盾构掘进控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种盾构掘进控制系统及方法，该系统包括：土仓压力控制值确定单元，用于计算目标地层的土仓压力值，并基于所述土仓压力值，确定当前掘进的土仓压力控制值；在线监测单元，用于实时监测目标地层的特征信息值，所述特征信息值是盾构操作手在保持土仓压力控制值的情况下，按照当前掘进控制参数进行掘进操作时监测到的；控制单元，用于根据所述特征信息值，获得掘进控制参数的调整值；根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态。本发明专利技术可以实现对盾构掘进的控制，控制精度高。控制精度高。控制精度高。

【技术实现步骤摘要】
盾构掘进控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及盾构机施工自动化与智能化
，尤其涉及一种盾构掘进控制系统及方法。

技术介绍

[0002]盾构机是一种隧道掘进专用工程设备，可实现开挖岩土体、皮带出渣、同步注浆、拼装管片等隧道施工作业。目前，绝大多数盾构施工中，土仓压力控制值由理论公式计算获取，并根据后期的地面沉降值进行调整，并由项目管理人员下达指令，具有一定滞后性；由于盾构隧道前方地质复杂多变，掘进控制参数变化较快，主司机根据掘进控制参数的变化依赖个人经验进行调整；但实际上，渣土改良参数、注浆参数的设定也对隧道掘进具有较大的影响，但现场渣土改良参数、注浆参数的调整往往与掘进割裂，并依赖于现场施工人员的经验进行调整，未形成整体去优化盾构掘进；
[0003]在掘进控制参数控制方面，现有技术提出了一种土压平衡盾构机隧道掘进控制参数智能控制方法，通过统筹采用专家先验知识、模糊逻辑、图论控制等技术，为复杂环境下地铁盾构工程施工事前、事中、事后多阶段盾构机械参数控制提供推理及实时分析与决策；现有技术还提出了一种全断面砂砾中土压平衡盾构机掘进控制方法，其对掘进土量和排土量形成自动管理，施工安全性好，可在大深度、高水压下掘进工作。如上类似智能算法智能控制掘进控制参数的方法尽管在预测度上有较大准确度，但仅考虑了前方地质对掘进控制参数的影响和调整，对渣土改良参数与注浆参数并没有整体考虑。而在实际掘进中，渣土改良参数和注浆参数对盾构掘进有较大影响，有可能会误导施工人员对土仓压力的调整，因此上述方法所推荐的掘进控制参数智能控制并非最佳掘进控制参数。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提出一种盾构掘进控制系统，用以实现对盾构掘进的控制，控制精度高，该系统包括：
[0005]土仓压力控制值确定单元，用于计算目标地层的土仓压力值，并基于所述土仓压力值，确定当前掘进的土仓压力控制值；
[0006]在线监测单元，用于实时监测目标地层的特征信息值，所述特征信息值是盾构操作手在保持土仓压力控制值的情况下，按照当前掘进控制参数进行掘进操作时监测到的；
[0007]控制单元，用于根据所述特征信息值，获得掘进控制参数的调整值；根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态。
[0008]本专利技术实施例提出一种盾构掘进控制方法，用以实现对盾构掘进的控制，控制精度高，该方法包括：
[0009]计算目标地层的土仓压力值，并基于所述土仓压力值，确定当前掘进的土仓压力控制值；
[0010]实时监测目标地层的特征信息值，所述特征信息值是盾构操作手在保持土仓压力
控制值的情况下，按照当前掘进控制参数进行掘进操作时监测到的；
[0011]根据所述特征信息值，获得掘进控制参数的调整值；
[0012]根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态。
[0013]本专利技术实施例还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述盾构掘进控制方法。
[0014]本专利技术实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述盾构掘进控制方法的计算机程序。
[0015]在本专利技术实施例中，土仓压力控制值确定单元，用于计算目标地层的土仓压力值，并基于所述土仓压力值，确定当前掘进的土仓压力控制值；在线监测单元，用于实时监测目标地层的特征信息值，所述特征信息值是盾构操作手在保持土仓压力控制值的情况下，按照当前掘进控制参数进行掘进操作时监测到的；控制单元，用于根据所述特征信息值，获得掘进控制参数的调整值；根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态。在上述过程中，通过在线监测单元实时反馈特征信息值至控制单元，获得掘进控制参数的调整值，根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态，实现了通过闭环反馈完成盾构智能掘进，精度高。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0017]图1为本专利技术实施例中盾构掘进控制系统的示意图；
