CN114473875B - 基于磨料浆体tbm后混式磨料射流辅助破岩系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统及方法，系统包括：高压水供给装置、磨料浆体供给装置和后混式磨料射流喷头装置，所述高压水供给装置、磨料浆体供给装置分别和所述后混式磨料射流喷头装置连接。高压水供给装置为整个系统提供高压水；磨料浆体供给装置为整个系统供给磨料浆体；磨料浆体和高压水通过后混式磨料射流喷头装置混合，形成磨料射流，从而辅助TBM滚刀破岩。本发明采用渣浆泵泵送磨料浆体至后混式磨料射流喷头装置，克服了干燥磨料的长距离密封传输困难问题，便于工业化应用，且杜绝了大量空气吸入混合腔，提高了磨料射流的汇聚性，提高了磨料射流的切割效果和工作效率，从而可提高磨料射流的辅助破岩能力。

Description

基于磨料浆体TBM后混式磨料射流辅助破岩系统及方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统及方法。

背景技术

TBM应对超硬岩的破岩效率一直是困扰TBM应用的共性难题，随着TBM的应用越来越广泛，该问题也越来越凸显。为克服现有设备存在的短板和痛点，解决超硬岩条件下“掘不动、掘进慢”等问题，亟需从破岩原理上实现TBM技术突破。水射流破岩技术是一种利用高压水冲击岩石并诱导岩石发生损伤的一种破岩方法，由于其具有高效、无尘、低热和低振动等优势，高压水射流辅助破岩技术在石油钻探、矿山开采和隧道开挖等领域被广泛应用。目前高压水射流辅助TBM破岩工业应用的最大工作压力在270MPa左右，而当岩石强度超过250MPa时，高压水射流的辅助破岩作用大大减弱，甚至起不到辅助破岩的作用。因此，优化改进TBM高压水射流辅助破岩技术迫在眉睫。

高压水射流中加入一定数量的磨料微粒，可大大提高高压水射流的冲击能力。磨料射流技术已较为成熟，但如何将磨料射流系统耦合于TBM系统，实现协同控制和稳定运行，是一个关键问题。在本发明之前，中国专利“一种磨料射流辅助机械破岩系统及方法(ZL202011069014.0)”、“一种掘进机及其磨料射流辅助破岩装置(ZL 202011070045.8)”公开了一种磨料射流辅助TBM破岩的装置及系统，该系统将磨料罐放置于TBM滑车上，干燥的磨料需通过长距离的密封传输，才能到达刀盘中的射流喷嘴，长距离密封传输干燥的磨料是十分困难的。此外，后混式磨料射流中易吸入大量空气，造成磨料混合不均匀，射流汇聚性变差，从而影响射流的破岩效果。因此，如何将磨料射流系统有效耦合于TBM系统，实现工业化应用，是目前本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统及方法，用以解决背景技术提出的：将磨料罐放置于TBM滑车上，干燥的磨料需通过长距离的密封传输，才能到达刀盘中的射流喷嘴，长距离密封传输干燥的磨料十分困难的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，包括：高压水供给装置、磨料浆体供给装置和后混式磨料射流喷头装置，所述高压水供给装置、磨料浆体供给装置分别和所述后混式磨料射流喷头装置连接。

优选的，所述高压水供给装置包括依次连接的：水箱、水处理模块、高压泵组、高压管路、管接头、分流器；

所述磨料浆体供给装置包括：磨料浆体池、搅拌器、渣浆泵、调节阀、磨料浆体管路，所述磨料浆体池中设置搅拌器，所述渣浆泵入口连接所述磨料浆体池，所述渣浆泵出口经磨料浆体管路连接管接头；

所述管接头为双通道管接头，一个通道为高压水通道，连接所述高压管路，另一个通道为磨料浆体通道，连接所述磨料浆体管路。

优选的，所述水处理模块包括：过滤单元和软化水单元；

所述水箱、水处理模块、高压泵组、磨料浆体池、渣浆泵均设置于TBM滑车上；所述磨料浆体管路上设置调节阀；

所述管接头设置于TBM内铠固定端与旋转刀盘之间。

优选的，磨料浆体的配制方案为：用甲基纤维素高聚合物添加剂，其含量为2×104mg/L，溶解于水中，形成表观粘度为12700mPa·s的溶液；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm或75～106μm，磨料的质量浓度为105g/L；

或所述磨料浆体的配制方案为：高聚合物添加剂为聚丙烯酰胺，含量1.5×103mg/L，溶解于水中，制成的溶液表观粘度为1730～9300mPa·s；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm或75～106μm，磨料的质量浓度为105g/L。

优选的，所述后混式磨料射流喷头装置设置于TBM刀盘上，所述后混式磨料射流喷头装置包括：高压水射流喷嘴、磨料浆体进口、混合腔和磨料射流喷嘴；所述混合腔上开设有磨料浆体进口，所述高压水射流喷嘴和磨料射流喷嘴分别与所述混合腔连接，所述高压水射流喷嘴与所述高压水供给装置的出水端连接，所述磨料浆体进口与所述磨料浆体供给装置的出料端连接。

优选的，所述高压水射流喷嘴选用宝石喷嘴，喷嘴直径由高压水供给装置中高压泵组的压力和流量来确定；

所述混合腔的尺寸由高压水射流喷嘴的结构来确定，混合腔的长度取高压水射流喷嘴直径的30～40倍，所述磨料浆体进口进入所述混合腔；

所述磨料射流喷嘴直径取高压水射流喷嘴直径的3～5倍，同时大于磨料粒径的3倍以上；所述磨料射流喷嘴距掌子面的距离取40～50mm。

优选的，所述搅拌器设置有检测模块，用于检测所述搅拌器的搅拌叶片是否发生变形，检测步骤包括：

获取搅拌叶片在正常工作时的第一振动信号以及温度变化值；

将所述第一振动信号以及温度变化值确认为搅拌叶片的正常工作向量；

根据所述第一振动信号以及搅拌叶片在搅拌器不同功率下的转动参数构建叶片旋转模型；

利用所述叶片旋转模型确定搅拌叶片在正常工作时的振动频率变化范围；

检测所述搅拌器中的当前温度和第二振动信号，确认所述当前温度是否在搅拌叶片的正常工作向量的温度变化范围内，若是，确认工作温度正常，否则，确认工作温度异常；

获取所述第二振动信号的当前振动频率，确认所述当前振动频率是否在振动频率变化范围内，若是，确认搅拌叶片工作参数正常，否则，确认搅拌叶片工作参数异常；

当确认搅拌叶片工作参数异常时，根据当前振动频率的变化确定搅拌叶片的动态模量变化值；

根据搅拌叶片的面积预先设置多个轮廓点，获取每个轮廓点的点云特征数据；

根据每个轮廓点的点云特征数据构建搅拌叶片的第一点云特征矩阵；

测试搅拌叶片在动态模量变化下每个轮廓点的点云数据变化情况；并根据每个轮廓点的点云数据变化情况，确定每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数；

