孤石探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及孤石探测技术领域，公开了一种孤石探测装置及方法

【技术实现步骤摘要】
孤石探测装置及方法


[0001]本专利技术涉及孤石探测
，尤其涉及一种孤石探测装置及方法
。

技术介绍

[0002]孤石具有强度高
、
分布无规律等特点，易引起刀盘偏载
、
振动冲击
、
应力分布不规律等现象，进而造成刀盘刀具强度降低
、
局部损伤开裂
、
刀具非正常磨损等事故，严重影响盾构安全
、
可靠
、
高效施工
。
[0003]现有技术中的中国专利文献：
CN 110045421 B
中公开了一种孤石探测方法，通过钻孔将超声波探头放到待探测的位置上，启动驱动装 置，往垂直于探测孔的孔壁方向驱动若干个超声 波换能器，使得超声波探头与探测孔的孔壁紧贴 并耦合，然后使用超声波探测得出孤石迎波面的准确空间位置，通过数据线将数据传输至控制电 脑并按比例生成孤石的三维空间位置及尺寸
。
[0004]但上述方案在实施过程中，至少存在如下技术问题：物探方法在地表无水或无干扰的条件下可以取得较好结果，而在水下或地表环境复杂等工况下则无法准确探测孤石
。
且勘探工程量较大，成本较高，易造成的孤石遗漏
、 准确性较低等问题
。
因此，亟需提出一种适用于复杂工况的孤石探测方法
。

