一种基于TBM掘进参数的地质风险预警方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于TBM掘进参数的地质风险预警方法、系统及装置，通过第一参数数据集、第二参数数据集表征地质层在掘进过程中的稳定性变化，结合第一预设条件确定每一参数数据集的第一起始时刻、全部第一起始时刻和第一预设时间段确定第一刀盘里程；结合第二预设条件确定每一参数数据集的第二起始时刻、全部第二起始时刻和第二预设时间段确定第二刀盘里程；且当差值小于预设里程差时，将第二刀盘里程处作为塌方预测点进行塌方预警。本申请结合掘进过程中不同地质层和掘进参数的变化规律，通过掘进过程中的掘进参数的变化进行地质层的判断以确定临近塌方地质层，并进行预警。其结合塌方时影响参数的多样性对塌方进行预警，降低误报率和漏报率。降低误报率和漏报率。降低误报率和漏报率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TBM掘进参数的地质风险预警方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及工程施工
，更具体地说，涉及一种基于TBM掘进参数的地质风险预警方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]硬岩掘进机(TBM)在实际工程施工中面临着许多亟待解决的技术难点和频发的工程事故，施工过程中存在涌水涌泥、塌方等地质灾害的高风险，给施工带来了极大的安全隐患。目前TBM在风险预警工作中普遍存在以下问题：一是多参数阈值设置单一化，当所设报警阈值高于合理报警阈值时则报警，反之，当报警阈值低于合理报警阈值时取消报警，此方法并未结合多参数与地质风险存在的逻辑关系和两者相对应的趋势变化；二是报警阈值的不合理设置，使得工程中报警数量大，时常出现“虚惊”事件，以上问题均无法对可能出现的地质风险提供准确及时的预报。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供一种基于TBM掘进参数的地质风险预警方法，以结合多种掘进参数和地质风险的逻辑关系共同进行地质风险预测，本专利技术的第二个目的是提供一种包括上述基于TBM掘进参数的地质风险预警系统及装置。
[0004]为了达到上述第一个目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于TBM掘进参数的地质风险预警方法，包括：
[0006]获取在掘进过程中用以表征地质由坚硬到软弱层的第一参数数据集和用以表征断层破碎的第二参数数据集；
[0007]根据第一预设条件和全部所述第一参数数据集分别确定每一所述第一参数数据集的第一起始时刻，所述第一预设条件用以判断全部所述第一参数数据集在第一预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围；
[0008]根据全部所述第一起始时刻和所述第一预设时间段确定第一刀盘里程；
[0009]根据第二预设条件和全部所述第二参数数据集分别确定每一所述第二参数数据集的第二起始时刻；所述第二预设条件用以判断全部所述第二参数数据集在第二预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围；
[0010]根据全部所述第二起始时刻和所述第二预设时间段确定第二刀盘里程；当所述第二刀盘里程和所述第一刀盘里程的里程差值小于预设里程差时，将所述第二刀盘里程处作为塌方预测点进行塌方报警。
[0011]优选地，所述第一参数数据集包括刀盘转速数据集、刀盘推进速度数据集、推力数据集、扭矩数据集和主机皮带机压力数据集；
[0012]根据第一预设条件和全部所述第一参数数据集分别确定每一所述第一参数数据集的第一起始时刻，所述第一预设条件用以判断全部所述第一参数数据集在第一预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围，包括：
[0013]根据所述刀盘转速数据集判断所述第一预设时间段内刀盘转速变化量是否小于预设转速变化量；若是，则确定所述刀盘转速数据集的第一起始时刻；
