知名企業(yè)盾構(gòu)法技術發(fā)展與展望課件一(91頁)

1、盾構(gòu)法技術發(fā)展與展望一西南交通大學 晏啟祥The development and Prospect of shield methodQixiang Yan/ Southwest Jiaotong University中鐵隆工程集團有限公司技術交流會2018年5月4日 四川成都西南交通大學教授、博士生導師西南交通大學土木工程學院地下工程系 主任交通隧道工程教育部重點實驗室 常務副主任教育部新世紀優(yōu)秀人才計劃入選者四川省學術與技術帶頭人成都市人才計劃首批突貢專家隧道與地下工程分會地下鐵道專委會 副主任委員土力學與巖土工程分會交通巖土工程專委會 秘書長主持國家自然科學基金4項，國家科技支撐計劃課題1

2、項，主持或主研國家973課題、國家863課題、國家科技支撐課題、鐵道部重點和重大、西部交通科技項目在內(nèi)的科研課題近20項；獲國家技術發(fā)明二等獎1項（排名第3），國家科技進步二等獎2項（排名第7和第10）、省部級科技進步一等獎4項、二等獎2項（以上皆為個人證書獲得者），詹天佑鐵道科技專項獎1項；在Tunnelling And Underground Space Technology、土木工程學報、巖石力學與工程學報、鐵道學報等國內(nèi)國際期刊上發(fā)表論文120余篇（SCI論文20篇，國內(nèi)國際會議論文近20篇,獲國家發(fā)明專利11項，實用新型專利13項。主講人簡況2匯報提綱盾構(gòu)隧道設計和施工問題盾構(gòu)隧道結(jié)

3、構(gòu)研究進展盾構(gòu)隧道的建設現(xiàn)狀中外盾構(gòu)隧道技術的差距3匯報提綱 我國中長期發(fā)展規(guī)劃中將交通基礎設施建設擺在重要位置。在未來10年到20年，將新建近100萬公里公路，其中高速公路約6萬公里，新建3萬公里鐵路，其中高速鐵路1.8萬公里。這些鐵路公路干線中有存在大量盾構(gòu)隧道工程。盾構(gòu)隧道建設現(xiàn)狀4鐵路盾構(gòu)隧道廣深港鐵路獅子洋隧道廣深港鐵路獅子洋隧道長10800m,直徑10.8m廣深港客專益田路隧道長6232m,直徑13.2m北京至沈陽鐵路客運專線望京隧道長8100m,直徑10m佛莞城際鐵路獅子洋隧道長6150m,直徑13.1m廣佛環(huán)線沙堤隧道長5985m,直徑8.5m天津西站至天津站地下直徑線工程長5

4、005m,直徑11.6m5廣深港高速鐵路獅子洋隧道 國內(nèi)第一條盾構(gòu)法水下鐵路隧道，被譽為“中國鐵路世紀隧道” 國內(nèi)最長水下隧道（長10.8km） 世界上行車速度目標值最高的盾構(gòu)法水下隧道（350km/h） 概 況：高速鐵路隧道,盾構(gòu)法,長10.8km,外徑10.8m,總投資33億元,2010年貫通 6公路盾構(gòu)隧道武漢長江隧道延安東路隧道長2261m,直徑11m,雙向四車道南京長江公路隧道長3385m,直徑14.5m,雙向六車道武漢長江公路隧道長3270m,直徑11.0m,雙向六車道上海崇明越江隧道長8950m,直徑15.0m,雙向六車道杭州慶春路公路水底隧道長3060m,直徑11.3m,雙向四

