基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统及使用方法与流程

本发明涉及盾构领域，具体涉及一种基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统及使用方法。

背景技术：

1、在盾构的时候，渣土的渣土塌落度值直接体现了渣土的流塑性，因此需要检测渣土塌落度值。

2、中国专利公开了一种申请号为cn201811456321.7 的基于现场渣土状态的土压平衡盾构渣土改良参数修正方法，该方法以盾构机排出的渣土和现场使用的改良剂为渣土改良试验材料，进行现场坍落度试验，根据坍落度试验及渣土表观状态评价其流塑性状态；若渣土为过改良状态，则依据针对不同的渣土类型，采用调整盾构机注水量及泡沫注入量的方式进行改良；若渣土为欠改良状态，对渣土进行二次改良试验，直至渣土状态符合要求。

3、虽然该基于现场渣土状态的土压平衡盾构渣土改良参数修正方法能够根据盾构机的初始掘进参数及二次改良时水及泡沫的添加量，计算得到修正后的渣土改良参数值。但是该基于现场渣土状态的土压平衡盾构渣土改良参数修正方法仍然存在的缺点为：由于该方法不能直接计算出调节后每分钟水的注入量v，导致整个计算调节速度降低。

技术实现思路

1、本发明要提供一种基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统及使用方法，解决现有技术中不能直接计算出调节后每分钟水的注入量v的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、本发明首先公开了一种基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统，包括：渣土坍落度检测设备、人工输入设备以及盾构机控制设备；

4、渣土坍落度检测设备用于检测渣土塌落度值h以及析出水量y；

5、渣土坍落度检测设备输出端通信连接至盾构机控制设备；

6、盾构机控制设备记录盾构机的工作数据：盾构机平均掘进速x以及每分钟水的注入量v；

7、盾构机控制设备记录有若干组盾构数据，每组盾构数据均包括：渣土塌落度值h、析出水量y、盾构机平均掘进速x、每分钟水的注入量v以及每分钟泡沫的注入量p；

8、盾构机控制设备通过若干组盾构数据分析得到：渣土塌落度值h与指定数据的关系，指定数据为：析出水量y、盾构机平均掘进速x、每分钟水的注入量v以及每分钟泡沫的注入量p。

9、优选的是，盾构机控制设备包括：检测塌落度值判断模块以及注入决策模块；

10、检测塌落度值判断模块用于判断实时渣土塌落度值h是否在[hmin,hmax]范围内，hmin、hmax分别为渣土塌落度值最小值和渣土塌落度值最大值；

11、注入决策模块用于根据检测塌落度值判断模块的结果、析出水量y、盾构机平均掘进速x、每分钟水的注入量v以及每分钟泡沫的注入量p做出注入水和泡沫的决策。

12、优选的是，注入决策模块做出如下决策：

13、情况一：对于实时渣土塌落度值h在[hmin,hmax]范围内，则做出渣土符合要求的判断；

14、情况二：对于实时渣土塌落度值h大于hmax或小于hmin时，进行如下步骤：

15、s1、获得实时每分钟水的注入量、实时析出水量以及实时注入泡沫量，，，；

16、s2、判断实时渣土塌落度值h是大于hmax还是小于hmin；若小于hmin，则进行步骤s3；若大于hmax，则进行步骤s5；

17、s3、判断实时析出水量是否大于，若是，则下一次注入泡沫量，下一次注入水的量；若否，则进行步骤s4；

18、s4、进行下一次注入泡沫量和下一次注入水的量计算，计算步骤如下：

19、s41、计算设定析出水量，；

20、s42、计算平衡值，；

21、s43、将、代入分别代入公式一和公式二中的y和h，计算得到下一次注入泡沫量和下一次注入水的量；

22、（公式一）

23、（公式二）

24、式中，x为盾构机平均掘进速，均为常数；

25、s5、判断实时析出水量是否大于，若是，则下一次注入泡沫量，下一次注入水的量；若否，则进行步骤s6；

26、s6、进行下一次注入泡沫量和下一次注入水的量计算，计算步骤如下：

27、s61、计算设定析出水量，；

28、s62、计算平衡值，；

29、s63、将、代入分别代入公式一和公式二中的y和h，计算得到下一次注入泡沫量和下一次注入水的量；

30、（公式一）

31、（公式二）

32、式中，x为盾构机平均掘进速，均为常数。

33、优选的是，渣土坍落度检测设备包括：接水槽、承载平台、塌落定型筒、抬高驱动机构、渣土高度检测器、承接容器、安装架、水面高度检测器以及检测控制器；接水槽中心安装有承接平台，承接平台顶面位于水平方向上，承接平台顶面为检测面，检测面用于放置待检测渣土以及塌落定型筒；接水槽形成有导向水的承接平台；塌落定型筒外壁凸出抬高耳；在接水槽一侧安装有安装架，安装架上安装有抬高驱动机构，抬高驱动机构用于通过提高抬高耳抬高塌落定型筒，安装架上安装有渣土高度检测器，渣土高度检测器与抬高定型筒对准；在接水槽另一侧安装有承接容器，承接容器对准有水面高度检测器；水面高度检测器以及渣土高度检测器均连接至检测控制器，检测控制器通信连接至盾构机控制设备。

34、本发明还公开了一种盾构隧道智能施工辅助系统使用方法，包括如下步骤：

35、第一步、使用渣土坍落度检测设备检测渣土塌落度值h以及析出水量y；

36、第二步、盾构机控制设备中检测塌落度值判断模块接收渣土塌落度值h，并判断实时渣土塌落度值h是否在[hmin,hmax]范围内；

37、第三步，注入决策模块根据检测塌落度值判断模块的结果、析出水量y、盾构机平均掘进速x、每分钟水的注入量v以及每分钟泡沫的注入量p做出注入水的决策。

38、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

39、实现了根据盾构机平均掘进速x、析出水量y以及渣土塌落度值h直接计算出调节后每分钟水的注入量v，提高了调节的速度，符合现代社会的高效生产速度要求。

40、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统，其特征在于，包括：渣土坍落度检测设备、人工输入设备以及盾构机控制设备；

2.根据权利要求1所述的基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统，其特征在于，盾构机控制设备包括：检测塌落度值判断模块以及注入决策模块；

3.根据权利要求2所述的基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统，其特征在于，注入决策模块做出如下决策：

4.根据权利要求3所述的基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统，其特征在于，渣土坍落度检测设备包括：接水槽、承载平台、塌落定型筒、抬高驱动机构、渣土高度检测器、承接容器、安装架、水面高度检测器以及检测控制器；

5.盾构隧道智能施工辅助系统使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统及使用方法，该基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统包括：渣土坍落度检测设备、人工输入设备以及盾构机控制设备；渣土坍落度检测设备用于检测渣土塌落度值h以及析出水量y；渣土坍落度检测设备输出端通信连接至盾构机控制设备；盾构机控制设备记录盾构机的工作数据：盾构机平均掘进速x以及每分钟水的注入量v；盾构机控制设备记录有若干组盾构数据。该基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统及使用方法解决现有技术中不能直接计算出调节后每分钟水的注入量v的问题。技术研发人员：金大龙,袁大军,陈健,杨公标,舒计城,韩冰宇,王承震,安芳慧,杜昌言受保护的技术使用者：中铁十四局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20