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    超大直徑泥水盾構(gòu)常壓換刀裝置載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

    2021-09-17 01:10:44王超峰王國(guó)安
    隧道建設(shè)(中英文) 2021年8期
    關(guān)鍵詞:滾刀常壓采集器

    王超峰, 王國(guó)安,王 凱, 2, *

    (1. 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司,廣東 廣州 511458; 2. 盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450001)

    0 引言

    目前,我國(guó)已成為地下空間開(kāi)發(fā)利用需求與規(guī)模最大的國(guó)家,“十二五”期間地下空間開(kāi)發(fā)年均增速達(dá)20%以上。隧道掘進(jìn)機(jī)以施工速度快、安全性好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)在隧道及地下工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海、沿江城市,使用超大直徑泥水盾構(gòu)(直徑≥14 m)修建水下隧道的工程案例越來(lái)越多。

    超大直徑泥水盾構(gòu)一般采用常壓刀盤(pán)設(shè)計(jì),作業(yè)人員通過(guò)刀盤(pán)中心艙進(jìn)入中空的刀盤(pán)輻條臂內(nèi),并在常規(guī)大氣壓條件下借助常壓換刀裝置進(jìn)行刀盤(pán)及刀具的檢查維護(hù)作業(yè)[2],無(wú)需帶壓進(jìn)艙,為水下長(zhǎng)距離盾構(gòu)掘進(jìn)提供了技術(shù)便利;但實(shí)際應(yīng)用中尚存在一些問(wèn)題,在軟硬不均地層表現(xiàn)尤為突出。

    軟硬不均地層是指在隧道開(kāi)挖范圍存在2種或2種以上,橫向或縱向巖土力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)特征差異較大的地層,是復(fù)合地層的一種典型表現(xiàn)[3]。針對(duì)該種地層,部分盾構(gòu)的常壓換刀裝置內(nèi)配置了滾刀,因滾刀在土層、巖層交替中承受交變載荷,在高強(qiáng)度基巖段施工時(shí)發(fā)現(xiàn)常壓換刀裝置螺栓損壞頻率高,不但影響施工效率,而且存在較大的安全隱患[4]。個(gè)別常壓換刀裝置的刀座螺栓失效未及時(shí)處置,會(huì)引起剩余各螺栓載荷增大、加速失效的連鎖反應(yīng),誘發(fā)刀座、常壓換刀裝置后退風(fēng)險(xiǎn),出現(xiàn)泥水涌入艙內(nèi)的險(xiǎn)情。此外,在掘進(jìn)過(guò)程中既要提高掘進(jìn)速度,又要防止刀具因超載而損壞,由于不能獲取滾刀實(shí)時(shí)受載數(shù)據(jù),掘進(jìn)參數(shù)的選取是否合理缺乏有效的判斷依據(jù)。

    現(xiàn)階段常壓換刀裝置內(nèi)搭載了溫度傳感器、磨損狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置,能夠?qū)L刀磨損狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,指導(dǎo)刀具更換作業(yè),但對(duì)于滾刀載荷的感知存在盲區(qū)[5-6]。對(duì)常壓換刀裝置進(jìn)行載荷監(jiān)測(cè),通過(guò)載荷數(shù)據(jù)的分析,不但有助于分析螺栓失效機(jī)制、辨識(shí)螺栓松弛現(xiàn)象,而且通過(guò)載荷數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)掘進(jìn)參數(shù)的調(diào)整、地質(zhì)信息的識(shí)別(如巖面高度),為盾構(gòu)/TBM的智能掘進(jìn)提供基礎(chǔ)性信息。因此,從盾構(gòu)施工的現(xiàn)場(chǎng)需要和行業(yè)的未來(lái)發(fā)展需求考慮,進(jìn)行常壓換刀裝置載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)很有必要。