技术实现思路

[0005]鉴于以上技术问题，本公开提供了一种孤石探测装置及方法，解决了现有技术中盾构施工中水下或地表环境复杂等工况下无法准确探测孤石的技术问题
。
[0006]根据本公开的一个方面，提供一种孤石探测装置，包括若干探测单元，所述探测单元通过固定基座安装于盾构刀盘上，对应的所述盾构刀盘上设有安装孔，关闭工位下不突出于盾构刀盘的掌子面，其特征在于：所述孤石探测装置包括
A
数目的探测列，所述探测列包括至少3个探测单元，所述
A
等于刀盘上刀列的数目，所述探测列处于刀头转动方向的前方至少5度转角的方向，探测列间和探测单元间的径向间距不大于盾构刀盘处理的最大孤石尺寸；所述探测单元和所述盾构刀盘间设有密封元件；所述探测单元包括伸缩探杆
、
分级油缸
、
闸门；所述伸缩探杆贯穿盾构刀盘，所述分级油缸连接伸缩探杆一端以控制伸缩探杆伸缩，所述闸门安装于盾构刀盘后侧以限制伸缩探杆位置；所述分级油缸的油路上设有油压测量部件，所述油压测量部件电连接控制组件
。
[0007]在本公开的一些实施例中，所述伸缩探杆伸出长度大于单环管片宽度
。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述控制组件包括感应元件
、
电控元件
、
显示元件；所述感应元件设于伸缩探杆前端；所述电控元件接收感应元件的电信号，并控制显示元件显示；所述电控元件的输出端还连接液压控制阀，以控制分级油缸实现伸缩探杆伸出或缩回
。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述感应元件包括超声波传感器
/
压力传感器
/
微动台阵探测器
。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述电控元件包括伺服控制单元
。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述伸缩探杆的端部为圆形，所述安装孔上设有密封板组；所述密封板组由多个扇形板圆周均布而成，所述扇形板的长弧边与所述安装孔的孔周经由合页式连接双向连接，所述扇形板的短弧边设有与所述伸缩探杆的端部形位对应的凹陷
。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述扇形板间设有电磁控制的常闭开关，所述扇形板由绝缘材料制成
。
[0013]根据本公开的另一个方面，提供一种孤石探测方法，使用上述的孤石探测装置，其特征在于：包括如下步骤：安装孤石探测装置：以盾构刀盘处理的最大孤石尺寸为极限距离，在盾构刀盘开设得以安装孤石探测装置的贯通孔，贯通孔间等径向间距布设，其间距小于所述极限距离；确定并查验探测点位：初始探测点位即盾构刀盘静止时孤石探测装置所处位置，孤石探测装置跟随盾构刀盘旋转，形成以盾构刀盘的中心为圆心的圆环探测点位，盾构刀盘空转，每转
360/A
度，探测点位工作，传输探测点的坐标信息至电控元件，当等间距的圆环探测点位形成覆盖整个盾构刀盘的完整探测点位时，判定探测点位确定方案成立；初始探测点位：每环管片掘进施工初始阶段，盾构停止掘进，盾构刀盘不转动，通过分级油缸控制伸缩探杆分级伸出；（
3.1
）若伸缩探杆完全伸出
L
长度后所受阻力无突变，则表明该位置前方
L
距离内不存在孤石；（
3.2
）若伸缩探杆分级伸出长度
l
时所受阻力明显增大或无法继续伸出，则表明该位置前方
l
距离内存在孤石；圆环探测点位：伸缩探杆收缩，以盾构刀盘的中心为圆心旋转盾构刀盘至下一点位，重复步骤（3）中伸缩探杆探测孤石过程，直至测量范围涵盖盾构刀盘全周；（
4.1
）若圆环探测点位内不存在孤石，则探测结束；（
4.2
）若圆环探测点位内存在孤石，则跳转步骤（5）；确定孤石尺寸：通过控制盾构刀盘转动方向和转动角度识别孤石尺寸，探测结束
。
[0014]在本公开的一些实施例中，所述步骤（5）中，进一步结合感应元件判定孤石硬度，当孤石硬度超过所在工步的盾构刀盘设计的围岩硬度时，控制元件发送信号至盾构机的总控单元，采用降速小进给的方式，实施下一步切削，掘进速度降低至原计划速度的
1/2~2/3
，直至下一个探测工步的开启
。
[0015]本专利技术的有益效果在于：孤石探测装置结构简单，操作方便，单次探测间距不小于每环管片宽度，不影响单环连续掘进；同时节约人力物力成本，孤石勘探工作效率和准确性较高，降低工程施工风险，保证孤石地层盾构施工安全，提高盾构掘进效率；通过盾构刀盘上等径向间距安装孤石探测装置，根据伸缩探杆伸至开挖面前方一定距离受阻力变化情况确定孤石距离，进而旋转盾构刀盘实现开挖面全区域探测，确定孤石数量
、
分布空间及大小特征，有利于及时制定应对策略，避免刀盘与孤石的突然碰撞，减少盾构刀盘刀具损伤事件发生，降低施工成本；设置闸门安装于盾构刀盘后侧，实现贯通孔严格密封，以限制伸缩探杆收缩时的位置，以避免伸缩探杆损坏；
设置控制组件，通过伺服控制单元控制分级油缸压力，当压力达到一定值或突然增大时伸缩探杆停止伸出，避免探杆因受较大阻力而发生弯曲破坏；伸缩探杆伸出距离通过显示元件实时显示；安装孔上设有密封板组，以实现伸缩探杆缩回盾构刀盘时，保护伸缩探杆不受损坏；扇形板为绝缘材料，以防止地底铁矿石的磁吸力，防止堵塞通道，扇形板间设有电磁控制的常闭开关，以实现密封板组的开合控制
。
附图说明
[0016]图1为盾构刀盘与孤石探测装置安装示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种孤石探测装置，包括若干探测单元，所述探测单元通过固定基座安装于盾构刀盘上，对应的所述盾构刀盘上设有安装孔，所述探测单元关闭工位下不突出于盾构刀盘的掌子面，其特征在于：所述孤石探测装置包括
A
数目的探测列，所述探测列包括至少3个探测单元，所述
A
等于刀盘上刀列的数目，所述探测列处于刀头转动方向的前方至少5度转角的方向，探测列间和探测单元间的径向间距不大于盾构刀盘处理的最大孤石尺寸；所述探测单元和所述盾构刀盘间设有密封元件；所述探测单元包括伸缩探杆
、
分级油缸
、
闸门；所述伸缩探杆贯穿盾构刀盘，所述分级油缸连接伸缩探杆一端以控制伸缩探杆伸缩，所述闸门安装于盾构刀盘后侧以限制伸缩探杆位置；所述分级油缸的油路上设有油压测量部件，所述油压测量部件电连接控制组件
。2.
如权利要求1所述的孤石探测装置，其特征在于：所述伸缩探杆伸出长度大于单环管片宽度
。3.
如权利要求1所述的孤石探测装置，其特征在于：所述控制组件包括感应元件
、
电控元件
、
显示元件；所述感应元件设于伸缩探杆前端；所述电控元件接收感应元件的电信号，并控制显示元件显示；所述电控元件的输出端还连接液压控制阀，以控制分级油缸实现伸缩探杆伸出或缩回
。4.
如权利要求3所述的孤石探测装置，其特征在于：所述感应元件包括超声波传感器
/
压力传感器
/
微动台阵探测器
。5.
如权利要求3所述的孤石探测装置，其特征在于：所述电控元件包括伺服控制单元
。6.
如权利要求1所述的孤石探测装置，其特征在于：所述伸缩探杆的端部为圆形，所述安装孔上设有密封板组；所述密封板组由多个扇形板圆周均布而成，所述扇形板的长弧边与所述安装孔的孔周经由合页式连接双向连接，所述扇形板的短弧边设有与所述伸缩探杆的端部形位对应的凹陷
。7.
如权利要求1所述的孤石探测装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭保和，左龙，孙飞祥，门小雄，马建，陈玉林，杨文军，凌飞，任辉，李雁，杨振兴，王发民，翟乾智，
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：