一种隧道开挖方法技术

本发明专利技术涉及一种隧道开挖方法，包括：步骤1：首先按照隧道的地理位置环境参数确定盾构机工作参数；步骤2：每间隔预设时间，根据所述盾构机在当前时间段的实际推进速度与当前时间段的预设推进速度进行比较，调整所述盾构机下一时间段的工作参数；通过对隧道开挖地理位置获取预设环境参数对应盾构机的初始工作参数，在盾构机工作预设时间后，根据盾构机的预设推进速度与实际推进速度进行比较，确定对应盾构机的工作参数的调整，从而确定下一时间段的盾构机的工作参数，通过动态调整的过程，使盾构机根据当前环境进行调整，减少不必要的损耗，从而提高盾构机的工作效率，减少工程费用。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道开挖方法
本专利技术涉及隧道开挖
，尤其涉及一种隧道开挖方法。
技术介绍
隧道是公路、铁路等建设的重点和关键工程。随着铁路建设的发展和科技的进步，隧道开挖方法得到了迅猛发展。比较常用的开挖方法有钻爆法、盾构法和掘进机法。由于钻爆法对地质条件适应性强，开挖成本低，特别适用于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工，因此钻爆法仍是当前国内外常用的隧道开挖方法。在隧道开挖施工过程中，大都采用钻爆法的方式进行施工，但受限于爆破技术和地质条件，经常存在爆破的范围难以控制，而且对后期的支护工作量造成了很大的影响，存在较大的安全隐患，不利于隧道的开挖施工且费用也会因爆破的不合适而急剧上升。综上，如何在提高隧道的开挖效率，节约工程投资的隧道开挖方法变得势在必行。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种隧道开挖方法用以克服现有技术中如何提高隧道的开挖效率，节约工程投资的的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种隧道开挖方法，包括：步骤1：首先按照隧道的地理位置环境参数确定盾构机工作参数；步骤2：每间隔预设时间，根据所述盾构机在当前时间段的实际推进速度与当前时间段的预设推进速度进行比较，调整所述盾构机下一时间段的工作参数；所述步骤1中，在所述盾构机进行隧道开挖前，获取隧道开挖的地理位置信息时并建立预设环境矩阵Ei(Ti、Yi、Xi、Di)，i＝1、2、3…n，其中，Ti表示第i预设隧道开挖所在位置的平均温度，Yi表示第i预设隧道开挖所在位置的平均硬度，Xi表示第i预设隧道开挖所在位置的地质，Di表示第i预设隧道开挖所在位置的平均湿度；所述盾构机包括盾体，所述盾体最前端设置有刀盘，所述刀盘上设置有刀具，所述刀具用以破碎、切削岩石和泥土，所述刀盘上还设置有泡沫装置，用以开挖图层的改良，所述盾构机内还设置有控制器，所述控制器用以控制调整所述盾构机的工作参数；所述盾构机的工作参数矩阵组Wi(Vmi、Vsi、Vti、Vqi)，i＝1、2、3…n，其中，Vmi表示第i预设盾构机的推进速度，Vsi表示第i预设盾构机的刀盘的转速，Vti表示第i预设盾构机刀盘的温度，Vqi表示第i预设盾构机刀盘喷出的泡沫剂含量；所述控制器调整盾构机工作参数的过程为：首先通过对所述隧道开挖地理位置获取预设环境参数，通过预设获取的环境参数确定环境系数，通过环境系数对应盾构机的初始工作参数，在盾构机工作预设时间后，根据盾构机的预设推进速度与实际推进速度进行比较，若预设推进速度与实际推进速度在预设范围内，则根据实际推进速度与预设推进速度的关系直接对所述盾构机下一预设时间的工作参数进行调整，若实际推进速度与预设推进速度不在预设范围内，则对当前环境参数进行采集，将当前环境参数与预设环境进行比较，根据环境参数的比较对应确定盾构机的不同工作参数的调整，从而确定下一时间段的盾构机的工作参数，每间隔预设时间对所述盾构机的工作参数进行调整，直至完成所述隧道的挖掘工作。