CN112129815B - 一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统，涉及盾构施工与实验测量技术领域，包括容积盒，所述容积盒上表面插设有下料斗，所述下料斗下端向外翻开，所述容积盒上部内壁挂在所述下料斗下端，所述容积盒上部内壁与所述下料斗下端向外翻开位置的上表面之间固定安装有质量仪；所述容积盒内部上方活动设置有盖板，所述容积盒内部下方活动设置有底板，所述容积盒内部侧壁上镶嵌有电容式含水率检测仪；有益效果在于：通过设置容积盒、质量仪和电容式含水率检测仪实时监测，及时反馈前方地层的岩土特征及含水率特征，能够及时为盾构掘进提供前方地层参数，改变盾构盲目施工的难题，使盾构施工具有透明化、稳定化和已掌握化。

Description

一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统

技术领域

本发明涉及盾构施工与实验测量技术领域，特别是涉及一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统。

背景技术

盾构在掘进过程中由于地层级配和含水率的不准确测量，导致了掘进参数波动过大，造成盾构掘进过程中出现超挖欠挖甚至出现地表沉陷和隆起问题，在以往的盾构掘进过程中岩碴取样分析和盾构实时掘进具有5～7小时的时间误差，造成盾构施工具有盲目性，往往出现掘进在前实验在后的情况，且螺旋输送机中都没有装有含水率检测装置，造成膨润土和泡沫注入具有滞后性，严重影响了施工的安全。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种及时反馈前方地层的岩土体特征及含水率特征、能够及时的为盾构掘进提供前方地层参数、改变盾构盲目施工的难题、使盾构施工具有透明化、稳定化和已掌握化的双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统，包括容积盒，所述容积盒上表面插设有下料斗，所述下料斗下端向外翻开，所述容积盒上部内壁挂在所述下料斗下端，所述容积盒上部内壁与所述下料斗下端向外翻开位置的上表面之间固定安装有质量仪；所述容积盒底部开口；所述容积盒内部上方活动设置有盖板，所述容积盒内部下方活动设置有底板，所述容积盒内部侧壁上镶嵌有电容式含水率检测仪，所述电容式含水率检测仪位于所述盖板和所述底板之间。

优选的：所述容积盒外侧侧壁上固定安装有数据处理中心。

优选的：所述盖板和所述底板均为左右镜像对称的两部分；所述容积盒侧壁对应所述盖板位置固定安装有上导板，所述上导板内部中空，所述盖板一端延伸至所述上导板内，所述容积盒侧壁对应所述盖板设置有通孔，所述盖板位于所述上导板内的一段上表面设置有上齿槽，所述上导板上表面对应所述上齿槽位置设置有上驱动孔，所述上导板上表面固定安装有上驱动电机，所述上驱动电机的输出端上固定安装有上驱动齿轮，所述上驱动齿轮穿过所述上驱动孔与所述上齿槽相啮合；所述容积盒侧壁对应所述底板位置固定安装有下导板，所述下导板内部中空，所述底板一端延伸至所述下导板内，所述容积盒侧壁对应所述底板设置有通孔，所述底板位于所述下导板内的一段上表面设置有下齿槽，所述下导板上表面对应所述下齿槽位置设置有下驱动孔，所述下导板上表面固定安装有下驱动电机，所述下驱动电机的输出端上固定安装有下驱动齿轮，所述下驱动齿轮穿过所述下驱动孔与所述下齿槽相啮合。

一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测方法，包括以下步骤：

a、启动上驱动电机带动上驱动齿轮转动，推动盖板打开，使得土碴能够从螺旋输送机流进容积盒内部；

b、待填充满容积盒时，启动上驱动电机带动上驱动齿轮转动，推动盖板封闭，完成体积定量；

c、质量仪采用压力传感器设计，开始工作时记录四角压力值传入到数据处理中心，转化为质量，记录为m₁；

d、所述电容式含水率检测仪布置在体积仪两边，当渣土充满体积仪时电容式含水率检测仪能够根据电容变化测出含水率变化，并由数据处理中心计算出含水率w％；

e、数据处理中心根据收集到的信号，结合岩土体勘察参数，计算得出渣土的土石含量。

优选的：c步骤中的质量测量具体为由压力传感器的压力信号经过数据处理中心转换为质量信号，测出本次测量的渣土的总重W。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明能够自动检测岩碴含量和渣土含水率变化，方便快捷，为盾构掘进提供关键决策参数；