根据每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数，以及根据搅拌叶片的动态模量变化值确定每个轮廓点的点云数据变化值；

根据每个轮廓点的点云数据变化值构建搅拌叶片的第二点云特征矩阵；

对所述第一点云特征矩阵和第二点云特征矩阵进行差值计算，获取残差矩阵，对残差矩阵中的矩阵因子的变化度进行统计，若所述变化度大于等于预设阈值，确认搅拌叶片已经发生变形，若所述变化度小于所述预设阈值，确认搅拌叶片未发生变形。

优选的，所述系统还包括：评估模块，用于根据磨料射流喷嘴喷射的磨料射流的流量和喷射压力评估其是否堵塞，当确认是时计算搅拌器中搅拌叶片的目标转动速度并进行显示以使工作人员进行调节，其步骤包括：

检测磨料射流喷嘴的当前喷射压力和当前喷射流量；

根据所述当前喷射压力和当前喷射流量计算出磨料射流喷嘴的当前阻塞系数：

其中，F表示为磨料射流喷嘴的当前阻塞系数，p表示为当前喷射压力，p₁表示为标准喷射压力，e表示为自然常数，取值为2.72，Q表示为当前喷射流量，ρ₁表示为磨料浆体与高压水的混合物的密度，Q₁表示为标准喷射流量，ρ₂表示为磨料射流喷嘴内壁的材料密度，β表示为磨料浆体与高压水的混合物的附着系数，u表示为磨料射流喷嘴的空气流动指数；

确认所述当前阻塞系数是否大于等于预设阻塞系数，若是，确认需要加快搅拌速度，根据所述当前阻塞系数和搅拌叶片的最大转动速度计算出搅拌叶片的目标转动速度：

其中，v表示为搅拌叶片的目标转动速度，v′表示为搅拌叶片的最大转动速度，F₁表示为预设阻塞系数，lg表示为以10为底的对数，δ表示为搅拌器的搅拌效率，V₁表示为搅拌器中单次搅拌物的最大体积，V₂表示为搅拌器的内部体积，B表示为磨料浆体与高压水的混合物的期望粘稠度，B′表示为磨料浆体与高压水的混合物的当前粘稠度，θ表示为搅拌叶片转动的影响因子，τ表示为搅拌叶片的磨损系数；

将所述搅拌叶片的目标转动速度进行显示并发出调节提醒。

优选的，所述破岩系统还包括：磨料处理装置，所述磨料处理装置包括：

处理箱，所述处理箱内从上到下依次包括：筛选腔、驱动腔、第一处理腔，所述处理箱内还设置第二处理腔，第二处理腔设置在所述驱动腔左侧、且第二处理腔下端与所述第一处理腔上端左侧连通，所述第二处理腔上端与所述筛选腔左侧的第一出料口连通；

第一水平转轴，沿前后方向设置，且转动连接在所述驱动腔内；

第一转盘、第一锥齿轮，前后间隔的固定连接在所述第一水平转轴上，所述第一转盘外侧设置第一啮合齿；

分选网，与所述筛选腔内壁上下滑动连接，所述筛选腔内位于所述分选网下方右侧还设置第二出料口；

第一连接杆，上端连接有第一铰座，所述第一铰座与所述分选网下端连接，所述第一连接杆下端与所述第一转盘连接；

第一弹簧，上端与所述分选网下端固定连接，下端与所述筛选腔下端内壁固定连接；

第二水平转轴，与所述第二处理腔及所述驱动腔内壁转动连接，所述第二水平转轴左端贯穿至所述第二处理腔内；

第二锥齿轮，固定连接在所述第二水平转轴右端，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合传动；

竖直齿杆，上下滑动连接在所述驱动腔内，所述竖直齿杆与所述第一啮合齿啮合传动；

倒梯形块，固定连接在所述竖直齿杆下端；

第一固定块，固定连接在所述驱动腔内；

第一滑槽，设置在所述第一固定块上，所述第一滑槽沿左右方向水平布置；

两个第一滑块，滑动连接在所述第一滑槽内；

第二弹簧，两端分别与两个第一滑块固定连接；

两个第二连接杆，下端分别与两个第一滑块上端固定连接，所述第二连接杆上端固定连接有第一推动块，两个第一推动块相互靠近的一面均为第一斜面，所述第一斜面位于倒梯形块外侧，两个第一推动块的第一斜面相互靠近的一侧的高度低于相互远离的一侧的高度，所述第一斜面与倒梯形块外侧的第二斜面匹配；

两个第三竖直连接杆，上端分别转动连接在所述第一滑块下端，所述第一滑块上设置驱动所述第三竖直连接杆转动的第一驱动电机；

两个第一搅拌叶，分别固定连接在两个第三竖直连接杆下端；

第二搅拌叶，固定连接在所述第二水平转轴位于第一处理腔内的部分。

本发明还公开了一种上述任一项所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统的破岩方法，包括：

S1：开启所述高压水供给装置和所述磨料浆体供给装置；

水经水处理模块过滤、软化后，在高压泵组的作用下形成高压水，所述高压水经高压管路、管接头和分流器，进入后混式磨料射流装置；

磨料浆体池中的磨料、高聚合物添加剂和水，经搅拌器充分搅拌均匀后，通过渣浆泵泵送至管接头和分流器，进入所述后混式磨料射流装置，通过磨料浆体管路上的调节阀控制磨料浆体流量；

