护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统研究

护盾式临时支护机器人是适应夹矸与片帮共存的大断面巷道智能掘进机器人系统的重要组成部分,其主要功能是为实现“掘支并行”作业提供安全可靠的工作空间。为加强护盾式临时支护机器人推移行驶过程中对围岩的安全稳定支护,根据护盾式临时支护机器人结构、工作环境与作业需求,建立其带压行驶的推移量与支护力数学模型及带压行驶动力学模型,设计了护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统。该系统主要由支护液压系统、行驶液压系统组成:静态支护时,支护液压系统需时刻输出大于上盾体自身重力的支护力,行驶液压系统处于待机状态;带压行驶时,支护液压系统和行驶液压系统同时工作,在保证临时支护机器人“减压不离顶”的同时,与顶板时刻带压并稳步前移。提出了基于模糊PID的护盾式临时支护机器人带压行驶精准控制方法:通过集成在推移油缸上的位移传感器与液压回路中的压力传感器实时采集临时支护机器人的压力与位移信号,用于反映临时支护机器人带压行驶途中支护力和行驶位移的变化情况,并根据支护力和推移量的误差和误差率,利用模糊PID算法对支护力和推移量的控制参数进行修正,实现基于模糊PID算法的带压行驶可靠控制。仿真与实验结果均表明,模糊PID控制的效果优于传统PID控制,在模糊PID控制下,护盾式临时支护机器人推移行驶过程中的支护力相对误差小于1%,行驶位移误差小于2 mm,且支护力和推移量控制响应速度快,保证了推移行驶过程中对围岩的安全稳定支护。

护盾式TBM破碎岩体洞段处理措施探讨

目前国内大部分隧洞工程在硬岩中施工多为开敞式TBM,在岩石较为单一的隧洞中施工较为顺利,而在地质较为复杂的地层中施工较为困难,施工工期往往以年为单位进行延误,虽然对设备及施工方案进行了多方的改进,但成效不大。因此在本工程的设计阶段,初步计划采用对护盾式TBM在硬岩中掘进,并对护盾式TBM在软弱破碎岩体洞段中处理措施进行探讨与分析。

护盾式TBM抱盾现象的形成机制与预测

主要针对护盾式TBM法施工隧洞掘进过程中发生的“洞抱盾”问题进行研究,分析了围岩变形等因素造成TBM抱盾的成生机制,提出了预测方法与风险评估思路,用于前期勘察设计阶段的TBM抱盾卡机预测和评价。

基于模糊综合评判的护盾式TBM施工围岩稳定性分类

针对传统分类方法难以对围岩稳定性进行评价的问题,以护盾式全断面隧掘进机(TBM)施工隧洞的围岩稳定性评价为目标,在研究护盾式TBM施工特点的基础上,参照国内、外常用的围岩分类方法,选择了岩石的回弹值、刀盘推力、刀盘扭矩、片状岩渣含量、地下水渗流量和最大主应力与洞轴线的夹角作为围岩稳定性评判因素。采用模糊综合评判方法,建立围岩稳定性多因素评判模型,通过确定评判因素的权重向量选取隶属函数,进而对围岩稳定性进行定量评判,并将之应用到某工程双护盾TBM施工的围岩稳定性评判中。结果表明:序号1、2、3和4洞段对应的较稳定、较稳定、局部稳定性差和不稳定的最大隶属度分别为0.494、0.403、0.388、0.442,分别对应Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类围岩;模糊综合评判方法合理,评判结果较为可靠。研究成果对护盾式TBM施工的围岩稳定性评价、围岩分类及支护方式选择等具有参考价值。

盾式填料厌氧处理豆制品废水的试验研究

报道填充盾式填料的上流式厌氧滤器,处理经预酸化的豆制品废水的试验结果。研究表明,在发酵温度为35℃、进水COD浓度为10000mg/L的条件下,系统的有效容积负荷率达13.2kgCOD/m^3.d,COD去除率为86％,相应的水力停留时间为18.5h。盾式填料由于其结构特性,在厌氧滤器中能避免软性纤维填料的成团结块问题,使反应器具有较好的有机物去除率和运行稳定性。

填充盾式纤维填料和无填料的UBF厌氧反应器处理味精废水的对比试验研究

本研究采用填充盾式纤维填料和无填料的两个ＵＢＦ厌氧反应器进行味精废水处理的对比试验。结果表明，在３５℃、有机负荷相同情况下，填充盾式纤维填料的ＵＢＦ反应的有机物去除率、甲烷产气率等工艺性能参数均优于无填料的ＵＢＦ反应器。