5、車道瘦西湖隧道長3600m,直徑14.5m,雙向四車道南京長江隧道7南京長江隧道我國第二大直徑、砂卵石地層最大直徑水下盾構(gòu)隧道國內(nèi)首次大規(guī)模穿越砂層及砂卵石地層的盾構(gòu)法水下隧道 概 況：市政公路隧道,盾構(gòu)法,長3.022km,外徑14.5m,總投資33.2億元,2010年通車 8目前，國內(nèi)40余個城市正在著手進行城軌交通的建設、規(guī)劃，預測到2020年，我國軌道交通里程將達到近6000公里，中國地鐵建設已進入急速上升的發(fā)展時期。 城軌交通盾構(gòu)隧道9南京地鐵越江盾構(gòu)隧道工程盾構(gòu)隧道管片內(nèi)徑10.2米，外徑11.2米，厚度0.5米，管片環(huán)寬2米。隧道下部結(jié)構(gòu)采取中間預制“口”字件+兩側(cè)現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)形式

6、，雙線間設置現(xiàn)澆中隔墻，頂部設置預制煙道板。采用1臺海瑞克11.64米泥水平衡式盾構(gòu)機施工。10重慶主城排水過江隧洞 全長1048m，盾構(gòu)段840m，外徑6.32m廣州西江引水工程 穿越城區(qū)的大型交通樞紐位置采用了盾構(gòu)法 施工，外徑6m南水北調(diào)輸水盾構(gòu)隧道 總長8.2km，外徑6m， 雙層襯砌結(jié)構(gòu)亮馬河北路污水隧道 全長1675m，外徑3.2m上海合流污水隧道工程 總管長35.5km上海青草沙原水工程 外徑6.8m 輸排水盾構(gòu)隧道11輸油輸氣盾構(gòu)隧道截至2014年底，中國除臺灣省以外的所有地區(qū)已建成油氣管道總里程約11.7萬千米，其中天然氣管道6.9萬千米，原油管道2.7萬千米，成品油管道2.

7、1萬千米，油氣管道建設需求大。中亞D線瓦赫什河輸氣盾構(gòu)隧道，內(nèi)徑4.25m，線路全長約1000km，其中境外段840km，管道設計輸量300億方/年。西氣東輸工程：忠一武輸氣管道工程，全長1400m，內(nèi)徑2.4m，是國內(nèi)油氣管道第一次采用盾構(gòu)法越江工程。西氣東輸工程：忠一武工程潛湘支線單項控制性工程-城陵磯穿越隧道，全長2012m。 12輸電盾構(gòu)隧道上海已建和在建多條電力電纜隧道：虹楊站隧道群（長度12km，直徑4m）、世博站隧道（長度17km，直徑45.3m）、福州路電纜隧道（長度550m）、打浦路電纜隧道（長度550m）。北京西路華夏西路電力電纜隧道工程，全長3959m，內(nèi)徑5.5m。蘇通

8、GIL穿越長江特高壓電力隧道，盾構(gòu)段總長5466.5m，內(nèi)徑10.5m，外徑11.6m13煤礦輔運斜井盾構(gòu)隧道神東補連塔煤礦斜井總長度2745m，坡度-5.5，最大埋深280m，開挖直徑7.62m，井筒凈直徑6.6m。填補了我國盾構(gòu)在長距離大坡度煤礦斜井建設領域的技術空白，開創(chuàng)了煤礦斜井建井新模式，是煤礦建井模式的革命性變革。14預計未來十年內(nèi)煤礦斜井盾構(gòu)工程量將超過500km以上；神華新街礦區(qū)4個礦井（8個井筒確定按照盾構(gòu)施工煤礦斜井規(guī)劃。城市綜合管廊盾構(gòu)隧道天津市劉莊橋海河改造工程中的地下共同過河隧道長226.5m 直徑5.85m南京云錦路電纜隧道莫雙線220kv下地工程長850m 直徑2

9、.44m沈陽市南運河段綜合管廊長12828m,直徑5.4m曹妃甸工業(yè)區(qū)跨納潮河綜合管廊工程長1046m，直徑5.5m成都成洛大道綜合管廊長4400m，直徑6m15雙管4車道雙管6車道雙管雙層6車道雙管雙層8車道單洞單線單洞雙車道內(nèi)置排水管疊合結(jié)構(gòu) 使用屬性多變鐵路、公路城軌、市政輸水、輸氣 結(jié)構(gòu)型式多樣單層、雙層圓形、馬蹄形 斷面型式多種單管單線單管雙線雙管四車道雙管六車道 .盾構(gòu)隧道設計和施工問題16趨勢之一：地質(zhì)條件多樣化砂卵石地層：北京地鐵、成都地鐵、沈陽地鐵等 大粒徑漂石、孤石的通過問題軟土地層：上海地鐵、南京地鐵、蘇州地鐵等 隧道結(jié)構(gòu)的振陷、施工穩(wěn)定性問題復合地層：廣州地鐵、深圳地鐵