S2：进入所述后混式磨料射流喷头装置的高压水和磨料浆体在混合腔内混合，磨料浆体与高压水的混合物由磨料射流喷嘴喷出，形成磨料射流；

所述磨料射流冲击岩石形成切槽，为滚刀破岩提供自由面，辅助TBM滚刀破岩，同时磨料射流的水力劈裂作用使岩石内部产生裂纹。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的后混式磨料射流喷头装置的示意图；

图3为本发明的磨料处理装置的结构示意图；

图4为图3中A部位的局部放大示意图；

图5为本发明的第一疏通机构和过滤装置的结构示意图；

图6为图5中B部位的局部放大示意图。

图中：1、水箱；2、水处理模块；3、高压泵组；4、高压管路；5、管接头；6、分流器、7、磨料浆体池；71、池盖；72、第三出料口；8、搅拌器；81、第二驱动电机；82、竖直搅拌杆；83、第一连接支架；9、渣浆泵；10、磨料浆体管路；11、调节阀；12、后混式磨料射流喷头装置；13、TBM滑车；14、TBM刀盘；15、掌子面；16、高压水射流喷嘴；17、磨料浆体进口；18、混合腔；19、磨料射流喷嘴；20、磨料处理装置；201、处理箱；202、筛选腔；203、驱动腔；204、第一处理腔；205、第二处理腔；206、第一出料口；207、第一水平转轴；208、第一转盘；209、第一锥齿轮；210、分选网；211、第一连接杆；212、第一弹簧；213、第二水平转轴；214、第二锥齿轮；215、倒梯形块；216、第一固定块；217、第一滑槽；218、第一滑块；219、第二连接杆；220、第一推动块；221、第三竖直连接杆；222、第一搅拌叶；223、第二搅拌叶；224、第二弹簧；225、竖直齿杆；30、第一疏通机构；301、第一固定座；302、第一定滑轮；303、第二固定块；304、第一竖直安装板；305、第二固定座；306、第二定滑轮；307、第一竖直移动杆；308、第一疏通块；309、第三弹簧；310、第一绕线轮；311、第一拉绳；312、第一移动块；40、过滤装置；401、过滤箱；402、第一过滤网；403、第四弹簧；404、第一竖直支架；405、第一水平安装板；406、第二移动块；407、第一水平支架；408、第一竖直转动杆；409、第三齿轮；410、凸块；411、第二水平安装板；412、第二水平支架；413、第二竖直移动杆；414、推动球；415、第五弹簧；416、第三竖直移动杆；417、第三定滑轮；418、第二拉绳；419、疏通杆；420、第三水平安装板；421、第四出料口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1：

本发明实施例提供了一种基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，包括：高压水供给装置、磨料浆体供给装置和后混式磨料射流喷头装置12(可设置为多个)，所述高压水供给装置、磨料浆体供给装置分别和所述后混式磨料射流喷头装置12连接。高压水供给装置为整个系统提供高压水；磨料浆体供给装置为整个系统供给磨料浆体；磨料浆体和高压水通过后混式磨料射流喷头装置混合，形成磨料射流，从而辅助TBM滚刀破岩。

优选的，所述高压水供给装置包括依次连接的：水箱1、水处理模块2、高压泵组3、高压管路4、管接头(可为旋转接头)5、分流器6；

所述磨料浆体供给装置包括：磨料浆体池7、搅拌器8、渣浆泵9、调节阀11、磨料浆体管路10，所述磨料浆体池7中设置搅拌器8，所述渣浆泵9入口连接所述磨料浆体池7，所述渣浆泵9出口经磨料浆体管路10连接管接头5；

所述管接头5为双通道管接头5，一个通道为高压水通道，连接所述高压管路4，另一个通道为磨料浆体通道，连接所述磨料浆体管路10。

所述水箱1用于为高压水供给装置提供水源，所述高压泵组3为水射流提供动力来源，高压泵选用超高压柱塞泵，多个高压泵并联组成高压泵组，高压泵组的最大输出压力为300MPa；所述管接头(可为旋转接头)5设置于TBM内铠固定端与旋转刀盘之间，可承受的最大水压力为300MPa，所述分流器6与管接头(可为旋转接头)5连接，将高压水射流分为若干条支流，分别流至对应的高压水射流喷嘴16。

磨料浆体经管接头(可为旋转接头)5，流入分流器6，分为若干条支流后，分别流至对应的后混式磨料射流喷头装置；

优选的，所述水处理模块2包括：过滤单元和软化水单元；

所述水箱1、水处理模块2、高压泵组3、磨料浆体池7、渣浆泵9均设置于TBM滑车13上；所述磨料浆体管路10上设置调节阀11，通过调节阀控制磨料浆体流量；

所述管接头5设置于TBM内铠固定端与旋转刀盘之间。

优选的，所述磨料浆体的配制方案为：用甲基纤维素高聚合物添加剂，其含量为2×104mg/L，溶解于水中，形成表观粘度为12700mPa·s的溶液；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm(即泰勒筛280～200目)或75～106μm(即泰勒筛200～150目)，磨料的质量浓度为105g/L；

或所述磨料浆体的配制方案为：高聚合物添加剂为聚丙烯酰胺，含量1.5×103mg/L，溶解于水中，制成的溶液表观粘度为1730～9300mPa·s；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm或75～106μm，磨料的质量浓度为105g/L。

优选的，所述后混式磨料射流喷头装置12设置于TBM刀盘14上，所述后混式磨料射流喷头装置12包括：高压水射流喷嘴16、磨料浆体进口17、混合腔18和磨料射流喷嘴19；所述混合腔18上开设有磨料浆体进口17，所述高压水射流喷嘴16和磨料射流喷嘴19分别与所述混合腔18连接，所述高压水射流喷嘴16与所述高压水供给装置的出水端(具体为所述分流器6的出水端)连接，所述磨料浆体进口17与所述磨料浆体供给装置的出料端(具体为所述分流器6的出料端)连接。