进一步地，根据所述隧道所在地理位置获取的预设环境矩阵组Ei中的温度、硬度、地质和湿度信息确定环境系数a表示为：a＝(Ti/T0+Yi/Y0+Xi/X0+Di/D0)其中，Ti表示为第i预设隧道开挖所在位置的平均温度信息，T0表示为预设的基准温度，Yi表示第i预设隧道开挖所在位置的平均硬度，Y0表示为预设的基准硬度，Xi表示第i预设隧道开挖所在位置的地质，X0表示为预设的基准地质，Di表示第i预设隧道开挖所在位置的平均湿度，D0表示为预设的基准湿度。进一步地，在确定所述盾构机的工作参数时，根据所述隧道的地理位置环境系数a来确定，其中，若a≤a1时，则确定盾构机的工作参数矩阵为W1，并从Vm矩阵中取Vm1，从Vs矩阵中取Vs1，从Vt矩阵中去Vt1，从Vq中取Vq1；若a1＜a≤a2时，则确定盾构机的工作参数矩阵为W2，并从Vm矩阵中取Vm2，从Vs矩阵中取Vs2，从Vt矩阵中去Vt2，从Vq中取Vq2；若a2＜a≤a3时，则确定盾构机的工作参数矩阵为W3，并从Vm矩阵中取Vm3，从Vs矩阵中取Vs3，从Vt矩阵中去Vt3，从Vq中取Vq3；若a(n-1)＜a≤an时，则确定盾构机的工作参数矩阵为Wn，并从Vm矩阵中取Vmn，从Vs矩阵中取Vsn，从Vt矩阵中去Vtn，从Vq中取Vqn。进一步地，所述盾构机推进速度矩阵Vm(Vm1、Vm2、Vm3…Vmn)，其中，Vm1表示盾构机第一预设推进速度，Vm2表示盾构机第二预设推进速度，Vm3表示盾构机第三预设推进速度，Vmn表示盾构机第n预设推进速度；所述盾构机刀具转速矩阵Vs(Vs1、Vs2、Vs3…Vsn)，其中，Vs1表示盾构机刀盘第一预设转速，Vs2表示盾构机刀盘第二预设转速，Vs3表示盾构机刀盘第三预设转速，Vsn表示盾构机刀盘第n预设转速；所述盾构机刀盘温度矩阵Vt(Vt1、Vt2、Vt3…Vtn)，其中，Vt1表示盾构机刀盘第一预设温度，Vt2表示盾构机刀盘第二预设温度，Vt3表示盾构机刀盘第三预设温度，Vtn表示盾构机刀盘第n预设温度；所述盾构机刀盘喷出泡沫剂含量矩阵Vq(Vq1、Vq2、Vq3…Vqn)，其中，Vq1表示盾构机刀盘喷出泡沫剂第一预设含量，Vq2表示盾构机刀盘喷出泡沫剂第二预设含量，Vq3表示盾构机刀盘喷出泡沫剂第三预设含量，Vqn表示盾构机刀盘喷出泡沫剂第n预设含量。进一步地，在所述步骤2中，每间隔预设时间，根据所述盾构机的实际推进速度Vms与预设盾构机的推进速度Vmi进行比较，若0.8×Vmi＜Vms＜0.9×Vmi时，则按照所述盾构机当前的工作参数矩阵Wi顺序之后的工作参数矩阵W(i+2)工作；若0.9×Vmi＜Vms＜Vmi时，则按照所述盾构机当前的工作参数矩阵Wi顺序之后的工作参数矩阵W(i+1)工作；若Vms＝Vmi时，则按照所述盾构机当前的工作参数矩阵Wi工作；若Vmi＜Vms＜1.1×Vmi时，则按照所述盾构机当前的工作参数矩阵Wi顺序之前的工作参数矩阵W(i-1)工作；若1.1×Vmi＜Vms＜1.2×Vmi时，则按照所述盾构机当前的工作参数矩阵Wi顺序之前的工作参数矩阵W(i-2)工作。进一步地，若Vms＞1.2×Vmi或Vms＜0.8×Vmi时，所述盾构机对隧道当前的实际环境信息进行采集，获取实际参数矩阵Es(Ts、Ys、Xs、Ds)，其中，Ts表示当前隧道开挖所在位置的平均温度信息，Ys表示当前隧道开挖所在位置的平均硬度，Xs表示当前隧道开挖所在位置的地质，Ds表示当前隧道开挖所在位置的平均湿度。