刀具磨损监测点在刀盘上的位置分布：撕裂刀：刀盘最外侧两种长度的撕裂刀，以及由外向内，不同长度的正面撕裂刀，均设置磨损监测点；刮刀：最外侧刮刀，以及内部刮刀，均设置磨损监测点。优选地，步骤(2)中，长度较高的撕裂刀布置4个监测点，长度较低的撕裂刀布置4个监测点，刮刀布置4个监测点。优选地，步骤(3)中，刀盘最外层4个监测点，由外向内第二层4个监测点，第三层2个监测点，第四层2个监测点。优选地，步骤(4)中，刀盘最外侧两种长度的2把撕裂刀各设置1个监测点，由外向内，不同长度的6把正面撕裂刀各设置1个监测点；最外侧正、反向各1把刮刀各设置1个监测点，内部正、反向各1把刮刀各设置1个监测点。优选地，刀盘最外侧两种长度的2把撕裂刀呈180°镜像布置；由外向内，不同长度的6把正面撕裂刀呈60°全圆交错均布。优选地，不同长度的6把正面撕裂刀具体布置方式为：较高长度撕裂刀外圈1把，内圆环1把，内圈1把，120°全圆均布，较低长度撕裂刀与其布置方法相同。优选地，最外侧正、反向各1把刮刀同轨迹，180°分布，内部正、反向各1把刮刀位于刀盘外圈，同轨迹，180°分布，内部刮刀点位与最外侧刮刀点位90°交错分布。优选地，所述大直径市域快轨隧道盾构机刀具为用于长距离砂卵石地层的9.0m直径市域快轨隧道盾构机刀具，刀具在刀盘上分布如下：撕裂刀切削轨迹共计26条，B1～B26，刮刀切削轨迹共计17条，1#～17#，其序号越大代表距离盾构中心越远，其磨损监测点布置为：最外层4个测点分别布置在轨迹B24、B25、B26×2，第二层4个测点分别布置在轨迹11#、12#、B18、B19上，第三层2个测点分别布置在轨迹B14、B15上，第四层2个测点布置与轨迹B7、B8上。本专利技术进一步提供一种应用所述磨损监测点布置方法的磨损监测方法，进一步包括如下步骤(5)：进行磨损监测：将测量传感器镶嵌于待监测刀具内，在测量传感器与刀具接触的部位填充环氧树脂使得测量传感器与刀具保持绝缘，在测量传感器基座与刀具接触的部位加橡胶垫进行密封，当刀具被磨损时，通过测量传感器即可得到刀具的磨损量。优选地，步骤(5)中，所述测量传感器为多个电阻并列连接形成的电阻排，电阻排顶端与刀具的刀刃平齐，通过测量总电阻的变化后进行换算得到刀具的磨损量。有益效果：本专利技术研究大直径市域快轨隧道盾构机刀具磨损的特点，对刀盘刀具磨损监测点布置进行了细化剖分，从刀具类型、刀具高度、刀具圆心距等方面进行分析，创新性地提出了市域快轨盾构刀具磨损监测点布置原则，该布置方法能够有效地监测大直径市域快轨盾构刀盘各刀具的磨损情况，最大程度的真实反映大直径市域快轨盾构刀具的磨损程度，以便在需要时及时更换，同时能够为今后类似工程监测盾构刀盘刀具磨损情况提供理论依据，从而可依托该原则有针对性地对刀盘刀具进行磨损监测，降低工程类比法布置刀盘磨损监测点带来的误差，为后续刀具磨损研究积累宝贵经验。附图说明图1是盾构刀盘刀具磨损监测点布置示意图；图2是刀盘刀具磨损监测点轨迹分布图；图3是刀具及监测点排列示意图；图4是刀盘磨损检测装置安装示意图；图5是监测装置信号传递示意图。此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，但不构成对本专利技术的限定。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。如图1、图2所示，在本专利技术的一个具体实施方式，首先阐述了一种大直径市域快轨盾构刀具的磨损监测点布置方法，可应用于大直径市域快轨级别盾构刀具磨损监测。