优选的，所述高压水射流喷嘴16选用宝石喷嘴，喷嘴直径由高压水供给装置中高压泵组3的压力和流量来确定，取0.53mm或0.74mm；

所述混合腔18的尺寸由高压水射流喷嘴16的结构来确定，混合腔18的长度取高压水射流喷嘴16直径的30～40倍，所述磨料浆体进口17进入所述混合腔18；

所述磨料射流喷嘴19直径取高压水射流喷嘴16直径的3～5倍，同时大于磨料粒径的3倍以上；

所述磨料射流喷嘴距掌子面(掌子面又称礃子面，是坑道施工中的一个术语。即开挖坑道(采煤、采矿或隧道工程中)不断向前推进的工作面)15的距离取40～50mm。

本发明还提供了一种基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统的破岩方法，包括：

S1：开启所述高压水供给装置和所述磨料浆体供给装置；

水经水处理模块2过滤、软化后，在高压泵组3的作用下形成高压水，所述高压水经高压管路4、管接头5和分流器6，进入后混式磨料射流装置；

磨料浆体池7中的磨料、高聚合物添加剂和水，经搅拌器8充分搅拌均匀后，通过渣浆泵9泵送至管接头5和分流器6，进入所述后混式磨料射流装置，通过磨料浆体管路10上的调节阀11控制磨料浆体流量；

S2：进入所述后混式磨料射流喷头装置12的高压水和磨料浆体在混合腔18内混合，磨料浆体与高压水的混合物由磨料射流喷嘴19喷出，形成磨料射流；

所述磨料射流冲击岩石形成切槽，为滚刀破岩提供自由面，辅助TBM滚刀破岩，同时磨料射流的水力劈裂作用使岩石内部产生裂纹，同时磨料射流的水力劈裂作用使岩石内部产生裂纹，进一步加快了滚刀破岩过程中裂纹的萌生与扩展，从而实现TBM破岩效率的提高。

上述技术方案的有益效果为：

1)本发明提供的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统及方法，可实现磨料射流与TBM滚刀联合破岩，解决超硬岩条件下TBM“掘不动、掘进慢”的问题，提高TBM掘进效率，是隧道施工领域的一大创新。

2)本发明提供的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统及方法，采用渣浆泵泵送磨料浆体至后混式磨料射流喷头装置，克服了干燥磨料的长距离密封传输困难问题，便于工业化应用，且杜绝了大量空气吸入混合腔，提高了磨料射流的汇聚性，提高了磨料射流的切割效果和工作效率，从而可提高磨料射流的辅助破岩能力。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述搅拌器8设置有检测模块，用于检测所述搅拌器8的搅拌叶片是否发生变形，检测步骤包括：

获取搅拌叶片在正常工作时的第一振动信号以及温度变化值；

将所述第一振动信号以及温度变化值确认为搅拌叶片的正常工作向量；

根据所述第一振动信号以及搅拌叶片在搅拌器8不同功率下的转动参数构建叶片旋转模型；

利用所述叶片旋转模型确定搅拌叶片在正常工作时的振动频率变化范围；

检测所述搅拌器8中的当前温度和第二振动信号，确认所述当前温度是否在搅拌叶片的正常工作向量的温度变化范围内，若是，确认工作温度正常，否则，确认工作温度异常；

获取所述第二振动信号的当前振动频率，确认所述当前振动频率是否在振动频率变化范围内，若是，确认搅拌叶片工作参数正常，否则，确认搅拌叶片工作参数异常；

当确认搅拌叶片工作参数异常时，根据当前振动频率的变化确定搅拌叶片的动态模量变化值；

根据搅拌叶片的面积预先设置多个轮廓点，获取每个轮廓点的点云特征数据；

根据每个轮廓点的点云特征数据构建搅拌叶片的第一点云特征矩阵；

测试搅拌叶片在动态模量变化下每个轮廓点的点云数据变化情况；并根据每个轮廓点的点云数据变化情况，确定每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数；

根据每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数，以及根据搅拌叶片的动态模量变化值确定每个轮廓点的点云数据变化值；

根据每个轮廓点的点云数据变化值构建搅拌叶片的第二点云特征矩阵；

对所述第一点云特征矩阵和第二点云特征矩阵进行差值计算，获取残差矩阵，对残差矩阵中的矩阵因子的变化度进行统计，若所述变化度大于等于预设阈值，确认搅拌叶片已经发生变形，若所述变化度小于所述预设阈值，确认搅拌叶片未发生变形。

上述技术方案的有益效果为：通过根据搅拌叶片的轮廓点的点云特征数据和动态模量的变化来评估其是否变形可以从搅拌叶片的工作参数来进行直接评估，相比于现有技术中通过安装摄像头拍摄图像检测来说更加合理化，降低了成本的同时也提高了搅拌叶片的工作效率，进一步地，通过根据矩阵因子判断的方式可以从搅拌叶片的隐藏特征参数来更加合理准确地确定其是否变形，提高了判断的准确性。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，所述系统还包括：评估模块，用于根据磨料射流喷嘴19喷射的磨料射流的流量和喷射压力评估其是否堵塞，当确认是时计算搅拌器8中搅拌叶片的目标转动速度并进行显示以使工作人员进行调节，其步骤包括：

检测磨料射流喷嘴19的当前喷射压力和当前喷射流量；

根据所述当前喷射压力和当前喷射流量计算出磨料射流喷嘴19的当前阻塞系数：

其中，F表示为磨料射流喷嘴19的当前阻塞系数，p表示为当前喷射压力，p₁表示为标准喷射压力，e表示为自然常数，取值为2.72，Q表示为当前喷射流量，ρ₁表示为磨料浆体与高压水的混合物的密度，Q₁表示为标准喷射流量，ρ₂表示为磨料射流喷嘴19内壁的材料密度，β表示为磨料浆体与高压水的混合物的附着系数，u表示为磨料射流喷嘴19的空气流动指数；