10、等 軟硬不均問題三大典型地層其他地層黃土地層：西安地鐵 遇水塌陷、地裂縫問題硬巖地層：重慶地鐵 高磨耗問題膨脹土地層：合肥地鐵17趨勢之二：越江跨海常態(tài)化水下隧道集中區(qū)域： 武漢長江公路隧道南京長江公路隧道上海崇明長江隧道廣深港高鐵獅子洋隧道武廣高鐵瀏陽河隧道 杭州慶春路隧道杭州錢江隧道重慶排水長江隧道臺山核電取水隧道 西氣東輸長江隧道廈門翔安海底隧道膠州灣海底隧道南京地鐵越長江隧道福州地鐵越江隧道武漢市軌道交通8號線一期工程越江隧道南京地鐵10號線過江盾構(gòu)隧道渤海灣海底隧道佛莞城際鐵路獅子洋隧道蘇通GIL綜合管廊工程瓊州海峽隧道18趨勢之三：結(jié)構(gòu)斷面多元化 運速、運量、交通類型多樣化帶來的斷

11、面型式多樣化城市地鐵：6.0m、6.2m級-7m、8m市政公路：10m（雙車道）-15m級（三車道、雙層4車道）城際鐵路：11m級為主，14m、15m19 雙圓、矩形斷面型式上海軌道交通楊浦線黃興綠地站一翔殷路站雙圓盾構(gòu)隧道 隧道全長866m,外尺寸為6.3m10.9m(外徑寬度)，內(nèi)尺寸為5.7m10.3m，雙線中心間距為4.6m鄭州下穿中州大道隧道工程斷面尺寸為10.12m7.27m趨勢之三：結(jié)構(gòu)斷面多元化20趨勢之三：結(jié)構(gòu)斷面多元化趨勢之四：建設環(huán)境復雜化22趨勢之五：埋置深度深層化主隧道總長約17.5km埋深2540m直徑33.4m武漢市大東湖核心區(qū)污水深隧工程23主隧道總長約105k

12、m埋深3060m主隧直徑10.0m集城市污水收集調(diào)度、初雨徑流污染治理和防洪防澇等功能為一體的“復合型深隧”成都市中心城區(qū)深隧排水系統(tǒng)工程趨勢之五：埋置深度深層化24斷面增大、幅寬增加的塊體效應問題問題一：城市地鐵盾構(gòu)隧道6.06.2m斷面積：約30m2大斷面盾構(gòu)隧道10.011.0m斷面積：約100m2超大斷面盾構(gòu)隧道14.515.2m斷面積：約180m225問題二：高水壓止水問題接縫滲漏26大深度、高地應力問題問題三：qeqwpe現(xiàn)有淺表部圍巖屈服和破壞準則在深部是否適用有待探明持續(xù)流變導致圍巖-支護結(jié)構(gòu)相互作用關系復雜流變?nèi)^程曲線掘進設備卡機大變形二襯開裂2727復雜地質(zhì)地層施工荷載導

13、致管片開裂問題問題四：軟硬交界地層千斤頂推力、注漿壓力施設不當造成管片開裂28城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)范（GB 50909-2014）中規(guī)定：抗震設防地區(qū)的城市軌道交通結(jié)構(gòu)必須進行抗震設計。盾構(gòu)隧道工程設計規(guī)范（征求意見稿）中規(guī)定：國家標準中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB 18306）中所規(guī)定的基本烈度6、7、8、9度地區(qū)的盾構(gòu)隧道工程抗震設計。公路隧道抗震設計細則（送審稿）中規(guī)定：地震動峰值加速度大于或等于0.05g的地區(qū)的公路隧道應進行抗震設計。 我國中西部山區(qū)、東部沿海地處亞歐交界地帶，屬地震區(qū)多發(fā)區(qū)，大量在建、已建的隧道需開展抗震設計或測評，基本烈度6度及以上地區(qū)均應進行抗震設計是否必要？