根据空气动力学原理，车辆运行速度越快，受到的空气阻力越大，车辆周围气压越低，市域快轨由于运行速度快，受到的空气阻力大，快轨周围气压低，隧道壁由于压强差值变大，受到的“吸力”更大，故快轨需要更大的隧道半径，已有达到直径9m级甚至更大。由于盾构直径较大，且刀具间存在高差，因此大直径市域快轨隧道盾构刀具磨损测点布设遵循如下原则：1：首先确定不同类型刀具磨损监测点数目将刀具根据其功能、刀具长度、刀盘圆心距进行分类。土质地层中盾构刀盘撕裂刀最高，刮刀次之，一般不布设滚刀，因此主要对这两类刀具进行磨损监测。而撕裂刀由于其高度大于刮刀，因此是磨损最为严重的刀具，故若盾构到盘上主要刀具为撕裂刀和刮刀，则应将刀具磨损监测点较多地布置在撕裂刀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损监测点布置方法，其特征在于包括如下步骤：(1)确定盾构机刀盘上的待监测刀具类型：根据刀具的功能、长度、刀盘圆心距，确定盾构刀具的长度较高的撕裂刀、长度较低的撕裂刀以及刮刀为待监测刀具；(2)确定各类型的待监测刀具磨损监测点数目：根据不同类型待监测刀具的数量和磨损特点，确定各类型刀具磨损监测点数目；(3)确定待监测刀具磨损监测点布置密度与圆心距的关系：待监测刀具磨损监测点布置密度随圆心距增大而增大，即外圈布置较多监测点，随着圆心距减小，监测点数目随之减小；(4)确定同类型待监测刀具磨损监测点在刀盘上的位置分布：撕裂刀：刀盘最外侧两种长度的撕裂刀，以及由外向内，不同长度的正面撕裂刀，均设置磨损监测点；刮刀：最外侧刮刀，以及内部刮刀，均设置磨损监测点。

【技术特征摘要】
1.一种大直径市域快轨隧道盾构机刀具的磨损监测点布置方法，其特征在于包括如下步骤：(1)确定盾构机刀盘上的待监测刀具类型：根据刀具的功能、长度、刀盘圆心距，确定盾构刀具的长度较高的撕裂刀、长度较低的撕裂刀以及刮刀为待监测刀具；(2)确定各类型的待监测刀具磨损监测点数目：根据不同类型待监测刀具的数量和磨损特点，确定各类型刀具磨损监测点数目；(3)确定待监测刀具磨损监测点布置密度与圆心距的关系：待监测刀具磨损监测点布置密度随圆心距增大而增大，即外圈布置较多监测点，随着圆心距减小，监测点数目随之减小；(4)确定同类型待监测刀具磨损监测点在刀盘上的位置分布：撕裂刀：刀盘最外侧两种长度的撕裂刀，以及由外向内，不同长度的正面撕裂刀，均设置磨损监测点；刮刀：最外侧刮刀，以及内部刮刀，均设置磨损监测点。2.根据权利要求1所述的磨损监测点布置方法，其特征在于：步骤(2)中，长度较高的撕裂刀布置4个监测点，长度较低的撕裂刀布置4个监测点，刮刀布置4个监测点。3.根据权利要求2所述的磨损监测点布置方法，其特征在于：步骤(3)中，刀盘最外层4个监测点，由外向内第二层4个监测点，第三层2个监测点，第四层2个监测点。4.根据权利要求3所述的磨损监测点布置方法，其特征在于：步骤(4)中，刀盘最外侧两种长度的2把撕裂刀各设置1个监测点，由外向内，不同长度的6把正面撕裂刀各设置1个监测点；最外侧正、反向各1把刮刀各设置1个监测点，内部正、反向各1把刮刀各设置1个监测点。5.根据权利要求4所述的磨损监测点布置方法，其特征在于：刀盘最外侧两种长度的2把撕裂刀呈180°镜像布置；由外向内，不同长度的6把正面撕裂刀呈60°全圆交错均...

【专利技术属性】
技术研发人员：江华，周刘刚，刘双全，武福美，李宏亮，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，北京城建轨道交通建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11