确认所述当前阻塞系数是否大于等于预设阻塞系数，若是，确认需要加快搅拌速度，根据所述当前阻塞系数和搅拌叶片的最大转动速度计算出搅拌叶片的目标转动速度：

其中，v表示为搅拌叶片的目标转动速度，v′表示为搅拌叶片的最大转动速度，F₁表示为预设阻塞系数(理论阻塞系数)，lg表示为以10为底的对数，δ表示为搅拌器8的搅拌效率，V₁表示为搅拌器8中单次搅拌物的最大体积，V₂表示为搅拌器8的内部体积，B表示为磨料浆体与高压水的混合物的期望粘稠度，B′表示为磨料浆体与高压水的混合物的当前粘稠度，θ表示为搅拌叶片转动的影响因子，取值为0.1，τ表示为搅拌叶片的磨损系数，取值为大于0小于1；

将所述搅拌叶片的目标转动速度进行显示并发出调节提醒。

上述技术方案的有益效果为：通过计算磨料射流喷嘴的当前阻塞系数可以及时判断出磨料射流喷嘴是否发生堵塞情况，无需人工进行排查，有效地提高了工作效率，进一步地，通过计算出搅拌叶片的目标转动速度可以智能化地确定磨料浆体与高压水的混合物在何种粘稠状态下才不会造成堵塞，进而可以有效地避免后续磨料射流喷嘴的堵塞情况的发生，进一步地提高了工作效率。

实施例4

在实施例1-3中任一项的基础上，如图3-4所示，

所述破岩系统还包括：磨料处理装置20，所述磨料处理装置20包括：

处理箱201，所述处理箱201内从上到下依次包括：筛选腔202、驱动腔203、第一处理腔204，所述处理箱201内还设置第二处理腔205，第二处理腔205设置在所述驱动腔203左侧、且第二处理腔205下端与所述第一处理腔204上端左侧连通，所述第二处理腔205上端与所述筛选腔202左侧的第一出料口206连通；

第一水平转轴207，沿前后方向设置，且转动连接在所述驱动腔203内；

第一转盘208、第一锥齿轮209，前后间隔的固定连接在所述第一水平转轴207上，所述第一转盘208外侧设置第一啮合齿；

分选网210，与所述筛选腔202内壁上下滑动连接，所述筛选腔202内位于所述分选网210下方右侧还设置第二出料口，所述分选网上端为左低右高的第三斜面；

第一连接杆211，上端连接有第一铰座，所述第一铰座与所述分选网210下端连接，所述第一连接杆211下端与所述第一转盘208连接；

第一弹簧212，上端与所述分选网210下端固定连接，下端与所述筛选腔下端内壁固定连接；

第二水平转轴213，与所述第二处理腔205及所述驱动腔203内壁转动连接，所述第二水平转轴213左端贯穿至所述第二处理腔205内；

第二锥齿轮214，固定连接在所述第二水平转轴213右端，所述第二锥齿轮214与第一锥齿轮209啮合传动；

竖直齿杆225，上下滑动连接在所述驱动腔203内，所述竖直齿杆225与所述第一啮合齿啮合传动；

倒梯形块215，固定连接在所述竖直齿杆225下端；

第一固定块216，固定连接在所述驱动腔203内；

第一滑槽217，设置在所述第一固定块216上，所述第一滑槽217沿左右方向水平布置；

两个第一滑块218，滑动连接在所述第一滑槽217内；

第二弹簧224，两端分别与两个第一滑块218固定连接；

两个第二连接杆219，下端分别与两个第一滑块218上端固定连接，所述第二连接杆219上端固定连接有第一推动块220，两个第一推动块220相互靠近的一面均为第一斜面，所述第一斜面位于倒梯形块215外侧，两个第一推动块220的第一斜面相互靠近的一侧的高度低于相互远离的一侧的高度，所述第一斜面与倒梯形块215外侧的第二斜面匹配；

两个第三竖直连接杆221，上端分别转动连接在所述第一滑块下端，所述第一滑块上设置驱动所述第三竖直连接杆221转动的第一驱动电机；

两个第一搅拌叶222，分别固定连接在两个第三竖直连接杆221下端；

第二搅拌叶223，固定连接在所述第二水平转轴213位于第一处理腔204内的部分。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：待分选的磨料进入所述筛选腔202，落入至所述分选网210上，筛选后的符合要求(粒径要求)的磨料落入所述分选网210下方的筛选腔202内，通过第二出料口排出；

粒径不符合要求的磨料(或者大块粘连的磨料)停留在所述分选网210上端，当分选网210上端的磨料过多，在磨料的重力作用下，带动所述分选网210向下移动至所述分选网210的第三斜面左端与所述第一出料口206连通，由于上述第三斜面的倾斜，使得分选网210上端的磨料落入至所述第二处理腔205内；其中，配合所述分选网210上端的磨料的重力以及所述第一弹簧212，使得分选网210可上下移动，通过第一连接杆211的作用可带动第一转盘208旋转，从而第一水平转轴207旋转(可选的，还可在驱动腔203内设置电机，用于驱动所述第一水平转轴207转动，通过第一连接杆211带动分选网210上下移动)，第一水平转轴207旋转使得通过第一锥齿轮209和第二锥齿轮214的啮合，带动第二水平转轴213转动，从而使得第二搅拌叶223(或破碎叶)对落入第二处理腔205的磨料进行一次打散(或破碎)处理，然后磨料进入第一处理腔204；

其中，第一转盘208旋转时，通过第一啮合齿可带动竖直齿杆上下移动，竖直齿杆向下移动时，倒梯形块215外侧的第二斜面与第一斜面接触，推动两个第一斜面(两个第一推动块220)相互远离，该过程中两个第一滑块218在第一滑槽217内相互远离运动，用于对运动进行导向；当竖直齿杆向上移动时，配合第二弹簧224，使得两个第一滑块218相互靠近运动；通过第一驱动电机驱动可带动第三竖直连接杆221及其上的第一搅拌叶222(或破碎叶)旋转进行二次打散(或破碎)处理；两个第一滑块218的水平运动可实现对对第一处理腔204内磨料进行水平摊开(水平移动分散)，同时可调节第一滑块218上连接的第一搅拌叶222的作用范围，以加快对磨料的分散；