14、管片襯砌抗減（隔）震設計問題問題五：29侵蝕環(huán)境造成襯砌結(jié)構(gòu)劣化問題問題六：鋼筋銹蝕外部侵蝕污水內(nèi)蝕混凝土污水管道內(nèi)壁腐蝕情況30盾構(gòu)掘進失控 泥水平衡盾構(gòu) 泥膜成型難、開挖面平衡難.土壓平衡盾構(gòu) 螺旋機保壓難、掘進控制難盾構(gòu)施工失控導致地表沉陷問題七：房屋倒塌 渣土噴涌、地層劈裂地面沉陷、建筑倒塌 31盾構(gòu)設備失效 地層高磨耗特性對機體磨蝕沖撞刀盤刀具不匹配減磨手段效率低 . 盾構(gòu)磨耗導致機具失效問題八：刀具磨耗、刀盤磨損出渣不暢、管路破裂刀盤解體、盾構(gòu)卡機 3233 開發(fā)了殼-彈簧-接觸模型，解決了盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)-巖體-水體多體接觸求解問題厚殼剛度矩陣：接頭剛度矩陣：進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力

15、學分析模型管片襯砌二次襯砌雙層襯砌改進模型 開發(fā)了盾構(gòu)隧道防撞擊雙層襯砌的結(jié)構(gòu)分析模型，探明了盾構(gòu)隧道復合襯砌的承載特性復合式雙層襯砌層間關系FKY2KY1KY3F管片襯砌二次襯砌襯砌間的材料KYD1D234進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力學分析模型對比點管片襯砌結(jié)構(gòu)管片襯砌接頭管片襯砌與二次襯砌之間的結(jié)合面管片襯砌與地層之間的接觸面模型梁單元具有拉壓、剪切和抗彎功能的彈簧單元固結(jié)的徑向梁單元徑向和切向拉壓彈簧單元模型梁單元徑向壓桿和切向彈簧單元徑向和切向拉壓彈簧單元徑向和切向拉壓彈簧單元模型梁單元具有拉壓、剪切和抗彎功能的彈簧單元摩擦單元徑向和切向拉壓彈簧單元改進模型梁單元點位移耦合的拉壓、剪切和抗

16、彎彈簧單元徑向壓桿和點位移耦合切向彈簧模型一模型二模型三35進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力學分析模型a) 接頭正圖接頭立面圖接頭剖面圖 形成了反映管片襯砌接頭細部構(gòu)造的非線性剛度理論解析方法a) 正彎矩作用（管片內(nèi)側(cè)受拉） b) 負彎矩作用（管片內(nèi)側(cè)受壓）接頭板等效梁36進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力學分析模型 螺栓的抗拉剛度直接對接頭的抗拉剛度產(chǎn)生貢獻，另一方面的抗拉剛度主要受接頭板和螺栓影響。螺栓通過接頭板將管片連接在一起，因此，二者的變形具有相互影響性。一方面，螺栓，接頭板的壓縮和彎曲也將對接頭的抗拉剛度產(chǎn)生影響，主要表征為對抗拉剛度的削弱作用。因此，影響接頭抗拉剛度的主要因素包括螺栓的抗拉剛度、接