[0018]图2为本专利技术实施中盾构掘进控制系统的原理图；
[0019]图3为本专利技术实施例中安全控制参数进行控制的原理图；
[0020]图4为本专利技术实施例中通过控制规则获得掘进控制参数的调整值的示例流程图；
[0021]图5为本专利技术实施例中盾构掘进控制方法的流程图；
[0022]图6为本专利技术实施例中计算机设备的示意图。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
[0025]图1为本专利技术实施例中盾构掘进控制系统的示意图，如图1所示，该系统包括：
[0026]土仓压力控制值确定单元101，用于计算目标地层的土仓压力值，并基于所述土仓压力值，确定当前掘进的土仓压力控制值；
[0027]在线监测单元102，用于实时监测目标地层的特征信息值，所述特征信息值是盾构操作手在保持土仓压力控制值的情况下，按照当前掘进控制参数进行掘进操作时监测到的；
[0028]控制单元103，用于根据所述特征信息值，获得掘进控制参数的调整值；根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态。
[0029]在本专利技术实施例中，通过在线监测单元实时反馈特征信息值至控制单元，获得掘进控制参数的调整值，根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态，实现了通过闭环反馈完成盾构智能掘进，精度高。
[0030]在一实施例中，土仓压力控制值确定单元包括土仓压力值计算单元，用于：
[0031]采用如下公式，计算目标地层的土仓压力值：
[0032]p＝kγh
[0033]其中，p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构掘进控制系统，其特征在于，包括：土仓压力控制值确定单元，用于计算目标地层的土仓压力值，并基于所述土仓压力值，确定当前掘进的土仓压力控制值；在线监测单元，用于实时监测目标地层的特征信息值，所述特征信息值是盾构操作手在保持土仓压力控制值的情况下，按照当前掘进控制参数进行掘进操作时监测到的；控制单元，用于根据所述特征信息值，获得掘进控制参数的调整值；根据掘进控制参数的调整值，调整当前掘进控制参数，直至所述特征信息达到稳定状态。2.如权利要求1所述的盾构掘进控制系统，其特征在于，土仓压力控制值确定单元包括土仓压力值计算单元，用于：采用如下公式，计算目标地层的土仓压力值：p＝kγh其中，p为目标地层的土仓压力值，kPa；γ为目标地层的土体容重，kN/m3，h为目标地层的隧道埋深，m；k为静止土压力系数。3.如权利要求1所述的盾构掘进控制系统，其特征在于，土仓压力控制值确定单元包括修正单元，用于：筛选出与目标地层同一类地层下的施工案例，建立案例库，所述案例库中的每个案例采用参数数组表示，所述参数数组包括岩土类别参数、隧道埋深参数、地下水位参数和土仓压力值参数；基于目标地层的参数与案例库中的案例的参数数组，计算目标地层与案例库中每个案例的欧式距离，筛选出最小欧式距离；计算目标地层与最小欧式距离对应的案例的相似度；基于所述相似度，确定当前掘进土仓压力控制值。4.如权利要求3所述的盾构掘进控制系统，其特征在于，修正单元具体用于：采用如下公式，计算目标地层与案例库中每个案例的欧式距离：其中，DIS
i
为目标地层与案例库中第i个案例的欧式距离；H为目标地层的地下水位；H
i
为第i个案例的地下水位参数值；h为目标地层的隧道埋深；h
i
为第i个案例的隧道埋深参数值；采用如下公式，计算目标地层与最小欧式距离对应的案例的相似度：其中，α为目标地层与最小欧式距离对应的案例的相似度；DIS
imin
为最小欧式距离；采用如下公式，基于所述相似度，确定当前掘进土仓压力控制值：p
′
＝(p+p
imin
)
·
α其中，p
′
为当前掘进土仓压力控制值；p为目标地层的土仓压力值；p
imin

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连辉，杨晨，李建斌，荆留杰，简鹏，李鹏宇，郑赢豪，张娜，贾正文，王祥祥，陈帅，鞠翔宇，刘涛，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：