最终经过第一处理腔204处理的磨料，再通过分选网210进行分选；

上述技术方案可实现对磨料的分选及同步二次处理，且驱动部件少，便于控制。

实施例5

在实施例1-4中任一项的基础上，如图5-6所示，磨料浆体池7上端设置池盖71，所述搅拌器8设置所述池盖71上，所述搅拌器8包括：第二驱动电机81，所述第二驱动电机通过若干第一连接支架83安装在所述池盖71上方；竖直搅拌杆82，与所述池盖71转动连接，且竖直搅拌杆82与所述第二驱动电机81的输出轴固定连接，所述竖直搅拌杆82伸入所述磨料浆体池7内，所述竖直搅拌杆82位于磨料浆体池7部分设置有第三搅拌叶，所述磨料浆体池7左侧下端固定设置第三出料口72；

所述磨料浆体供给装置还包括：第一疏通机构30，所述第一疏通机构30包括：

第一固定座301，固定连接在所述池盖71上，且位于第二驱动电机81左侧，所述第一固定座301上设置第一定滑轮302；

第二固定块303，固定连接在所述磨料浆体池7左侧外壁，所述第二固定块303一侧固定连接有第一竖直安装板304；

若干第二固定座305，上下间隔的设置在所述第一竖直安装板304左侧，所述第一固定座301上设置第二定滑轮306；

第一移动块312，与所述磨料浆体池7左侧壁上下滑动连接；

第一竖直移动杆307，连接在所述第一移动块312下端(其中，第一竖直移动杆还可转动连接在第一移动块下端，并由驱动电机驱动旋转，从而实现疏通杆可上下疏通以及旋转疏通)，所述第一竖直移动杆307下端贯穿所述磨料浆体池7左侧上端至所述第三出料口72上方；

第一疏通块308，连接在所述第一竖直移动杆307下端；

第三弹簧309，套接在所述第一竖直移动杆307上，所述第三弹簧309两端分别与所述第一移动块312及所述磨料浆体池7左侧上端固定连接；

第一绕线轮310，固定连接在所述竖直搅拌杆82上部、且位于池盖71上方；

第一拉绳311，缠绕在所述第一绕线轮310上，所述第一拉绳311一端与所述第一绕线轮310固定连接，所述第一拉绳311另一端依次穿过第一定滑轮302、第二定滑轮306后与所述第一移动块312固定连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：第二驱动电机81用于驱动竖直搅拌杆82对磨料浆体池7进行搅拌，搅拌后的磨料通过第三出料口72排出，另外竖直搅拌杆82转动时，带动绕线轮旋转，从而实现对第一拉绳311的收放，第一拉绳311配合第三弹簧309，从而使得第一移动块312上下运动，通过第一定滑轮302、第二定滑轮306可用于对拉绳的运动进行导向，便于将绕线轮的水平转动转换为通过第一拉绳311带动第一移动块312上下运动，同时第一移动块312滑动连接在所述磨料浆体池7左侧壁可进一步对第一移动块312的运动进行导向；

第一移动块312上下运动可带动第一移动杆上下运动，从而带动第一疏通块308上下运动，对第三出料口72进行疏通，避免第三出料口72堵塞影响排料。

上述技术方案，在实现搅拌磨料的同时还可实现对第三出料口72的疏通，更便于使用。

实施例6

在实施例1-5中任一项的基础上，如图5-6所示，所述磨料浆体池7设置第三出料口72，所述磨料浆体供给装置还包括：过滤装置40，所述渣浆泵9的入口通过过滤装置40与所述第三出料口72连接；

所述过滤装置40的进料口与所述第三出料口72连通，所述过滤装置40的第四出料口421与渣浆泵9的入料口连接；

所述过滤装置40包括：

过滤箱401，所述过滤箱401内设置：

第一过滤网402，所述第一过滤网402与所述过滤箱401内壁上下滑动连接；

若干第四弹簧403，所述第四弹簧403两端分别与所述第一过滤网402及所述过滤箱401上端内壁固定连接；

第一竖直支架404，固定连接在所述过滤箱401上端；

第一水平安装板405，固定连接在所述第一竖直支架404上端；

第二移动块406，左右滑动连接在所述第一水平安装板405下端，所述第二移动块406前侧设置第二啮合齿；

第一水平支架407，固定连接在所述过滤箱401左侧外壁上部；

第一竖直转动杆408，与所述第一水平支架407转动连接，所述第一竖直转动杆408上端固定连接有第三齿轮409，所述第三齿轮409与所述第二啮合齿啮合传动；

第二水平安装板411，固定连接在所述第一竖直转动杆408下端，所述第二水平安装板411下端周侧设置若干凸块410(凸块下端可为如图5的弧形)；

第二水平支架412，固定连接在所述过滤箱401左侧外壁下部；

第二竖直移动杆413，滑动贯穿所述第二水平支架412，且第二竖直移动杆413上端设置推动球414，所述第二竖直移动杆413下端固定连接第三水平安装板420，所述第三水平安装板420与所述过滤箱401左侧外壁上下滑动连接；

第五弹簧415，套接在第二竖直移动杆413上，所述第五弹簧415两端分别与所述第二水平支架412及所述第三水平安装板420固定连接；

第三竖直移动杆416，上端与所述第三水平安装板下端转动连接，所述第三竖直移动杆416下端可伸入所述第四出料口421内，所述第三竖直移动杆416下端固定连接有疏通杆419，所述第三水平安装板上设置驱动所述第三竖直移动杆转动的第三驱动电机；

第三定滑轮417，连接在所述第一竖直支架404右侧；

第二拉绳418，一端与所述第二移动块406固定连接，另一端绕过所述第三定滑轮417后与所述第一过滤网402固定连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过磨料浆体池7搅拌后的磨料首先通过第三出料口72进入过滤装置40进行过滤后再通过渣浆泵9输送，避免堵塞渣浆泵9。