2.本发明操作简单，实用性强，可以实时反映盾构掘进的渣土变化；

3.本发明已应用于盾构掘进现场，测量准确率达到了96％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统的安装位置示意图。

图2是本发明所述一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统的主视结构示意图。

图3是本发明所述一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统的主视图。

图4是本发明所述一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统的右视图。

附图标记说明如下：

1、螺旋输送机；2、出碴口；4、质量仪；5、电容式含水率检测仪；6、底板；7、数据处理中心；8、盖板；9、下料斗；10、上齿槽；11、上驱动齿轮；12、上驱动孔；13、上导板；14、下齿槽；15、下驱动齿轮；16、下导板；17、下驱动孔；18、容积盒；19、上驱动电机；20、下驱动电机。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图4所示，一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统，包括容积盒18，容积盒18上表面插设有下料斗9，下料斗9下端向外翻开，容积盒18上部内壁挂在下料斗9下端，容积盒18上部内壁与下料斗9下端向外翻开位置的上表面之间固定安装有质量仪4；容积盒18底部开口；容积盒18内部上方活动设置有盖板8，容积盒18内部下方活动设置有底板6，容积盒18内部侧壁上镶嵌有电容式含水率检测仪5，电容式含水率检测仪5位于盖板8和底板6之间；容积盒18外侧侧壁上固定安装有数据处理中心7；盖板8和底板6均为左右镜像对称的两部分；容积盒18侧壁对应盖板8位置固定安装有上导板13，上导板13内部中空，盖板8一端延伸至上导板13内，容积盒18侧壁对应盖板8设置有通孔，盖板8位于上导板13内的一段上表面设置有上齿槽10，上导板13上表面对应上齿槽10位置设置有上驱动孔12，上导板13上表面固定安装有上驱动电机19，上驱动电机19的输出端上固定安装有上驱动齿轮11，上驱动齿轮11穿过上驱动孔12与上齿槽10相啮合；容积盒18侧壁对应底板6位置固定安装有下导板16，下导板16内部中空，底板6一端延伸至下导板16内，容积盒18侧壁对应底板6设置有通孔，底板6位于下导板16内的一段上表面设置有下齿槽14，下导板16上表面对应下齿槽14位置设置有下驱动孔17，下导板16上表面固定安装有下驱动电机20，下驱动电机20的输出端上固定安装有下驱动齿轮15，下驱动齿轮15穿过下驱动孔17与下齿槽14相啮合。

一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测方法，包括以下步骤：

a、启动上驱动电机19带动上驱动齿轮11转动，推动盖板8打开，使得土碴能够从螺旋输送机1流进容积盒18内部；

b、待填充满容积盒18时，启动上驱动电机19带动上驱动齿轮11转动，推动盖板8封闭，完成体积定量；

c、质量仪4采用压力传感器设计，开始工作时记录四角压力值传入到数据处理中心7，转化为质量，记录为m1；

d、电容式含水率检测仪5布置在体积仪两边，当渣土充满体积仪时电容式含水率检测仪5能够根据电容变化测出含水率变化，并由数据处理中心7计算出含水率w％；

e、数据处理中心7根据收集到的信号，结合岩土体勘察参数，计算得出渣土的土石含量。

其中c步骤中的质量测量具体为由压力传感器的压力信号经过数据处理中心7转换为质量信号，测出本次测量的渣土的总重W。

测量岩碴含水率、质量和体积的测量装置和用于岩碴级配的计算方法：

(1)电容式含水率检测仪5、质量仪4和容积盒18的布置和使用方式：本发明中所设计的容积盒18设置在螺旋输送机1出碴口2边缘，采用四角独立悬挂；质量仪4布置在容积盒18的四角位置，采用压力传感器的方式进行测量重量，在岩碴测量时通过压力传感器精确测量岩碴质量；电容式含水率检测仪5布置在体积仪边缘，采用电容式水分测定仪测量岩碴含水率，分别布置在体积仪两侧，利用电容变化测量渣土含水率，并将测量数值传递到盾构数据中心。