进一步地，根据实际参数矩阵Es获取当前环境系数as的取值，设定环境系数最大值为amax和最小值amin，当as在环境参数的最大值和最小值范围内时，分析环境中预设环境参数与实际参数中的温度、硬度、地质和湿度信息确定所述盾构机下一时间段的工作参数，若as在环境参数的最大值和最小值之外时，重新采集环境参数，若二次采集环境参数仍未在最大值和最小值范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道开挖方法，其特征在于，包括：/n步骤1：首先按照隧道的地理位置环境参数确定盾构机工作参数；/n步骤2：每间隔预设时间，根据所述盾构机在当前时间段的实际推进速度与当前时间段的预设推进速度进行比较，调整所述盾构机下一时间段的工作参数；/n所述步骤1中，在所述盾构机进行隧道开挖前，获取隧道开挖的地理位置信息时并建立预设环境矩阵Ei(Ti、Yi、Xi、Di)，i＝1、2、3…n，其中，Ti表示第i预设隧道开挖所在位置的平均温度，Yi表示第i预设隧道开挖所在位置的平均硬度，Xi表示第i预设隧道开挖所在位置的地质，Di表示第i预设隧道开挖所在位置的平均湿度；/n所述盾构机包括盾体，所述盾体最前端设置有刀盘，所述刀盘上设置有刀具，所述刀具用以破碎、切削岩石和泥土，所述刀盘上还设置有泡沫装置，用以开挖图层的改良，所述盾构机内还设置有控制器，所述控制器用以控制调整所述盾构机的工作参数；/n所述盾构机的工作参数矩阵组Wi(Vmi、Vsi、Vti、Vqi)，i＝1、2、3…n，其中，Vmi表示第i预设盾构机的推进速度，Vsi表示第i预设盾构机的刀盘的转速，Vti表示第i预设盾构机刀盘的温度，Vqi表示第i预设盾构机刀盘喷出的泡沫剂含量；/n所述控制器调整盾构机首先通过对所述隧道开挖地理位置获取预设环境参数，通过获取的预设环境参数确定环境系数，通过环境系数对应盾构机的初始工作参数，在所述盾构机工作预设时间后，根据盾构机的预设推进速度与实际推进速度进行比较，若预设推进速度与实际推进速度在预设范围内，则根据实际推进速度与预设推进速度的关系直接对所述盾构机下一预设时间段的工作参数进行调整，若所述盾构机的实际推进速度大于预设推进速度，则按照所述盾构机当前工作参数矩阵中顺序之前的盾构机工作参数矩阵的作为下一预设时间段盾构机的工作参数，若所述盾构机的实际推进速度小于预设推进速度，则按照所述盾构机当前工作参数矩阵中顺序之后的盾构机工作参数矩阵的作为下一预设时间段盾构机的工作参数，若实际推进速度与预设推进速度不在预设范围内，则对当前环境参数进行采集，将当前环境参数与预设环境参数进行比较，根据环境参数中的温度与所述盾构机刀盘温度对应调整，根据环境参数中的硬度与所述盾构机泡沫剂含量对应调整，根据环境参数中的地质与所述盾构机推进速度对应调整，根据环境参数中湿度与刀具转速对应调整的关系，确定盾构机的不同工作参数的调整，从而确定下一时间段的盾构机的工作参数，每间隔预设时间对所述盾构机的工作参数进行调整，直至完成所述隧道的挖掘工作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种隧道开挖方法，其特征在于，包括：
步骤1：首先按照隧道的地理位置环境参数确定盾构机工作参数；
步骤2：每间隔预设时间，根据所述盾构机在当前时间段的实际推进速度与当前时间段的预设推进速度进行比较，调整所述盾构机下一时间段的工作参数；
所述步骤1中，在所述盾构机进行隧道开挖前，获取隧道开挖的地理位置信息时并建立预设环境矩阵Ei(Ti、Yi、Xi、Di)，i＝1、2、3…n，其中，Ti表示第i预设隧道开挖所在位置的平均温度，Yi表示第i预设隧道开挖所在位置的平均硬度，Xi表示第i预设隧道开挖所在位置的地质，Di表示第i预设隧道开挖所在位置的平均湿度；
所述盾构机包括盾体，所述盾体最前端设置有刀盘，所述刀盘上设置有刀具，所述刀具用以破碎、切削岩石和泥土，所述刀盘上还设置有泡沫装置，用以开挖图层的改良，所述盾构机内还设置有控制器，所述控制器用以控制调整所述盾构机的工作参数；