其中，磨料浆体进入过滤装置40的进料口，然后落至所述第一过滤网402上，进行过滤，可过滤磨料浆体中杂质(如大颗粒杂质)，在磨料浆体的不同冲击力作用下(也可控制在需要疏通第四出料口421时，调节冲击力(如调解第三出料口72流量))同时配合第四弹簧403，使得第一过滤网402在过滤箱401内上下移动，且第一过滤网402上下运动(抖动)可加快过滤，同时从而第一过滤网402上下运动通过第二拉绳418带动第二移动块406在第一水平安装板405上上下左右运动，通过第二啮合齿和第三齿轮409的啮合，带动第一竖直转动杆408转动，从而使得第二水平安装板411及其上的凸块410转动，当凸块410转动至推动球414正上方时，可推动推动球414向下运动，同时配合第五弹簧415的复位作用，使得推动球414及第二竖直移动杆413上下移动，从而使得第三水平安装板420及第三竖直移动杆416上下运动，第三竖直移动杆416带动疏通杆419在第四出料口421内上下移动以疏通第四出料口421，同时可启动第三驱动电机，带动第三竖直移动杆416及疏通杆419旋转，以加快疏通。

上述技术方案可通过磨料的不同冲击力实现加快过滤以及对第四出料口421的疏通，通过过滤以及疏通以保证输入渣浆泵9的磨料浆体的质量，避免堵塞渣浆泵9。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，包括：高压水供给装置、磨料浆体供给装置和后混式磨料射流喷头装置(12)，所述高压水供给装置、磨料浆体供给装置分别和所述后混式磨料射流喷头装置(12)连接；

所述高压水供给装置包括依次连接的：水箱(1)、水处理模块(2)、高压泵组(3)、高压管路(4)、管接头(5)、分流器(6)；

所述磨料浆体供给装置包括：磨料浆体池(7)、搅拌器(8)、渣浆泵(9)、调节阀(11)、磨料浆体管路(10)，所述磨料浆体池(7)中设置搅拌器(8)，所述渣浆泵(9)入口连接所述磨料浆体池(7)，所述渣浆泵(9)出口经磨料浆体管路(10)连接管接头(5)；

所述管接头(5)为双通道管接头(5)，一个通道为高压水通道，连接所述高压管路(4)，另一个通道为磨料浆体通道，连接所述磨料浆体管路(10)；

所述搅拌器(8)设置有检测模块，用于检测所述搅拌器(8)的搅拌叶片是否发生变形，检测步骤包括：

获取搅拌叶片在正常工作时的第一振动信号以及温度变化值；

将所述第一振动信号以及温度变化值确认为搅拌叶片的正常工作向量；

根据所述第一振动信号以及搅拌叶片在搅拌器(8)不同功率下的转动参数构建叶片旋转模型；

利用所述叶片旋转模型确定搅拌叶片在正常工作时的振动频率变化范围；

检测所述搅拌器(8)中的当前温度和第二振动信号，确认所述当前温度是否在搅拌叶片的正常工作向量的温度变化范围内，若是，确认工作温度正常，否则，确认工作温度异常；

获取所述第二振动信号的当前振动频率，确认所述当前振动频率是否在振动频率变化范围内，若是，确认搅拌叶片工作参数正常，否则，确认搅拌叶片工作参数异常；

当确认搅拌叶片工作参数异常时，根据当前振动频率的变化确定搅拌叶片的动态模量变化值；

根据搅拌叶片的面积预先设置多个轮廓点，获取每个轮廓点的点云特征数据；

根据每个轮廓点的点云特征数据构建搅拌叶片的第一点云特征矩阵；

测试搅拌叶片在动态模量变化下每个轮廓点的点云数据变化情况；并根据每个轮廓点的点云数据变化情况，确定每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数；

根据每个轮廓点的点云特征数据与搅拌叶片的动态模量变化之间的相关性系数，以及根据搅拌叶片的动态模量变化值确定每个轮廓点的点云数据变化值；

根据每个轮廓点的点云数据变化值构建搅拌叶片的第二点云特征矩阵；

对所述第一点云特征矩阵和第二点云特征矩阵进行差值计算，获取残差矩阵，对残差矩阵中的矩阵因子的变化度进行统计，若所述变化度大于等于预设阈值，确认搅拌叶片已经发生变形，若所述变化度小于所述预设阈值，确认搅拌叶片未发生变形。

2.根据权利要求1所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，所述水处理模块(2)包括：过滤单元和软化水单元；

所述水箱(1)、水处理模块(2)、高压泵组(3)、磨料浆体池(7)、渣浆泵(9)均设置于TBM滑车(13)上；所述磨料浆体管路(10)上设置调节阀(11)；

所述管接头(5)设置于TBM内铠固定端与旋转刀盘之间。

3.根据权利要求1所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，

磨料浆体的配制方案为：用甲基纤维素高聚合物添加剂，其含量为2×104mg/L，溶解于水中，形成表观粘度为12700mPa·s的溶液；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm或75～106μm，磨料的质量浓度为105g/L；

或所述磨料浆体的配制方案为：高聚合物添加剂为聚丙烯酰胺，含量1.5×103mg/L，溶解于水中，制成的溶液表观粘度为1730～9300mPa·s；磨料采用石榴石，粒径为53～57μm或75～106μm，磨料的质量浓度为105g/L。

4.根据权利要求1所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，所述后混式磨料射流喷头装置(12)设置于TBM刀盘(14)上，所述后混式磨料射流喷头装置(12)包括：高压水射流喷嘴(16)、磨料浆体进口(17)、混合腔(18)和磨料射流喷嘴(19)；所述混合腔(18)上开设有磨料浆体进口(17)，所述高压水射流喷嘴(16)和磨料射流喷嘴(19)分别与所述混合腔(18)连接，所述高压水射流喷嘴(16)与所述高压水供给装置的出水端连接，所述磨料浆体进口(17)与所述磨料浆体供给装置的出料端连接。

5.根据权利要求4所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，所述高压水射流喷嘴(16)选用宝石喷嘴，喷嘴直径由高压水供给装置中高压泵组(3)的压力和流量来确定；

所述混合腔(18)的尺寸由高压水射流喷嘴(16)的结构来确定，混合腔(18)的长度取高压水射流喷嘴(16)直径的30～40倍，所述磨料浆体进口(17)进入所述混合腔(18)；

所述磨料射流喷嘴(19)直径取高压水射流喷嘴(16)直径的3～5倍，同时大于磨料粒径的3倍以上；

所述磨料射流喷嘴(19)距掌子面(15)的距离取40～50mm。

6.根据权利要求4所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，所述系统还包括：评估模块，用于根据磨料射流喷嘴(19)喷射的磨料射流的流量和喷射压力评估其是否堵塞，当确认是时计算搅拌器(8)中搅拌叶片的目标转动速度并进行显示以使工作人员进行调节，其步骤包括：