(2)岩碴级配计算方法：

本发明中涉及的岩碴级配的计算方法，是通过采集到的含水率、体积、重量和勘查现场测量到的岩土体重度等物理力学参数，通过集成式数据处理中心7计算出来的，本发明中所设计的计算方法如下：

v＝v_石+v_土+v_水

m₁＝ρ_石v_石+ρ_石v_石+ρ_水v_水

式中v为固定值，m1为测量的渣土重量。通过上述公式可以计算出岩碴中土石含量比例。

工作原理：本发明设置在螺旋出碴槽出碴口2边缘，能够精确地测量岩碴的含水率和土石比例，方便收集岩碴和排除岩碴；质量仪4分布于体积仪四角，采用悬挂式测量，并集中传输数据到数据处理中心7；电容式水分测定仪设置在体积仪侧边，内部渣土含水率变化时电容发生改变，能够快速准确的测量渣土含水率变化。

电容式含水率检测仪5、质量仪4和数据处理中心7均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，故在此不再做过多记载。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (3)

1.一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测系统，包括容积盒（18），其特征在于：所述容积盒（18）上表面插设有下料斗（9），所述下料斗（9）下端向外翻开，所述容积盒（18）上部内壁挂在所述下料斗（9）下端，所述容积盒（18）上部内壁与所述下料斗（9）下端向外翻开位置的上表面之间固定安装有质量仪（4）；所述容积盒（18）底部开口；所述容积盒（18）内部上方活动设置有盖板（8），所述容积盒（18）内部下方活动设置有底板（6），所述容积盒（18）内部侧壁上镶嵌有电容式含水率检测仪（5），所述电容式含水率检测仪（5）位于所述盖板（8）和所述底板（6）之间；所述容积盒（18）外侧侧壁上固定安装有数据处理中心（7）；所述盖板（8）和所述底板（6）均为左右镜像对称的两部分；所述容积盒（18）侧壁对应所述盖板（8）位置固定安装有上导板（13），所述上导板（13）内部中空，所述盖板（8）一端延伸至所述上导板（13）内，所述容积盒（18）侧壁对应所述盖板（8）设置有通孔，所述盖板（8）位于所述上导板（13）内的一段上表面设置有上齿槽（10），所述上导板（13）上表面对应所述上齿槽（10）位置设置有上驱动孔（12），所述上导板（13）上表面固定安装有上驱动电机（19），所述上驱动电机（19）的输出端上固定安装有上驱动齿轮（11），所述上驱动齿轮（11）穿过所述上驱动孔（12）与所述上齿槽（10）相啮合；所述容积盒（18）侧壁对应所述底板（6）位置固定安装有下导板（16），所述下导板（16）内部中空，所述底板（6）一端延伸至所述下导板（16）内，所述容积盒（18）侧壁对应所述底板（6）设置有通孔，所述底板（6）位于所述下导板（16）内的一段上表面设置有下齿槽（14），所述下导板（16）上表面对应所述下齿槽（14）位置设置有下驱动孔（17），所述下导板（16）上表面固定安装有下驱动电机（20），所述下驱动电机（20）的输出端上固定安装有下驱动齿轮（15），所述下驱动齿轮（15）穿过所述下驱动孔（17）与所述下齿槽（14）相啮合。

2.一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、启动上驱动电机（19）带动上驱动齿轮（11）转动，推动盖板（8）打开，使得土碴能够从螺旋输送机（1）流进容积盒（18）内部；

b、待填充满容积盒（18）时，启动上驱动电机（19）带动上驱动齿轮（11）转动，推动盖板（8）封闭，完成体积定量；

c、质量仪（4）采用压力传感器设计，开始工作时记录四角压力值传入到数据处理中心（7），转化为质量，记录为m1；

d、电容式含水率检测仪（5）布置在体积仪两边，当渣土充满体积仪时电容式含水率检测仪（5）能够根据电容变化测出含水率变化，并由数据处理中心（7）计算出含水率w%；

e、数据处理中心（7）根据收集到的信号，结合岩土体勘察参数，计算得出渣土的土石含量。

3.根据权利要求2所述的一种双模盾构螺旋输送机智能岩碴检测方法，其特征在于：c步骤中的质量测量具体为由压力传感器的压力信号经过数据处理中心（7）转换为质量信号，测出本次测量的渣土的总重W。