所述盾构机的工作参数矩阵组Wi(Vmi、Vsi、Vti、Vqi)，i＝1、2、3…n，其中，Vmi表示第i预设盾构机的推进速度，Vsi表示第i预设盾构机的刀盘的转速，Vti表示第i预设盾构机刀盘的温度，Vqi表示第i预设盾构机刀盘喷出的泡沫剂含量；
所述控制器调整盾构机首先通过对所述隧道开挖地理位置获取预设环境参数，通过获取的预设环境参数确定环境系数，通过环境系数对应盾构机的初始工作参数，在所述盾构机工作预设时间后，根据盾构机的预设推进速度与实际推进速度进行比较，若预设推进速度与实际推进速度在预设范围内，则根据实际推进速度与预设推进速度的关系直接对所述盾构机下一预设时间段的工作参数进行调整，若所述盾构机的实际推进速度大于预设推进速度，则按照所述盾构机当前工作参数矩阵中顺序之前的盾构机工作参数矩阵的作为下一预设时间段盾构机的工作参数，若所述盾构机的实际推进速度小于预设推进速度，则按照所述盾构机当前工作参数矩阵中顺序之后的盾构机工作参数矩阵的作为下一预设时间段盾构机的工作参数，若实际推进速度与预设推进速度不在预设范围内，则对当前环境参数进行采集，将当前环境参数与预设环境参数进行比较，根据环境参数中的温度与所述盾构机刀盘温度对应调整，根据环境参数中的硬度与所述盾构机泡沫剂含量对应调整，根据环境参数中的地质与所述盾构机推进速度对应调整，根据环境参数中湿度与刀具转速对应调整的关系，确定盾构机的不同工作参数的调整，从而确定下一时间段的盾构机的工作参数，每间隔预设时间对所述盾构机的工作参数进行调整，直至完成所述隧道的挖掘工作。


2.根据权利要求1所述的隧道开挖方法，其特征在于，根据所述隧道所在地理位置获取的预设环境矩阵组Ei中的温度、硬度、地质和湿度信息确定环境系数a表示为：
a＝(Ti/T0+Yi/Y0+Xi/X0+Di/D0)
其中，Ti表示为第i预设隧道开挖所在位置的平均温度信息，T0表示为预设的基准温度，Yi表示第i预设隧道开挖所在位置的平均硬度，Y0表示为预设的基准硬度，Xi表示第i预设隧道开挖所在位置的地质，X0表示为预设的基准地质，Di表示第i预设隧道开挖所在位置的平均湿度，D0表示为预设的基准湿度。


3.根据权利要求2所述的隧道开挖方法，其特征在于，在确定所述盾构机的工作参数时，根据所述隧道的地理位置环境系数a来确定，其中，
若a≤a1时，则确定盾构机的工作参数矩阵为W1，并从Vm矩阵中取Vm1，从Vs矩阵中取Vs1，从Vt矩阵中去Vt1，从Vq中取Vq1；
若a1＜a≤a2时，则确定盾构机的工作参数矩阵为W2，并从Vm矩阵中取Vm2，从Vs矩阵中取Vs2，从Vt矩阵中去Vt2，从Vq中取Vq2；
若a2＜a≤a3时，则确定盾构机的工作参数矩阵为W3，并从Vm矩阵中取Vm3，从Vs矩阵中取Vs3，从Vt矩阵中去Vt3，从Vq中取Vq3；
若a(n-1)＜a≤an时，则确定盾构机的工作参数矩阵为Wn，并从Vm矩阵中取Vmn，从Vs矩阵中取Vsn，从Vt矩阵中去Vtn，从Vq中取Vqn。


4.根据权利要求3所述的隧道开挖方法，其特征在于，所述盾构机推进速度矩阵Vm(Vm1、Vm2、Vm3…Vmn)，其中，Vm1表示盾构机第一预设推进速度，Vm2表示盾构机第二预设推进速度，Vm3表示盾构机第三预设推进速度，Vmn表示盾构机第n预设推进速度；所述盾构机刀具转速矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云付，刘高波，罗志宏，夏海，罗生军，冯欣，王艳，朱俊，尹良，唐卫卫，
申请(专利权)人：湖南尚上公路桥梁建设有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43