全断面掘进装备刀盘刀具磨损状态监测系统开发

大型全断面掘进装备（简称盾构掘进机）是国家急需的隧道、地铁建设的大型掘进装备，随着我国经济建设与城市建设的快速发展，对大型全断面掘进装备的需求逐年增加。目前，这类设备的关键核心技术方面还主要被德国、日本等少数跨国公司所垄断。其中，刀盘刀具磨损状态实时监测对大型全断面掘进装备工作效率和安全运行有重要的行业需求，在我国还是空白。.基于这一需求，提出研究刀具磨损检测的方法进而开发刀具刀盘磨损状态监测系统。应用应力波的原理和振动特征的改变开发具有自主知识产权的刀盘刀具磨损状态检测专用传感器；根据大型全断面掘进装备作业环境的多介质、高湿、复杂电磁场和刀盘转动的特点，应用无线传感器网络技术传输测量信号，解决盾体的金属结构和泥土介质或岩石介质对无线信号屏蔽和衰减作用。同时解决传感器的机械设计、电路封装与安装工艺、耐久性、被动屏蔽和发射阻抗匹配等问题，使之满足工程需求。

大型全断面掘进装备（简称盾构掘进机）是国家急需的隧道、地铁建设的大型掘进装备，随着我国经济建设与城市建设的快速发展，对大型全断面掘进装备的需求逐年增加。目前，这类设备的关键核心技术方面还主要被德国、日本等少数跨国公司所垄断。其中，刀盘刀具磨损状态实时监测对大型全断面掘进装备工作效率和安全运行有重要的行业需求，在我国还是空白。.基于国家需求，第一项研究的工作是丝栅式盾构刀具磨损测量方法的研究。这一方法于2012年首次应用于西安地铁一号线施工中刀具的磨损检测。之后又进行了多方面的改进，于2013年再次在西安地铁三号线施工中应用。此次应用获得成功，测量与实际磨损程度一致。已得到盾构机的生产单位和施工单位的认可，准备在盾构机应用。.第二项研究是在模拟实验装置上测试了不同含水率下粉土和砂土的切削力分布。在模拟刀盘上沿刀盘半径由里到外布置了7个带切削力传感器的模拟刀具，测量掘进过程的切削力变化曲线。这是研究盾构刀具受力特点的基础。.第三项工作是全断面硬岩掘进机（简称TBM）的滚刀受力和弦磨检测。TBM用于岩石隧道掘进，靠滚刀压碎岩石实现整体隧道成形。最容易的发生的问题是滚刀弦磨而导致失去破岩能力。利用滚刀的支撑楔块作为弹性体研究了滚刀受力和弦磨检测方法，该方法还可测量滚刀的振动特征。