煤矿护盾式掘进机器人系统精确定位研究

目前煤矿井下掘进装备定位方法大多采用机器视觉、里程计、全站仪等单一的辅助测量方式与惯导组合测量来抑制惯导解算随时间所产生的位置累计误差,但是单一的辅助测量方式易受井下环境的影响,位置测量存在一定的误差,从而导致与惯导组合测量方法的精度降低。针对上述问题,以煤矿护盾式掘进机器人系统为研究对象,提出了一种捷联惯导+数字全站仪+位移传感器的组合定位方法。首先采用捷联惯导解算出掘进机器人的位置与姿态角参数;然后利用数字全站仪测量的掘进机器人位置信息与位移传感器推算的掘进机器人位置信息对捷联惯导解算出的位置信息进行反馈修正,以减小惯导随时间所产生的位置累计误差;最后利用基于联邦滤波器的多信息融合算法将捷联惯导解算出的位置及姿态角信息、全站仪测量得到的位置信息及位移传感器推算得到的位置信息进行融合,从而得到掘进机器人准确的位姿信息。仿真及工业性试验结果表明:该组合定位方法能够很好地抑制纯惯导位置解算误差累计,实现煤矿护盾式掘进机器人的精确定位,x轴和y轴方向上的位置误差分别控制在±0.03 m和±0.02 m,满足井下掘进工作面要求。

护盾式智能掘进系统截割机器人截割能力研究

为研究全断面滚筒截割在不同硬度煤岩掘进截割过程中截割力变化规律及截割力与煤岩硬度的相互关系,攻克煤矿巷道护盾式智能掘进机器人系统截割控制难题,以护盾式智能掘进系统中的截割机器人为研究对象,采用理论分析、系统仿真和现场试验等相结合的方法,研究护盾式智能掘进系统截割机器人截割能力。结果表明:当截割速度及截割深度一定时,截割力随煤岩硬度增大而增大;当截割煤岩硬度及截割速度不变时,截割机器人的截割力随截割深度的增加而增大,且截割速度、煤岩硬度不变时,可得到截割机器人的最大截割深度;截割机器人截割试验结果与仿真结果保持一致,对比误差在较小范围内。证明仿真研究方法可用于截割机器人截割作业控制的研究,来确定截割机器人的截割能力,为煤矿巷道快速掘进截割提供理论依据。

盾式纤维填料生化处理性能的试验研究

本文叙述了盾式纤维填料和半软性填料的平行生化试验研究。结果表明:在同样处理效果(COD去除率≥90％)下,盾式纤维填料的生化处理负荷较高,可达7kgCOD/m^3·d,是一种经济、高效和生化性能良好的新型填料。

护盾式TBM施工隧洞豆砾石吹填过程模拟研究

豆砾石吹填是TBM施工中非常重要的一道工序,研究吹填过程对分析填充层质量和优化吹填工艺具有一定的工程应用价值。借助PFC在离散体研究方面的优势对豆砾石吹入过程进行多方案模拟,并进行豆砾石的受力运动分析,探究填充层内豆砾石的分布特征及其影响因素。结果表明:依次吹填管片环中部80°、上部160°、顶部180°(补吹)吹填孔,填充层呈4段分布,其中0°~45°和75°~135°区间,粒径不同的颗粒分层分布严重,大颗粒分别靠近管片侧和围岩侧,45°~75°区间存在局部颗粒分层分布现象,135°~180°区间存在吹填不密实的问题;分层分布现象受吹入豆砾石颗粒的粒径组合、表面摩擦系数、所受压力大小等因素的影响;通过改变吹填孔位置和新增吹填孔,控制各孔的填充范围,进而降低颗粒在该范围填充完成前受到的压力,再采用阶梯吹填法吹填,能显著缩小分层分布区且使颗粒分布更为规整。吹填孔的填充范围应控制在45°内,但顶部吹填孔易发生堵塞,不宜用做大量颗粒吹填,因此具体部位吹填孔的填充范围需进一步研究。此研究成果可为工程吹填方案设计提供一定的参考。

复合盾式机构在软地层掘进中应用的进展

O 引言松软含水的不稳定地层在隧道掘进中最具有挑战性。在这种地层中掘进成本高;尤其在城区内,地面和邻近的地下结构对地层的移动极其敏感,因此地层的沉降十分危险。安全掘进要求对含水量和稳定性加以控制,或者给软地层以连续的支护。

护盾式全断面岩石掘进机——全断面岩石掘进机技术讲座之四

￥水利部信息研究所华北电力大学＠李仕森＠茅承觉＠叶定海护盾式全断面岩石掘进机（ＳｈｉｅｌｄｅｄｆｕｌｆａｃｅｒｏｃｋＴＢＭ）是在整机外围设置与机器直径相一致的圆筒形保护结构以利于掘进破碎或复杂岩层的全断面岩石掘进机，简称护盾式掘进机。上一讲介绍的支撑式全断...