17、頭受拉作用下接頭板壓縮剛度和彎曲剛度三個方面。有效壓縮區(qū)域示意圖37進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力學分析模型 接頭分離前兩種剛度相互作用關系 接頭分離后兩種剛度相互作用關系、分別為正彎矩作用下接頭分離前和接頭分離后的抗拉剛度。 (17)分別為負彎矩作用下接頭分離前和接頭分離后的抗拉剛度。38進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力學分析模型 接頭抗彎剛度主要由接頭抗拉剛度和接頭處混凝土抗彎性能決定。接頭抗拉剛度主要受到螺栓的抗拉剛度、接頭受拉作用下接頭板壓縮剛度和彎曲剛度三個方面的影響，而接頭處混凝土抗彎性能主要由混凝土材料的力學性能、管片幅寬和接縫面混凝土受壓區(qū)高度決定。因此影響接頭抗彎剛度的主要因素除了接頭抗拉

18、剛度，還包括接頭處混凝土材料的力學性能、管片幅寬和接縫面混凝土受壓區(qū)高度這三個方面?？傻迷谡龔澗刈饔孟陆宇^分離后的抗彎剛度見下式所示：分別為負彎矩作用下接頭分離前和接頭分離后的抗彎剛度。39進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力學分析模型 建立反映盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)非線性剛度特性的迭代算法40進展一：大斷面盾構(gòu)隧道力學分析模型控制方程：界面滑移：界面不滑移：基于彈性薄壁圓柱殼理論，給出了求解深埋盾構(gòu)隧道水平地震剪切波作用下的附加內(nèi)力計算公式。 給出了基于彈性薄壁圓柱殼的盾構(gòu)隧道抗震擬靜力分析方法 41進展二：圓形盾構(gòu)隧道抗震擬靜力分析方法與抗震特性 隧道遠場剪應變和剪應力 襯砌周邊剪切力的等效 剪切力分解后的

19、作用模型 界面不滑移 界面滑移利用彈性中心法和空洞復變函數(shù)，給出了深埋盾構(gòu)隧道在土層結(jié)構(gòu)界面滑移和不滑移情況下的盾構(gòu)隧道抗震分析公式 42進展二：圓形盾構(gòu)隧道抗震擬靜力分析方法與抗震特性開裂與錯動損傷區(qū)域43揭示了穿越蠕滑斷層隧道結(jié)構(gòu)的損傷開裂特性(a) 彌散裂縫(b)離散裂縫（c）擴展有限元進展二：圓形盾構(gòu)隧道抗震擬靜力分析方法與抗震特性 開展了地震荷載作用下盾構(gòu)隧道的動態(tài)防水特性的試驗驗證進展二：圓形盾構(gòu)隧道抗震擬靜力分析方法與抗震特性構(gòu)建車體之間相容的動力邊界條件，形成考慮列車編組數(shù)量、行駛速度、碰撞角度在內(nèi)的撞擊荷載理論模型；獲得了列車脫軌撞擊荷載及撞擊力特征曲線。 各撞擊角度下不同撞

20、擊速度的撞擊力時程曲線第一類撞擊力特征曲線的高斯多峰擬合進展三：高速列車撞擊隧道結(jié)構(gòu)動力學特性撞擊荷載下管片結(jié)構(gòu)大變形數(shù)值分析技術-引入非連續(xù)位移擴展有限元法及損傷力學理論，通過模擬管片襯砌拼裝效應和撞擊大變形效應，揭示了列車撞擊荷載作用下盾構(gòu)隧道襯砌損傷演化、管片襯砌裂縫開裂擴展及接頭螺栓斷裂失效等動力學特性。內(nèi)側(cè)主裂縫及接頭部位開裂襯砌內(nèi)外表面裂縫擴展管片襯砌拉壓損傷特性螺栓連接單元的斷裂失效準則進展三：高速列車撞擊隧道結(jié)構(gòu)動力學特性構(gòu)建列車-隧道-圍巖非線性接觸耦合模型，揭示在真實列車高速撞擊作用下列車防撞吸能動力特性及盾構(gòu)隧道管片襯砌破壞力學方式。車-隧-圍巖動力耦合模型管片內(nèi)表面壓縮

