考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法技术

本公开提供了一种考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法，获取TBM设计参数数据和岩体参数数据；根据获取的参数数据，得到总推进力和刀盘转速与刀盘振动信息和岩渣几何信息的第一映射关系模型；以岩渣几何信息阈值和刀盘振动信息阈值为约束条件，以掘进速度与能耗为综合优化目标，根据第一映射关系模型以及预构建的总推进力和刀盘转速与掘进速度和能耗的第二映射关系模型，进行全局搜索寻优，得到优化的推进速度设定值和刀盘转速给定值；本公开针对目前TBM施工中操作参数与岩体条件无法科学匹配的难题，提出的刀盘振动和岩渣中获取有效信息的参数优化方法具有提高施工效率、降低能耗的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法
本公开涉及隧道掘进机
，特别涉及一种考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。TBM(TunnelBoringMachine，隧道全断面岩石掘进机)施工具有成洞质量高、施工效率高、安全性高和机械自动化程度高等优势，因此在深埋长大隧道建设中得到了非常广泛的应用。在实际施工过程中，地层条件的变化对TBM存在着较大的影响，若不及时根据当前围岩状态来调整TBM的主要操作参数，将导致TBM掘进效率降低、滚刀磨损严重，甚至发生卡机等安全事故。现有优化TBM操作参数研究中并未增加相关约束条件来合理的控制参数的变化。施工中由于掘进面岩体非均质性和各向异性导致TBM滚刀在切削岩体时受力不平衡，引起TBM刀盘振动。而TBM刀盘振动本质上是TBM与围岩的相互作用，因此TBM刀盘的振动信息可以有效反映当前掘进作业时TBM的运行状态和围岩状态。TBM破岩渣片的形态大小等几何信息也是判断掘进面岩体状态和刀具磨损情况的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取TBM设计参数数据和岩体参数数据；/n根据获取的参数数据，得到总推进力和刀盘转速与刀盘振动信息和岩渣几何信息的第一映射关系模型；/n以岩渣几何信息阈值和刀盘振动信息阈值为约束条件，以掘进速度与能耗为综合优化目标，根据第一映射关系模型以及预构建的总推进力和刀盘转速与掘进速度和能耗的第二映射关系模型，进行全局搜索寻优，得到优化的推进速度设定值和刀盘转速给定值。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取TBM设计参数数据和岩体参数数据；
根据获取的参数数据，得到总推进力和刀盘转速与刀盘振动信息和岩渣几何信息的第一映射关系模型；
以岩渣几何信息阈值和刀盘振动信息阈值为约束条件，以掘进速度与能耗为综合优化目标，根据第一映射关系模型以及预构建的总推进力和刀盘转速与掘进速度和能耗的第二映射关系模型，进行全局搜索寻优，得到优化的推进速度设定值和刀盘转速给定值。


2.如权利要求1所述的考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法，其特征在于，以刀盘直径、滚刀总数、滚刀间距、滚刀半径、刀尖宽度、单轴抗压强度、节理间距、推力以及刀盘转速为输入，以振动峰值加速度、主频频率、平均粒径和粗度指数为输出构建TBM刀盘振动和岩渣几何信息预测模型；
当掘进中的TBM在一定的地质条件下时，TBM设计参数与岩体参数固定不变，得到总推进力和刀盘转速与刀盘振动信息和岩渣几何信息的第一映射关系模型。


3.如权利要求1所述的考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法，其特征在于，岩渣几何信息阈值为岩渣平均粒径阈值，刀盘振动信息阈值为振动峰值加速度阈值。


4.如权利要求3所述的考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法，其特征在于，根据施工现场岩渣几何信息和刀盘振动信息的统计数据，结合TBM司机调整主要操作参数的经验数据，确定降低总推进力和刀盘转速设定值时所统计到的岩渣平均粒径和振动峰值加速度，以此时的岩渣平均粒径和峰值加速度为岩渣平均粒径阈值和振动峰值加速度阈值。


5.如权利要求1所述的考虑刀盘振动与岩渣几何信息的TBM操作参数优化方法，其特征在于，以掘进速度与能耗为综合优化目标，具体为搜索到掘...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，王瑞睿，王亚旭，杨磊，赵光祖，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37