检测磨料射流喷嘴(19)的当前喷射压力和当前喷射流量；

根据所述当前喷射压力和当前喷射流量计算出磨料射流喷嘴(19)的当前阻塞系数：

其中，F表示为磨料射流喷嘴(19)的当前阻塞系数，p表示为当前喷射压力，p₁表示为标准喷射压力，e表示为自然常数，取值为2.72，Q表示为当前喷射流量，ρ₁表示为磨料浆体与高压水的混合物的密度，Q₁表示为标准喷射流量，ρ₂表示为磨料射流喷嘴(19)内壁的材料密度，β表示为磨料浆体与高压水的混合物的附着系数，u表示为磨料射流喷嘴(19)的空气流动指数；

确认所述当前阻塞系数是否大于等于预设阻塞系数，若是，确认需要加快搅拌速度，根据所述当前阻塞系数和搅拌叶片的最大转动速度计算出搅拌叶片的目标转动速度：

其中，v表示为搅拌叶片的目标转动速度，v′表示为搅拌叶片的最大转动速度，F₁表示为预设阻塞系数，lg表示为以10为底的对数，δ表示为搅拌器(8)的搅拌效率，V₁表示为搅拌器(8)中单次搅拌物的最大体积，V₂表示为搅拌器(8)的内部体积，B表示为磨料浆体与高压水的混合物的期望粘稠度，B′表示为磨料浆体与高压水的混合物的当前粘稠度，θ表示为搅拌叶片转动的影响因子，τ表示为搅拌叶片的磨损系数；

将所述搅拌叶片的目标转动速度进行显示并发出调节提醒。

7.根据权利要求1所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统，其特征在于，所述破岩系统还包括：磨料处理装置(20)，所述磨料处理装置(20)包括：

处理箱(201)，所述处理箱(201)内从上到下依次包括：筛选腔(202)、驱动腔(203)、第一处理腔(204)，所述处理箱(201)内还设置第二处理腔(205)，第二处理腔(205)设置在所述驱动腔(203)左侧、且第二处理腔(205)下端与所述第一处理腔(204)上端左侧连通，所述第二处理腔(205)上端与所述筛选腔(202)左侧的第一出料口(206)连通；

第一水平转轴(207)，沿前后方向设置，且转动连接在所述驱动腔(203)内；

第一转盘(208)、第一锥齿轮(209)，前后间隔的固定连接在所述第一水平转轴(207)上，所述第一转盘(208)外侧设置第一啮合齿；

分选网(210)，与所述筛选腔(202)内壁上下滑动连接，所述筛选腔(202)内位于所述分选网(210)下方右侧还设置第二出料口，所述分选网(210)上端为左低右高的第三斜面；

第一连接杆(211)，上端连接有第一铰座，所述第一铰座与所述分选网(210)下端连接，所述第一连接杆(211)下端与所述第一转盘(208)连接；

第一弹簧(212)，上端与所述分选网(210)下端固定连接，下端与所述筛选腔(202)下端内壁固定连接；

第二水平转轴(213)，与所述第二处理腔(205)及所述驱动腔(203)内壁转动连接，所述第二水平转轴(213)左端贯穿至所述第二处理腔(205)内；

第二锥齿轮(214)，固定连接在所述第二水平转轴(213)右端，所述第二锥齿轮(214)与第一锥齿轮(209)啮合传动；

竖直齿杆(225)，上下滑动连接在所述驱动腔(203)内，所述竖直齿杆(225)与所述第一啮合齿啮合传动；

倒梯形块(215)，固定连接在所述竖直齿杆(225)下端；

第一固定块(216)，固定连接在所述驱动腔(203)内；

第一滑槽(217)，设置在所述第一固定块(216)上，所述第一滑槽(217)沿左右方向水平布置；

两个第一滑块(218)，滑动连接在所述第一滑槽(217)内；

第二弹簧(224)，两端分别与两个第一滑块(218)固定连接；

两个第二连接杆(219)，下端分别与两个第一滑块(218)上端固定连接，所述第二连接杆(219)上端固定连接有第一推动块(220)，两个第一推动块(220)相互靠近的一面均为第一斜面，所述第一斜面位于倒梯形块(215)外侧，两个第一推动块(220)的第一斜面相互靠近的一侧的高度低于相互远离的一侧的高度，所述第一斜面与倒梯形块(215)外侧的第二斜面匹配；

两个第三竖直连接杆(221)，上端分别转动连接在所述第一滑块下端，所述第一滑块上设置驱动所述第三竖直连接杆(221)转动的第一驱动电机；

两个第一搅拌叶(222)，分别固定连接在两个第三竖直连接杆(221)下端；

第二搅拌叶(223)，固定连接在所述第二水平转轴(213)位于第一处理腔(204)内的部分。

8.如权利要求1-7中任一项所述的基于磨料浆体的TBM后混式磨料射流辅助破岩系统的破岩方法，其特征在于，包括：

S1：开启所述高压水供给装置和所述磨料浆体供给装置；

水经水处理模块(2)过滤、软化后，在高压泵组(3)的作用下形成高压水，所述高压水经高压管路(4)、管接头(5)和分流器(6)，进入后混式磨料射流装置；

磨料浆体池(7)中的磨料、高聚合物添加剂和水，经搅拌器(8)充分搅拌均匀后，通过渣浆泵(9)泵送至管接头(5)和分流器(6)，进入所述后混式磨料射流装置，通过磨料浆体管路(10)上的调节阀(11)控制磨料浆体流量；

S2：进入所述后混式磨料射流喷头装置(12)的高压水和磨料浆体在混合腔(18)内混合，磨料浆体与高压水的混合物由磨料射流喷嘴(19)喷出，形成磨料射流；

所述磨料射流冲击岩石形成切槽，为滚刀破岩提供自由面，辅助TBM滚刀破岩，同时磨料射流的水力劈裂作用使岩石内部产生裂纹。

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