21、損傷特性車頭區(qū)域形變及等效塑性應變特性管片結(jié)構(gòu)碎裂與掉落進展三：高速列車撞擊隧道結(jié)構(gòu)動力學特性建立隧道內(nèi)爆炸數(shù)值模型，采用流固耦合分析方法，研究爆炸沖擊波在隧道內(nèi)橫向與縱向傳播規(guī)律，獲得隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面沖擊波超壓分布情況。爆炸沖擊波計算模型不同時刻隧道內(nèi)空氣傳播云圖不同時刻爆心斷面壓力分布爆心截面空氣沖擊波壓力時程曲線進展四：隧道半封閉空間中的爆炸動力特性建立圍巖-管片襯砌-接頭整體數(shù)值分析模型，考慮炸藥、空氣與結(jié)構(gòu)耦合作用，分析內(nèi)爆炸作用下盾構(gòu)隧道動力響應，揭示盾構(gòu)隧道爆炸破壞形態(tài)與規(guī)律。管片襯砌變形云圖進展四：隧道半封閉空間中的爆炸動力特性管片襯砌碎裂圖進而獲得內(nèi)爆炸作用下管片接頭部位及接頭

22、螺栓變形及受力規(guī)律。爆心截面管片環(huán)環(huán)向螺栓爆心截面管片環(huán)縱向螺栓管片張開與錯臺進展四：隧道半封閉空間中的爆炸動力特性M點接頭張開量時程曲線建立了考慮列車行駛效應的列車振動動力學分析方法51進展五：交叉隧道的振動響應與累積損傷將實測列車振動荷載以豎向激振荷載的形式施加在列車輪軸上，同時在列車編組上施加相應的速度場。動力響應曲線呈現(xiàn)接近段、上升段、穩(wěn)定段、下降段、遠離段五階段特征。52考慮列車行駛效應的列車振動動力學分析模型圖0 L隧道動力響應時程曲線進展五：交叉隧道的列車振動響應與累積損傷基于最新混凝土單軸本構(gòu)模型，考慮影響混凝土疲勞損傷的三個主要因素：混凝土疲勞剛度退化、疲勞強度下降和疲勞殘余

23、應變增加，得出了改進的混凝土疲勞本構(gòu)模型：其中，修正的相關參數(shù)如下：改進的混凝土疲勞本構(gòu)模型進展五：交叉隧道的列車振動響應與累積損傷揭示了不同使用年限隧道的累積損傷情況與減振道床的作用54隧道的壓致?lián)p傷集中在有地鐵行駛的上部隧道拱底區(qū)域，下部隧道沒有；隨著隧道運營年限的增加，損傷數(shù)和范圍增加明顯；拉致?lián)p傷云圖(a) 0.07年(b)13.70 年(c) 68.49年(b) 102.74 年隧道的拉致?lián)p傷集中上部隧道拱底和仰拱邊緣區(qū)域；拉致?lián)p傷大小和范圍遠大于壓致?lián)p傷0.22，7.0810-3進展五：交叉隧道的列車振動響應與累積損傷55 項目針對神華集團神東礦區(qū)補連塔礦2號副井工程，實施盾構(gòu)施工

24、、場體和結(jié)構(gòu)的實時監(jiān)測和評價，以期對國內(nèi)首條盾構(gòu)施工斜井進行遠程化、數(shù)字化監(jiān)測和評價 ，確保建井施工安全。進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術56 補連塔煤礦斜井設計總長度2745m，坡度-5.5，最大埋深280m。穿越地層以砂巖和泥巖為主進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術57 斜井掘進開挖直徑7.62m，井筒凈直徑6.6m，斷面面積45.6，管片厚度0.35m，幅寬1.8m，一環(huán)由7塊管片組成。2015年7月10日工程開始正式掘進，12月22日貫通。進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術監(jiān)測系統(tǒng)