盾式填料的开发与研究

生物接触氧化法兼有活性污泥和生物膜法特点,具有管理简便,耐冲击负荷,处理效果及容积负荷率较高,污泥量小,没有膨胀问题,不产生二次污染等特点,所以,在污水处理领域已被广泛采用。填料作为微生物载体,它的好坏直接影响和制约着处理效果。一种理想的生物接触氧化池填料在技术上必需满足以下条件: 1.实际使用比表面积大; 2.气、水再分布能力强,氧的利用率高; 3.易挂膜,老化的生物膜易剥落; 4.不堵塞,有效使用周期长; 5.具有适合工艺条件的化学、物理性能; 6.价格便宜,运输安装方便。

护盾式TBM穿越断层破碎带岩机相互作用三维数值模拟研究

护盾式TBM掘进穿越断层破碎带时,围岩收敛变形过大易引起TBM卡机。文章以某输水隧洞工程为背景,采用FLAC3D进行数值模拟研究,探究TBM在穿越断层破碎带时机身所受摩阻力的变化特征,分析超前支护强度及超挖间隙等因素对护盾式TBM机身受力及卡机风险的影响规律。研究结果表明,护盾式TBM机身在软弱破碎地层中所受摩阻力是TBM掘进穿过该区域时卡机灾害发生的关键控制因素。机身处于断层破碎带时,护盾处围岩径向相对收敛变形达到0.16 m,超过预留变形,护盾所受的挤压力及前进摩阻力较高,护盾所受最大摩阻力约为108.71 MN。施加锚杆后洞周最大收敛位移减小了17.06%左右,说明锚杆支护作用对断层破碎带处洞周围岩变形影响显著。

HSP声波反射法在护盾式TBM施工隧道超前地质预报中的应用

本文以陕西省引红济石调水工程引水隧道IV标为例,采用中铁西南院研制的ZGS1610-3型智能工程探测声波仪及配套分析软件系统,总结了一些小直径护盾式TBM施工隧道超前地质预报的方法。

DSUC型双护盾式TBM明挖车站始发关键技术分析

DSCU型双护盾式TBM由明挖车站始发,需结合车站施工进度、机械参数等综合分析始发条件。文章对DSCU型双护盾式TBM明挖车站始发关键技术进行了分析,确定了从车站始发限界要求、车站预留孔洞大小、场地大小等原则。

护盾式TBM施工隧洞的衬砌管片选型综述

本文分析了国内外具有代表性的20余条采用护盾式TBM施工并进行管片衬砌的隧洞工程,归纳了常见的管片型式,分析总结了管片选型的因素,为以后采用护盾式TBM施工隧洞的管片选型提供借鉴。

“盾式避让”在圆圆沙警戒区船舶避让中的应用风险分析

圆圆沙警戒区是上海港船舶交通密度最大,船舶会遇态势最为复杂,航行风险最高的航行区域之一,多股船舶流交叉汇聚于此,因此极易发生船舶间碰撞事故,而此处又经常发生船舶结对出行的现象,这无疑又增加了圆圆沙警戒区的航行风险,所以进出船舶的避让问题成为了改善圆圆沙通航环境的关键一步。本文以北槽出口船"结对"出行会遇南槽进口船为例,通过对"盾式避让"避让法深度分析结对出行船存在的风险与利弊关系,并提出相关航行建议,从而为船舶安全通过圆圆沙警戒区提供参考。

护盾式硬岩掘进机在引洮供水工程中的应用

引洮供水工程隧洞地质条件恶劣,主要以上第三系N2L3砖红色互层状泥质粉细砂岩为主,含水量较少,围岩类别属Ⅳ、Ⅴ类。本工程采用1台单护盾和1台双护盾硬岩掘进机掘进,在开挖过程中遇到流沙、突泥突水、冒顶、大面积塌方、断层等不良地质,这种地质使用开敞式掘进机风险很大。护盾式硬岩掘进机通过盾体能够对围岩进行临时支护,防止围岩坍塌,采用管片快速支护来开挖围岩松软地层。2台硬岩掘进机在盾体防卡技术上也进行特殊设计,在引洮工程中得到成功应用,为TBM设备选型提供借鉴。

掘进坡度对地面出入式盾构法隧道结构受力变形的影响

为揭示地面出入式盾构法隧道掘进坡度对隧道结构纵向受力与变形分布规律的影响,依托上海市龙水南路过江隧道工程,建立三维有限元模型,对隧道结构力学行为规律进行分析。研究结果表明:1)作用于隧道的环向土压力受掘进坡度变化引起的埋深变化和土压力分解角度变化的共同作用;2)相同埋深下,随掘进坡度的增加,隧道结构竖向收敛变形逐渐减小,但纵向收敛变形差异加剧;3)掘进坡度的增加使得隧道结构环向受力更为均匀,并逐渐趋于静水压力状态;4)环间刚度不同将提升掘进坡度对隧道纵向差异收敛变形的影响。本文研究成果可为地面出入式盾构隧道在不同掘进坡度下的衬砌形变控制提供一定的借鉴与参考。