[0014]根据刀盘推进速度数据集判断所述第一预设时间段内刀盘推进速度变化量是否小于预设刀盘推进速度变化量；若是，则确定所述刀盘推进速度数据集的第一起始时刻；
[0015]根据所述推力数据集当所述第一预设时间段内的推力最大值小于第一推力值、所述第一预设时间段内的起点时刻推力值和终点时刻推力值间的差值小于第一预设推力差值且所述第一预设时间段内的所述推力最大值和推力最小值间的差值大于第二预设推力差值时，确定所述推力数据集的第一起始时刻，所述第一预设推力差值小于所述第二预设推力差值；
[0016]根据所述扭矩数据集当所述第一预设时间段内的扭矩最大值小于第一扭矩值、所述第一预设时间段内的起点时刻扭矩值和终点时刻扭矩值间的差值小于第一预设扭矩差值且所述第一预设时间段内的所述扭矩最大值和扭矩最小值间的差值大于第二预设扭矩差值时，确定所述扭矩数据集的第一起始时刻，所述第一预设扭矩差值小于所述第二预设扭矩差值；
[0017]根据所述主机皮带机压力数据集判断所述第一预设时间段内的主机皮带机压力的平均值是否大于预设主机皮带机压力均值，若是，则确定所述主机皮带机压力数据集的第一起始时刻。
[0018]优选地，所述第二参数数据集包括所述推力数据集、所述扭矩数据集和所述主机皮带机压力数据集；
[0019]根据第二预设条件和全部所述第二参数数据集分别确定每一所述第二参数数据集的第二起始时刻；所述第二预设条件用以判断全部所述第二参数数据集在第二预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围，包括：
[0020]根据所述主机皮带机压力数据集、当所述第二预设时间段内主机皮带机压力变异系数大于预设主机皮带机压力变异系数且所述第二预设时间段内的主机皮带机压力最大值和主机皮带机压力最小值间的差值大于预设主机皮带机压力差值时，确定所述主机皮带机压力数据集的第二起始时刻；
[0021]根据所述扭矩数据集、当所述第二预设时间段内扭矩压力变异系数大于预设扭矩压力变异系数、所述第二预设时间段内的扭矩最大值和扭矩最小值间的差值大于第三预设扭矩差值且所述扭矩最小值小于预设扭矩最小值时，确定所述扭矩数据集的第二起始时刻；
[0022]根据所述推力数据集判断所述第二预设时间段内推力最小值是否小于预设推力最小值，若是，则确定所述推力数据集的第二起始时刻。
[0023]优选地，所述根据全部所述第一起始时刻和所述第一预设时间段确定第一刀盘里程，包括：
[0024]所述第一起始时刻为所述第一预设时间段的起始时刻，根据每一所述第一起始时刻和所述第一预设时间段分别确定每一所述第一参数数据集的第一趋势特征时间段；
[0025]将全部所述第一趋势特征时间段共同重合的时间段所对应的里程作为所述第一刀盘里程；
[0026]和/或；
[0027]所述根据全部所述第二起始时刻和所述第二预设时间段确定第二刀盘里程，包括：
[0028]所述第二起始时刻为所述第二预设时间段的起始时刻，根据每一所述第二起始时刻和所述第二预设时间段分别确定每一所述第二参数数据集的第二趋势特征时间段；
[0029]将全部所述第二趋势特征时间段共同重合的时间段所对应的里程作为所述第二刀盘里程。
[0030]优选地，所述第一预设推力差值＝a
×
所述第二预设推力差值，其中，a为第一预设系数，0＜a＜1；
[0031]所述第一预设扭矩差值＝b
×
所述第二扭矩差值，其中，b为第二预设系数，0＜b＜1。
[0032]优选地，所述将所述第二刀盘里程处作为塌方预测点进行塌方报警之后，所述方法还包括：
[0033]获取与多组所述塌方预测点一一对应的预设掘进参数合集；
[0034]对所述预设掘进参数合集中的全部预设掘进参数分别进行寻优，全部所述预设掘进参数为所述预设转速变化量、所述预设刀盘推进速度变化量、所述第一推力值、所述第一预设推力差值、所述第二预设推力差值、所述第一扭矩值、所述第一预设扭矩差值、所述第二预设扭矩差值、所述预设主机皮带机压力均值、所述预设主机皮带机压力变异系数、所述预设主机皮带机压力差值、所述预设扭矩压力变异系数、所述第三预设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TBM掘进参数的地质风险预警方法，其特征在于，包括：获取在掘进过程中用以表征地质由坚硬到软弱层的第一参数数据集和用以表征断层破碎的第二参数数据集；根据第一