    目前,載荷監(jiān)測(cè)在航天、車(chē)輛、橋梁、機(jī)床等領(lǐng)域應(yīng)用較廣。李世武等[7]提出一種車(chē)輛載荷狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法,并研發(fā)了車(chē)輛載荷狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái); 張博明等[8]利用光纖傳感器開(kāi)展了航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)載荷監(jiān)測(cè)研究; 趙友等[9]以刀桿作為彈性敏感元件、以半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)作為信號(hào)轉(zhuǎn)換元件,對(duì)機(jī)床刀具載荷進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。在隧道及地下工程領(lǐng)域,王少華等[10]提出C型墊塊中嵌入應(yīng)變計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)TBM滾刀的實(shí)時(shí)受力; 楊延棟等[11]針對(duì)TBM掘進(jìn)模態(tài)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開(kāi)發(fā)了滾刀載荷和轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了滾刀載荷和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和無(wú)線(xiàn)傳輸。基于泥水盾構(gòu)工作環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性,對(duì)傳感器的性能提出了較高的技術(shù)要求。通過(guò)對(duì)比常見(jiàn)載荷傳感器(見(jiàn)表1),發(fā)現(xiàn)光纖光柵傳感器作為一種新型的全光纖功能型無(wú)源傳感器件,具有體積小、質(zhì)量輕、耐腐蝕、抗電磁干擾、使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)[12-13],能適應(yīng)惡劣的泥水盾構(gòu)施工環(huán)境。

    表1 常見(jiàn)載荷傳感器對(duì)比

    本文在常壓換刀裝置結(jié)構(gòu)空間狹小、工況惡劣、電磁干擾嚴(yán)重的條件下,將光纖光柵傳感器安裝在螺栓頭部制作成智能螺栓進(jìn)行軸力測(cè)量,搭建一套適用于泥水盾構(gòu)施工環(huán)境下的載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng),在蘇埃通道工程基巖段進(jìn)行搭載試驗(yàn),驗(yàn)證基于光纖傳感技術(shù)的常壓換刀裝置載荷監(jiān)測(cè)的可行性,以期為盾構(gòu)/TBM在惡劣工況下的載荷監(jiān)測(cè)提供參考。

    1 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

    盾構(gòu)常壓換刀裝置如圖1所示。滾刀與巖土相互作用,受力載荷依次傳至刀座、螺栓,后通過(guò)刀筒傳遞至刀盤(pán)面板。由于基巖段螺栓受到較大的交變軸力,導(dǎo)致螺栓失效增多,因此需要設(shè)計(jì)一種載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)感知相關(guān)數(shù)據(jù),指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)。

    圖1 盾構(gòu)常壓換刀裝置

    受常壓換刀裝置空間、工作環(huán)境制約,無(wú)法安裝載荷傳感器來(lái)直接測(cè)量刀具受力,故采用測(cè)量刀座螺栓載荷的間接方式。載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體方案如圖2所示。將刀座螺栓內(nèi)置光纖光柵制作成光纖智能螺栓,進(jìn)行受力信息采集,采集的受力信息以光信號(hào)的形式呈現(xiàn),通過(guò)多通道分光器調(diào)制解調(diào)和多通道無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集器采集并發(fā)射信號(hào),在中心錐外的數(shù)據(jù)處理終端(計(jì)算機(jī))接收信號(hào)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并分析(必要時(shí)可在多通道無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理終端之間增加無(wú)線(xiàn)路由橋接)。

    圖2 載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體方案

    光纖智能螺栓是一種使用光纖光柵作為傳感器的測(cè)力螺栓,光纖光柵傳感器安裝在螺栓中心直徑2~3 mm的小孔內(nèi),通過(guò)光纖光柵傳感器形變測(cè)量螺栓的軸力。智能螺栓通過(guò)鎧裝光纖將光信號(hào)從刀筒內(nèi)傳輸至刀筒外的多通道分光器,經(jīng)信號(hào)調(diào)理至多通道無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集器,無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集器通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)射數(shù)據(jù),布置在中心錐尾部的數(shù)據(jù)處理終端接收信號(hào)并存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)載荷的分析。

    2 系統(tǒng)搭建

    2.1 智能螺栓制作封裝

    智能螺栓基于原刀座螺栓(M27×275)制作、封裝,為減少對(duì)螺栓強(qiáng)度的影響,在內(nèi)六角頭部制作φ1.4 mm×60 mm的盲孔。圖3為智能螺栓加工示意圖。

    圖3 智能螺栓加工示意圖(單位: mm)

    智能螺栓采用針式封裝,如圖4所示。光纖光柵插入待測(cè)螺栓內(nèi)部,通過(guò)螺紋和注膠方式固定,采用光纖光柵傳感技術(shù),尤其適用于螺栓軸力長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

    圖4 封裝后的智能螺栓

    2.2 智能螺栓標(biāo)定

    為提高載荷的測(cè)量精度,需對(duì)螺栓軸力和溫度進(jìn)行測(cè)量標(biāo)定。在智能螺栓中埋設(shè)2個(gè)光柵傳感器,1#傳感器埋設(shè)于連接器部分用于溫度補(bǔ)償,2#傳感器埋設(shè)于螺栓本體用于軸力測(cè)量,如圖5所示。

