TBM掘进刀具磨损实时监测技术及刀盘振动监测分析

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2017.03.019

中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国核心学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (3): 380-385.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2017.03.019

• 施工机械 • 上一篇

TBM掘进刀具磨损实时监测技术及刀盘振动监测分析

张晓波^{1， 2}，刘泉声^{1， 2}，张建明³

（1. 武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉 430072； 2. 武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室，湖北武汉 430072； 3. 中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063）

收稿日期:2016-08-26 修回日期:2017-01-04 出版日期:2017-03-20 发布日期:2017-03-30
作者简介:张晓波(1991—)，男，河南郑州人，武汉大学岩土工程专业在读硕士，研究方向为TBM掘进智能化。Email： zxbwhu@163.com。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划“973”项目(2015CB058102， 2014CB046904)

Realtime Monitoring Technology for Wear of Cutters and Monitoring and Analysis of Cutterhead Vibration of TBM

ZHANG Xiaobo^{1, 2}, LIU Quansheng^{1, 2}, ZHANG Jianming³

(1. School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China; 2. Key Laboratory of Safety for Geotechnical and Structural Engineering of Hubei Province, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China; 3. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, Hubei, China)

Received:2016-08-26 Revised:2017-01-04 Online:2017-03-20 Published:2017-03-30

摘要/Abstract

摘要：

受制于施工环境，TBM(tunnel boring machine)刀具磨损及刀盘振动实时监测问题一直难以解决。基于此，对滚刀和刮刀分别提出了基于电涡流传感器及电阻格栅的磨损实时监测系统，并通过试验建立了输出电压信号与磨损量之间的关系；同时，对吉林引松工程直径为8.03 m的隧道掘进机进行刀盘振动现场监测,并对振动响应进行时域及频域分析。结果表明：在一定地质条件下，随着贯入度的增大，刀盘振动值逐渐变大；刀盘空转频域曲线表现为局部峰值、整体幅值较小的特点，正常掘进时振动幅值明显较大的几个频率范围与刀盘空转时几个波峰对应的频率范围相同，在制作刀盘时其固有频率要尽量避开这几个频率范围，防止产生共振。

关键词: TBM, 刀具磨损, 电涡流传感器, 电阻格栅, 刀盘振动监测, 振动响应分析

Abstract:

The realtime monitoring of cutter wear and cutterhead vibration of TBM (tunnel boring machine) are difficult due to the limit of construction environment. As a result, the realtime monitoring systems for wear of hob cutter and scrape cutter of TBM based on eddycurrent sensor and resistance grid are proposed; and then the relationship between the output voltage signals and the wear amount is established by test. Meanwhile, the field monitoring of cutterhead vibration of a TBM with diameter of 8.03 m used in Songhua River Water Diversion Project in Jilin province is carried out; and the vibration response is analyzed. The results show that: 1) The vibration value increases with the penetration increases under certain geological conditions. 2) The frequencydomain curve shows the characteristics of local peaks and small overall amplitudes when the cutterhead is idling. Several frequency ranges with larger amplitudes when TBM normally boring are equal to peaks when TBM idling. As a result, the abovementioned ranges should be avoided when manufacturing.

Key words: TBM, cutter wear, eddycurrent sensor, resistance grid, cutterhead vibration monitoring, vibration response analysis

中图分类号:

U 455.3

张晓波，刘泉声，张建明. TBM掘进刀具磨损实时监测技术及刀盘振动监测分析[J]. 隧道建设, 2017, 37(3): 380-385.

ZHANG Xiaobo, LIU Quansheng, ZHANG Jianming. Realtime Monitoring Technology for Wear of Cutters and Monitoring and Analysis of Cutterhead Vibration of TBM[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(3): 380-385.

[1]	姜礼杰, 文勇亮, 贾连辉, 陈宝宗, 贺飞. 一种新型小转弯半径TBM推进系统设计与分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1081-1087.
[2]	刘泽, 王勇, 李小锋, 吴志昊. 海域复杂地质双模式TBM设备选型与应用关键技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 868-872.
[3]	孙海波. 再制造TBM主驱动装配关键工艺及齿轮副啮合质量检验技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 890-897.
[4]	张斌荣, 管会生, 谭孝锋, 廖江, 杨骁, 李霞. 基于MATLAB/Simulink的TBM边滚刀动力学模型及振动分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 833-839.
[5]	王明友, 侯少康, 刘耀儒, 金峰. TBM 豆砾石回填灌浆密实度对支护效果的影响研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 326-336.
[6]	段志伟, 杜立杰, 吕海明, 王家海, 刘海东, 富勇明. 基于主成分分析与BP神经网络的TBM围岩可掘性分级实时识别方法研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 379-388.
[7]	朱朋金, 赵康林, 肖利星. TBM侧向平移、空推新设备的研发及应用[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 417-425.
[8]	韩小亮. 敞开式TBM 主轴承外密封挡圈断裂脱落解决案例分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 393-397.
[9]	汪旭，孟露，程德胜，卢松. TBM施工隧道管片衬砌段回填注浆质量检测综合物探方法研究及应用[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 166-175.
[10]	张斌荣，管会生，赵昌盛，王默. 双模式TBM刀具破岩试验台有限元仿真分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 290-295.
[11]	司玉迪. 城市轨道交通隧道双护盾TBM过站施工技术[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 411-419.
[12]	王海军. 敞开式TBM空推步进技术在引松供水工程的应用[J]. 隧道建设, 2019, 39(9): 1500-1506.
[13]	刘飞香，于洋. 某隧洞工程TBM不良地质处置探究[J]. 隧道建设, 2019, 39(9): 1515-1522.
[14]	李晓晗. TBM集群化施工项目设备采购与施工过程管理模式探析——以辽宁重点输水工程为例[J]. 隧道建设, 2019, 39(9): 1523-1529.
[15]	卢松，汪旭，李苍松，丁建芳. 适于TBM施工的HSP法实时预报技术设计与实现[J]. 隧道建设, 2019, 39(8): 1255-1261.

TBM掘进刀具磨损实时监测技术及刀盘振动监测分析

Realtime Monitoring Technology for Wear of Cutters and Monitoring and Analysis of Cutterhead Vibration of TBM

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价