25、層次設計自動監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖操作監(jiān)控端數(shù)據(jù)同步端數(shù)據(jù)發(fā)布端數(shù)據(jù)存儲端地圖服務端監(jiān)測系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)示意圖監(jiān)測系統(tǒng)模塊設計（13個模塊）整體工況展示模塊掘進監(jiān)測模塊巖土改良系統(tǒng)模塊填充系統(tǒng)監(jiān)測模塊皮帶機監(jiān)測模塊盾尾密封模塊盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)測模塊圍巖結(jié)構(gòu)監(jiān)測模塊視頻監(jiān)控模塊安全評估模塊數(shù)據(jù)查詢模塊報警列表模塊故障列表模塊進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)掘進監(jiān)測模塊盾構(gòu)總推力刀盤轉(zhuǎn)速、扭矩推進速度刀盤行程和壓力（上、下、左、右）土壓（上、下、左、右）刀盤滲漏油溫、工作油壓推進油泵油壓整體工況模塊動畫形式實時展現(xiàn)盾構(gòu)機當前的工作狀態(tài)（掘進、拼裝、停機）當前盾構(gòu)機

26、所在位置當前掘進環(huán)數(shù)施工整體安全風險狀態(tài)進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)巖土改良系統(tǒng)模塊監(jiān)測膨潤土系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)、除塵噴霧系統(tǒng)膨潤土、泡沫消耗量噴霧壓力填充系統(tǒng)監(jiān)測模塊監(jiān)測：注漿壓力注漿流量豆粒石消耗量進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)皮帶機監(jiān)測模塊監(jiān)測：皮帶機轉(zhuǎn)速皮帶機張緊力盾尾密封模塊監(jiān)測：均勻分布于盾尾的6個密封裝置的工作狀態(tài)密封壓力和油脂消耗量。進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)測模塊監(jiān)測盾構(gòu)姿態(tài)并以圖形化顯示水平傾向垂直傾向俯傾角側(cè)滾角

27、等圍巖結(jié)構(gòu)監(jiān)測模塊監(jiān)測荷載和內(nèi)力的變化，可查看各監(jiān)測值的時程曲線圍巖壓力外水壓力襯砌彎矩襯砌軸力進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)視頻監(jiān)控模塊主要對現(xiàn)場施工狀況進行全方位監(jiān)測與實時畫面?zhèn)魉桶踩u估模塊 包括施工安全與結(jié)構(gòu)安全評估：對盾構(gòu)施工狀態(tài)參數(shù)等進行評估對襯砌結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進行評估進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢模塊對單環(huán)和多環(huán)進行信息查詢或統(tǒng)計出土量進度施工時間材料消耗故障列表模塊對盾構(gòu)機系統(tǒng)、皮帶機系統(tǒng)、膠輪車系統(tǒng)等的故障進行記錄定位與查看等進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研

28、發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng) 通過監(jiān)測系統(tǒng)的層次設計、功能設計、模塊設計、接口設計和數(shù)據(jù)庫設計，最后構(gòu)建了盾構(gòu)-結(jié)構(gòu)-場體監(jiān)測軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有如下顯著特點：開放性和可擴展性集成性和可管理性實時性和高效性安全性和可維護性進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 研發(fā)了煤礦斜井遠程數(shù)字化監(jiān)測軟件系統(tǒng)測試傳感器總體布置方式-測試斷面位置選擇斜井現(xiàn)場監(jiān)測斷面布置補連塔2#輔運平硐設置10個斷面，間隔位置平均200m，特殊巖層和位置適當加密測試斷面?zhèn)鞲衅靼袢胧絺鞲衅骰虮碣N式傳感器（測縫計、表貼式應變計） 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術埋入

29、式傳感器布置管片襯砌結(jié)構(gòu)現(xiàn)場測試測點布置量測元件埋設示意圖襯砌環(huán)安裝以下傳感器土壓力計、水壓力計安裝在分塊外表面的中間位置每個分塊安裝兩對混凝土應變計，位置以分塊的環(huán)向等分長度確定校正用溫度傳感器和局部鋼筋計進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術埋入式元器件型號及參數(shù)元器件類型型號數(shù)量實物圖性能參數(shù)土壓力計XYJ-6型壓軸式雙膜7型號：XYJ-6，量程：30MPa，精度：1.0% F.S.，靈敏度：0.025%F.S.孔隙水壓力計XJS-37型號：XJS-3，量程：10MPa，精度：1.0% F.S.，靈敏度：0.025%F.S.混凝土應變計XJH-