    圖5 傳感器安裝示意圖

    為確定智能螺栓軸力載荷系數(shù),使用MTS電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行標(biāo)定(見(jiàn)圖6),試驗(yàn)機(jī)量程為600 kN,測(cè)量精度為0.5%F.S。試驗(yàn)夾具采用標(biāo)準(zhǔn)的通用螺栓拉伸測(cè)試夾具。

    圖6 智能螺栓傳感器軸力載荷系數(shù)標(biāo)定

    由于光纖光柵傳感器波長(zhǎng)受溫度影響,對(duì)傳感器溫度系數(shù)采用高低溫試驗(yàn)箱進(jìn)行標(biāo)定。傳感器溫度標(biāo)定范圍為0~50 ℃,采用每隔10 ℃分級(jí)標(biāo)定的方式。溫度標(biāo)定設(shè)備及溫度系數(shù)標(biāo)定擬合曲線(xiàn)如圖7所示。

    (a) 溫度標(biāo)定設(shè)備

    (b) 溫度系數(shù)標(biāo)定擬合曲線(xiàn)

    2.3 刀筒光纖通道制孔密封

    在刀筒端蓋位置制作螺紋孔,準(zhǔn)備同端蓋螺紋配合的螺栓制成空心螺栓,鎧裝光纖與空心螺栓間用環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行固化。由于鎧裝光纖內(nèi)部為空心,必須對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行灌膠處理,否則會(huì)形成滲漏通道??招穆菟ㄅc端蓋之間加裝橡膠密封墊,在0.8 MPa壓力下進(jìn)行壓力試驗(yàn)(見(jiàn)圖8),確保密封可靠方可在盾構(gòu)刀盤(pán)上搭載。

    圖8 密封壓力試驗(yàn)

    2.4 數(shù)據(jù)采集器選型

    數(shù)據(jù)采集器采用ZH04FM型便攜式多功能光纖光柵數(shù)據(jù)采集儀。該設(shè)備可同時(shí)支持4個(gè)通道的光纖光柵信號(hào)采集,采樣頻率最高達(dá)1 kHz,采樣方式為實(shí)時(shí)連續(xù)采集,采樣頻率不小于10 Hz,主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。數(shù)據(jù)采集器需固定在刀盤(pán)面板背面,采用端蓋點(diǎn)焊支架方式固定。由于刀盤(pán)面板內(nèi)部無(wú)外接電源,采用動(dòng)力鋰電池組對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行供電,保證數(shù)據(jù)采集器能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)工作。

    2.5 接收單元

    采用筆記本作為接收終端,安裝數(shù)據(jù)處理軟件,考慮到數(shù)據(jù)采集器至主控室距離長(zhǎng),在中心錐外加設(shè)無(wú)線(xiàn)路由節(jié)點(diǎn),保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定。

    3 現(xiàn)場(chǎng)安裝

    3.1 工程簡(jiǎn)介

    蘇埃通道工程路線(xiàn)全長(zhǎng)6.68 km,共設(shè)置互通立交2處、地面收費(fèi)站1座、風(fēng)塔2座,穿越海域段(長(zhǎng)度為3 047.5 m)采用盾構(gòu)法施工,包括2條平行的隧道(東線(xiàn)、西線(xiàn))。圖9為盾構(gòu)段平面圖。在南岸填海建造圍堰結(jié)構(gòu)并筑始發(fā)井,盾構(gòu)由南至北經(jīng)始發(fā)井依次穿越始發(fā)端頭及回填區(qū)、軟土段、基巖段直至北岸接收井,在主航道下方存在182 m基巖突起段。

    表2 數(shù)據(jù)采集器主要指標(biāo)(有外接電源)

    圖9 汕頭蘇埃通道工程盾構(gòu)段平面圖

    該工程采用15 m級(jí)泥水盾構(gòu)施工。盾構(gòu)采用常壓刀盤(pán)設(shè)計(jì),刀盤(pán)由1個(gè)中心塊和6個(gè)邊塊組成,中心塊和邊塊內(nèi)部為中空的中心錐,在中心錐內(nèi)可以對(duì)常壓刀具進(jìn)行更換。

    3.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝

    監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝步驟如下:

    1)刀筒準(zhǔn)備。準(zhǔn)備待測(cè)位置同型號(hào)的刀筒,對(duì)刀具進(jìn)行檢查、更換,安裝智能螺栓,檢查光纖通道密封性能,對(duì)智能螺栓信號(hào)檢測(cè)無(wú)誤后安裝刀筒端蓋,注意保護(hù)尾纖接頭,防止刀筒運(yùn)輸過(guò)程中損傷。

    2)刀筒更換。進(jìn)行常壓換刀作業(yè),換下待測(cè)位置的常壓刀筒,安裝帶智能螺栓的常壓刀筒。安裝過(guò)程中注意觀察保壓過(guò)程中刀筒的滲漏水情況,確認(rèn)無(wú)滲漏后方可進(jìn)行下一步操作。

    3)數(shù)據(jù)采集器及電池組安裝。拆開(kāi)常壓刀筒外緣2顆螺栓,安裝固定支架(數(shù)據(jù)采集器及電池組已固定在支架上),如圖10所示。

    4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)試。將無(wú)線(xiàn)路由器放置在中心錐外,布設(shè)網(wǎng)線(xiàn)至主控室并連接筆記本電腦,開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集軟件并觀察采集的信號(hào),確認(rèn)信號(hào)無(wú)異常后進(jìn)行載荷監(jiān)測(cè)。

    4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

    2020年3月至6月,在蘇埃通道基巖段盾構(gòu)掘進(jìn)期間對(duì)載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,結(jié)果表明該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠適應(yīng)惡劣的泥水環(huán)境,抗干擾性強(qiáng),穩(wěn)定性好。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在常壓換刀裝置刀筒內(nèi),刀筒搭載于73#、74#滾刀所處位置,刀盤(pán)轉(zhuǎn)速為0.8 r/min,貫入度為2.5~3.0 mm/r。

    圖10 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝圖

    刀筒安裝位置在刀盤(pán)最外側(cè)軌跡上。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)6個(gè)連接螺栓進(jìn)行了測(cè)試,采用1分8光纖連接線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,連接線(xiàn)通過(guò)端蓋處鉆孔引出并與采集器相連接。光纖連接線(xiàn)安裝如圖11所示,智能螺栓傳感器安裝位置及實(shí)物如圖12所示。

    通過(guò)對(duì)螺栓軸力監(jiān)測(cè)獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù),得到螺栓軸力變化曲線(xiàn),如圖13所示。滾刀在軟硬不均地層中交替時(shí),螺栓的載荷呈現(xiàn)周期性變化規(guī)律。由于螺栓安裝位置不同,螺栓載荷也呈現(xiàn)較大的差異性,其中8#、2#、4#螺栓載荷較大,6#、9#、11#螺栓載荷較小,因此,在安裝過(guò)程中加強(qiáng)螺栓預(yù)緊力控制,對(duì)于受載較大位置的螺栓可與受載較小位置螺栓互換安裝,提高其使用壽命。

    圖11 光纖連接線(xiàn)安裝圖

    選取4#、8#、9#螺栓的軸力監(jiān)測(cè)曲線(xiàn),如圖14所示。由圖可知: 4#螺栓出現(xiàn)了明顯的松動(dòng),載荷基準(zhǔn)從-5 kN降至-18 kN左右; 8#螺栓在400~800 s時(shí)載荷基準(zhǔn)由2 kN降至0 kN,隨后保持穩(wěn)定; 9#螺栓載荷基準(zhǔn)沒(méi)有衰減,始終保持在1.25 kN左右。這主要是由于9#螺栓承受載荷小且防松措施有效,而4#、8#螺栓承受載荷大,4#螺栓作為對(duì)照組未采取焊接串聯(lián)鋼筋的措施,導(dǎo)致其載荷基準(zhǔn)持續(xù)衰減。

    盾構(gòu)穿越基巖突起段時(shí),滾刀受周期性交變載荷并傳遞至螺栓,在軟弱地層中載荷小且波動(dòng)小,進(jìn)入巖石地層載荷變大且劇烈波動(dòng)。選取9#螺栓軸力監(jiān)測(cè)曲線(xiàn),如圖15所示。由圖可知,約1/3時(shí)間內(nèi)滾刀處于巖石地層,假設(shè)基巖面水平分布,刀盤(pán)開(kāi)挖直徑為15 m,可估算基巖面侵入隧道高度約為3.75 m(還可依靠緩轉(zhuǎn)刀盤(pán)借助滾刀與巖石刮擦聲音判斷入巖位置,兩者能夠互相印證),據(jù)此在巖石侵入范圍內(nèi)將配置的撕裂刀調(diào)整為滾刀。