预设条件和全部所述第一参数数据集分别确定每一所述第一参数数据集的第一起始时刻，所述第一预设条件用以判断全部所述第一参数数据集在第一预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围；根据全部所述第一起始时刻和所述第一预设时间段确定第一刀盘里程；根据第二预设条件和全部所述第二参数数据集分别确定每一所述第二参数数据集的第二起始时刻；所述第二预设条件用以判断全部所述第二参数数据集在第二预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围；根据全部所述第二起始时刻和所述第二预设时间段确定第二刀盘里程；当所述第二刀盘里程和所述第一刀盘里程的里程差值小于预设里程差时，将所述第二刀盘里程处作为塌方预测点进行塌方报警。2.根据权利要求1所述的基于TBM掘进参数的地质风险预警方法，其特征在于，所述第一参数数据集包括刀盘转速数据集、刀盘推进速度数据集、推力数据集、扭矩数据集和主机皮带机压力数据集；根据第一预设条件和全部所述第一参数数据集分别确定每一所述第一参数数据集的第一起始时刻，所述第一预设条件用以判断全部所述第一参数数据集在第一预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围，包括：根据所述刀盘转速数据集判断所述第一预设时间段内刀盘转速变化量是否小于预设转速变化量；若是，则确定所述刀盘转速数据集的第一起始时刻；根据刀盘推进速度数据集判断所述第一预设时间段内刀盘推进速度变化量是否小于预设刀盘推进速度变化量；若是，则确定所述刀盘推进速度数据集的第一起始时刻；根据所述推力数据集当所述第一预设时间段内的推力最大值小于第一推力值、所述第一预设时间段内的起点时刻推力值和终点时刻推力值间的差值小于第一预设推力差值且所述第一预设时间段内的所述推力最大值和推力最小值间的差值大于第二预设推力差值时，确定所述推力数据集的第一起始时刻，所述第一预设推力差值小于所述第二预设推力差值；根据所述扭矩数据集当所述第一预设时间段内的扭矩最大值小于第一扭矩值、所述第一预设时间段内的起点时刻扭矩值和终点时刻扭矩值间的差值小于第一预设扭矩差值且所述第一预设时间段内的所述扭矩最大值和扭矩最小值间的差值大于第二预设扭矩差值时，确定所述扭矩数据集的第一起始时刻，所述第一预设扭矩差值小于所述第二预设扭矩差值；根据所述主机皮带机压力数据集判断所述第一预设时间段内的主机皮带机压力的平均值是否大于预设主机皮带机压力均值，若是，则确定所述主机皮带机压力数据集的第一起始时刻。3.根据权利要求2所述的基于TBM掘进参数的地质风险预警方法，其特征在于，所述第二参数数据集包括所述推力数据集、所述扭矩数据集和所述主机皮带机压力数据集；根据第二预设条件和全部所述第二参数数据集分别确定每一所述第二参数数据集的
第二起始时刻；所述第二预设条件用以判断全部所述第二参数数据集在第二预设时间段内的趋势特征是否符合预设范围，包括：根据所述主机皮带机压力数据集、当所述第二预设时间段内主机皮带机压力变异系数大于预设主机皮带机压力变异系数且所述第二预设时间段内的主机皮带机压力最大值和主机皮带机压力最小值间的差值大于预设主机皮带机压力差值时，确定所述主机皮带机压力数据集的第二起始时刻；根据所述扭矩数据集、当所述第二预设时间段内扭矩压力变异系数大于预设扭矩压力变异系数、所述第二预设时间段内的扭矩最大值和扭矩最小值间的差值大于第三预设扭矩差值且所述扭矩最小值小于预设扭矩最小值时，确定所述扭矩数据集的第二起始时刻；根据所述推力数据集判断所述第二预设时间段内推力最小值是否小于预设推力最小值，若是，则确定所述推力数据集的第二起始时刻。4.根据权利要求1所述的基于TBM掘进参数的地质风险预警方法，其特征在于，所述根据全部所述第一起始时刻和所述第一预设时间段确定第一刀盘里程，包括：所述第一起始时刻为所述第一预设时间段的起始时刻，根据每一所述第一起始时刻和所述第一预设时间段分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，程永亮，秦念稳，谭新，张雪荣，施浪，杜义康，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：