30、2型埋入式29型號：XJH-2，量程：40MPa，精度：1.0% F.S.靈敏度：0.4鋼筋計XJG-216型號：XJG-2，量程：40MPa，精度：1.0% F.S.靈敏度：0.4溫度傳感器LN-T4量程-50-350數(shù)據(jù)傳輸終端盒JS-201011個10/100M網(wǎng)口/5個串口/1個并口，支持TCP/IP/DHCP以異步ASYNC連接方式，環(huán)境參數(shù):溫度:0-40;濕度:10%-80%進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術盾構(gòu)的總推力刀盤扭矩刀盤轉(zhuǎn)速掘進速度推進行程推進油缸壓力、速度采用盾構(gòu)自帶傳感器測試盾構(gòu)施工參數(shù) 盾構(gòu)機在設計制造過程中，在其

31、土倉內(nèi)、主驅(qū)動內(nèi)、排土裝置、密封裝置、注漿裝置、推進裝置等重要設備當中都安設有傳感器。注漿壓力和流量泡沫消耗量噴霧壓力油脂密封壓力和消耗量盾構(gòu)機俯視角和側(cè)滾角土倉內(nèi)和螺栓出土器的水壓力、土壓力進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術采用視頻攝像機開展視頻監(jiān)測視頻服務器、視頻工作站、編碼器、解碼器等視頻服務器Xeon E5-2620 2GHz，Intel C600，1PCI-E+3.016+4PCI-E 3.08，SAS硬盤視頻工作站Core i5-3320M 2.6GHz，Intel QM77，nVIDIA Quadro K1000M，集成千兆以太網(wǎng)卡

32、編碼器視頻碼率：2Mbps-16Mbps；碼流類型：復合流/視頻流；視頻壓縮標準：H.264解碼器視頻壓縮標準：H.264；視頻輸出接口：1個HDMI、一個VGA、一個BNC工業(yè)監(jiān)視器最大分辨率：1920*1080；有效顯示區(qū)域：1039.7（H）*584.8（V）IP-SAN接口類型：雙1000M LAN；接口：SATA II、SAS ；接口速度：3GB/s；硬盤盤位：161TB；RAID級別：0，1，1E，5，6，10，50，60視頻攝像機配套設備進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術埋入式傳感器的埋設工藝-固定土壓力計固定綁扎式安裝彈性保護墊層

33、混凝土應變計固定應變計的綁扎方向應與環(huán)向受力主筋方向平行混凝土應變計和環(huán)向主筋高度一致進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術傳感器走線圖土壓力計、水壓力計、鋼筋計埋設及走線示意圖埋入式傳感器的埋設工藝-走線進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術走線孔兩端設置封堵，內(nèi)端封堵設通線孔通線孔需進行充分的防水處理，避免管片在養(yǎng)護時發(fā)生滲水侵蝕電纜走線孔防水處理走線孔安裝位置固定埋入式傳感器的埋設工藝-防水進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術埋入式傳感器的埋設工藝-脫模、

34、標記-接線-封孔混凝土脫模管片標記開孔接線封堵走線孔進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術表貼式傳感器的埋設工藝-在環(huán)縫、縱縫上表貼測縫針、混凝土上表貼應變計表貼式測縫計表貼式應變計傳感器布置設計圖每襯砌環(huán)布置：表貼式測縫計7個，表貼式應變計4個，埋入式應變計4個。拱頂表貼式應變計進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術有線組網(wǎng)傳輸方式斜井監(jiān)測組網(wǎng)技術-有線組網(wǎng)傳輸方式進展六：盾構(gòu)隧道監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全實時評估技術 形成了斜井監(jiān)測元器件配置、硬件組網(wǎng)技術補連塔2#輔運平洞盾構(gòu)施工參數(shù)、地層荷載參數(shù)、結(jié)構(gòu)內(nèi)力參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)均利用光纖實現(xiàn)信號的遠距離