    圖13 螺栓軸力監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)

    (a) 4#、9#螺栓

    (b) 8#螺栓

    圖15 9#螺栓軸力監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)

    通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明,該螺栓載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)螺栓軸力的變化,對(duì)載荷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可辨識(shí)螺栓松弛現(xiàn)象,現(xiàn)場(chǎng)人員可及時(shí)對(duì)常壓換刀裝置抽檢,消除常壓換刀裝置后退風(fēng)險(xiǎn)。滾刀在軟土、硬巖地層的載荷差異巨大,通過(guò)分析螺栓軸力曲線(xiàn)周期性規(guī)律,獲取滾刀在軟土、硬巖地層作用時(shí)間的比例,進(jìn)而對(duì)巖石侵入隧道高度進(jìn)行估算,指導(dǎo)刀具的動(dòng)態(tài)配置,確保巖石侵入范圍內(nèi)可更換為滾刀的刀具全部配置成滾刀。監(jiān)測(cè)的載荷數(shù)據(jù)可直接指導(dǎo)掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整,保證滾刀在額定載荷范圍工作,減少滾刀崩刃等損壞。綜上,該載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有助于降低施工風(fēng)險(xiǎn),提升掘進(jìn)效率,縮減刀具消耗,其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著,在系統(tǒng)量產(chǎn)后優(yōu)勢(shì)將更加突出。

    5 結(jié)論與展望

    本文提出了一套盾構(gòu)常壓換刀裝置載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),獲得了基巖突起段掘進(jìn)時(shí)的螺栓軸力變化規(guī)律,針對(duì)掘進(jìn)中螺栓松弛現(xiàn)象進(jìn)行了分析,同時(shí)借助螺栓載荷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)估算了基巖侵入高度。主要結(jié)論如下:

    1)該系統(tǒng)基于光纖光柵傳感器設(shè)計(jì),具有不受電磁干擾、適應(yīng)泥水環(huán)境的優(yōu)點(diǎn),借助數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)載荷的實(shí)時(shí)測(cè)量。在蘇埃通道工程中進(jìn)行搭載測(cè)試,驗(yàn)證了該系統(tǒng)原理可行,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施可用,監(jiān)測(cè)效果可靠。

    2)盾構(gòu)在基巖突起段掘進(jìn)時(shí),滾刀在軟硬不均地層中交替,螺栓所受載荷呈周期性波動(dòng),通過(guò)分析螺栓在軟土、硬巖地層軸力曲線(xiàn)的周期性變化,可估算基巖侵入隧道的高度,進(jìn)而指導(dǎo)刀具配置;可依據(jù)常壓換刀裝置載荷指標(biāo),對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行控制,保證滾刀載荷在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

    3)螺栓松弛現(xiàn)象在載荷上的表現(xiàn)為軸力基準(zhǔn)值變小,主要是破巖過(guò)程中振動(dòng)導(dǎo)致螺栓發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),在實(shí)踐中要注意螺栓的防松措施(如焊接串聯(lián)鋼筋),一旦螺栓發(fā)生大幅松弛現(xiàn)象,要注意對(duì)刀筒進(jìn)行抽檢,否則將加劇螺栓組載荷分配不均,導(dǎo)致螺栓失效概率增大。

    通過(guò)實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)還需要進(jìn)一步改進(jìn)。由于換刀裝置結(jié)構(gòu)所限,只能對(duì)刀座螺栓進(jìn)行測(cè)量,螺栓多、空間小增加了監(jiān)測(cè)的復(fù)雜程度及系統(tǒng)成本,需在改進(jìn)換刀裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)基于光柵光纖的墊塊式傳感器,其測(cè)點(diǎn)少,更方便對(duì)滾刀載荷進(jìn)行測(cè)量;同時(shí),光調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)采集器均為單獨(dú)采購(gòu),體積大、能耗高且布設(shè)靈活性差,需要聯(lián)合廠家集成開(kāi)發(fā),降低其功耗和成本。下一步可以融合數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù),研究體積更小、可靠性更高的刀具載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)諸如圍巖類(lèi)別估算、地質(zhì)預(yù)報(bào)、盾構(gòu)/TBM智能化掘進(jìn)等。

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