一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法技术

本发明专利技术公开了一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法，其步骤包括双模隧道掘进机始发段地质环境识别判断、始发阶段模式判别、掘进过程模式选择判别，在掘进过程中进行模式选择时，以装备关键岩机地质感知参数为切入点，通过隧道掘进机关键参数智能分析判别，辅以地勘资料及渣样分析来实现TBM和EPB模式转换的精确判断。本发明专利技术解决了双模隧道掘进机最佳模式转换位置判别难题，通过精确的模式转换时机判别，使双模隧道掘进机不同模式的应用更具规范性，提高了双模隧道掘进机在频变地层中的掘进效率，避免了因模式选择不当、判断不准确影响施工效率和引发工程风险。

【技术实现步骤摘要】
一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法
本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法。
技术介绍
由于地质环境的多样性及地下工程开发的不可预见性，隧道建设的复杂程度越来越高，当隧道区间地层频繁变化，软土硬岩交互出现时，一种解决方案是针对软土、硬岩地质分别选择相应的盾构、TBM进行施工。但当软土隧道区间或硬岩隧道区间相对较短时该方案造价成本十分高昂。另外一种解决方案是开发集合盾构、TBM功能于一体的新型装备，通过盾构、TBM功能的模式切换来应对这种频变地层隧道区间施工。在此背景下，集合土压盾构和TBM功能于一体的双模式隧道掘进机应运而生，双模式隧道掘进机有两种掘进模式可以切换使用，一种是适用于硬岩地层的TBM掘进模式(硬岩掘进模式)，一种是适用于软岩地层的EPB掘进模式(土压平衡掘进模式)。针对双模式隧道掘进机相关专利进行比对分析，中铁二局股份有限公司的“TBM-EPB双模式盾构在复合地层中的施工方法，申请号：201410823688.3”、“TBM-EPB双模式盾构机模式转换方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法，其特征在于，包括下列步骤：/n步骤一，双模隧道掘进机始发段地质环境识别判断：通过地质勘查手段确定隧道掘进机初始掘进的地质类型及该地质的长度；/n步骤二，始发阶段模式判别：/n如果始发段隧道硬岩强度在30MPA以上且区段长度在120m以上适用TBM模式始发掘进；/n如果始发段隧道处于软土地层内，则适用EPB模式始发掘进；/n步骤三，掘进过程模式选择判别：以装备关键岩机地质感知参数为切入点，通过隧道掘进机关键参数智能分析判别，辅以地勘资料及渣样分析来实现TBM和EPB模式转换的精确判断；/n(1)参数选择：在隧道掘进机掘进过程中实时采集记录推...

【技术特征摘要】
1.一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一，双模隧道掘进机始发段地质环境识别判断：通过地质勘查手段确定隧道掘进机初始掘进的地质类型及该地质的长度；
步骤二，始发阶段模式判别：
如果始发段隧道硬岩强度在30MPA以上且区段长度在120m以上适用TBM模式始发掘进；
如果始发段隧道处于软土地层内，则适用EPB模式始发掘进；
步骤三，掘进过程模式选择判别：以装备关键岩机地质感知参数为切入点，通过隧道掘进机关键参数智能分析判别，辅以地勘资料及渣样分析来实现TBM和EPB模式转换的精确判断；
(1)参数选择：在隧道掘进机掘进过程中实时采集记录推进力F、推进速度v、刀盘扭矩T、刀盘转速n关键参数；
(2)数据处理：建立二值状态判别函数S对异常及非工作状态排除，剔除非工作状态数据；当推进力F、推进速度v、刀盘扭矩T、刀盘转速n等其中一个参量为0时定义装备处于非工作状态，即隧道掘进机刀盘接触掌子面而未产生有效的掘进：

s＝f(F)f(v)f(T)f(n)
(3)剔除非工作状态数据后，以切深/贯入度P为参考变量，刀盘扭矩T为负载变量，将单位贯入度下的扭矩定义为刀盘扭矩旋转切深指数TPI，通过刀盘扭矩旋转切深指数来实时反馈感知岩机信息：



(4)以每环掘进为计量尺度，对每环TPI进行正态分布检验，取85％的置信区间，计算第k环TPI的上限和下限分别为ak，bk；
(5)如果且时，则说明EPB模式下感知岩机信息明显，需要进行模式转换；
(5a)所述的μ在1.8～2.5区间时，作为EPB模式转换为TBM模式优选判别值；
(5b)观察隧道掘进机EPB模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建军，李宏波，李凤远，张兵，翟乾智，王利明，赵海雷，任颖莹，潘东江，陈瑞祥，王凯，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，中铁隧道局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41