CN114118954B - 一种应用于基坑的盾构机检测方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及基坑检测的领域，尤其是涉及一种应用于基坑的盾构机检测方法、系统及存储介质，其包括获取盾构机作业位置的岩石信息，其中，所述岩石信息包括盾构机破碎作业前的岩石尺寸信息；获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息，所述碎石信息包括盾构机破碎作业后的碎石尺寸信息；基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息，并基于所述实时刀盘信息向作业人员反馈。本申请具有智能判断刀盘强度的效果。

Description

一种应用于基坑的盾构机检测方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及基坑检测的领域，尤其是涉及一种应用于基坑的盾构机检测方法、系统及存储介质。

背景技术

随着我国城市化进程的推进，人口规模和车流量在各个城市中均急剧增加，使得城市交通的压力越来越大。为节约土地资源，大型地下道路隧道和轨道交通等工程建设相应的进入高速发展阶段。对于隧道建设而言，盾构隧道占据着重要位置。

盾构隧道是采用盾构机挖掘施工所形成的隧道，盾构机包括刀盘、挡土壳、螺旋输送机、输送带、土仓等几个部分，在盾构机的使用中，刀盘检查、更换和刀盘维修等作业实践约占掘进施工总时间的30%到40%，极大的影响了工作效率。

相关技术中，一般采用开舱检查的方法来检查刀盘。具体而言，停机后作业人员进入舱体对刀盘上的刀具进行逐个检测，在不稳定地层中，开舱前需要进行底层加固或者带压作业，方可入舱进行检查。尽管这种方法直接可靠，但却存在较高的风险，例如支撑面不稳定而造成地面坍塌等事故。因此，仍存在待改进之处。

发明内容

为了实现对盾构机刀盘的智能检测，本申请提供一种应用于基坑的盾构机检测方法、系统及存储介质。

本申请提供的一种应用于基坑的盾构机检测方法、系统及存储介质采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种应用于基坑的盾构机检测方法，采用如下的技术方案：

一种应用于基坑的盾构机检测方法，包括

获取盾构机作业位置的岩石信息，其中，所述岩石信息包括盾构机破碎作业前的岩石尺寸信息；

获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息，所述碎石信息包括盾构机破碎作业后的碎石尺寸信息；

基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息，并基于所述实时刀盘信息向作业人员反馈。

在本申请中，首先需要获得作业位置的岩石情况，然后通过检测终端获取作业后的碎石情况，通过作业前与作业后的对比，来得到岩石的破碎程度，从而对刀盘的强度情况进行判断。

进一步的，所述岩石信息还包括岩石位置信息，所述获取盾构机作业位置的岩石信息包括：

获取施工路径信息；

根据对施工路径的勘探，获取岩石位置信息；

以岩石位置信息所表征的岩石位置为中心，以第一预设间隔尺寸均匀布设多个辅助孔，通过多个辅助孔的不同勘探情况，更新岩石信息。

根据所要作业的路径，确定施工路径，随后对施工路径进行岩石勘探，得到岩石的具体位置，也即岩石位置信息，在获得岩石位置以后，通过多个辅助孔的勘探，来进一步修正岩石位置信息、判断岩石的尺寸大小。

进一步的，所述辅助孔具有四个，所述以第一预设间隔尺寸均匀布设多个辅助孔，通过多个辅助孔的不同勘探情况，获取岩石信息还包括：

若只有一个辅助孔A在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并根据辅助孔A与勘探孔的连线中点位置，对岩石位置信息进行更新；

若同时有辅助孔A、辅助孔B两个辅助孔在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并以辅助孔A、辅助孔B与勘探孔三点作为圆周点定位出一个轮廓圆，并根据所述轮廓圆的圆心位置对岩石位置信息进行更新；

若同时有辅助孔A、辅助孔B和辅助孔C三个辅助孔在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并以辅助孔A、辅助孔B和辅助孔C连线形成一个轮廓三角形，并且根据轮廓三角形的中心位置对岩石位置信息进行更新；

若辅助孔A、辅助孔B、辅助孔C和辅助孔D四个辅助孔在与勘探孔的同一深度全部勘探到了岩石，则获取长度更长的第二预设间隔尺寸，并以第二预设间隔尺寸再次均匀布设辅助孔进行勘探，以获取岩石信息。

在通过辅助孔进行岩石信息的判断时，主要通过第一预设间隔尺寸来对岩石信息的尺寸进行推算，四个辅助孔均匀的分布在勘探孔的周围，所以越多的辅助孔勘探到岩石，说明岩石的横截面积就越大，再从辅助孔中得到岩石的厚度，就能判断出岩石的大小，同时还能够根据辅助孔是否触及岩石来判断出岩石的大致范围，从而更精确的对岩石中心位置进行定位。

进一步的，获取盾构机作业深度信息，作业深度信息包括用于表征盾构机刀盘最高位置的最高位置信息、用于表征盾构机刀盘最低位置的最低位置信息；

根据最高位置信息与最低位置信息之差，获取作业高度区间信息；

获取每个辅助孔勘于作业高度区间内勘探到的所有岩石位置信息；

根据所有岩石位置信息，得到下一次布设辅助孔的间隔尺寸。

在进行作业时，刀盘所在的位置于作业长度方向上形成作业高度区间，在进行勘探时，勘探孔能够得知岩石信息，而辅助孔在打孔时，也可能发现新的岩石信息，因此存在同一坐标点的不同深度勘探到多个岩石在作业高度区间内的情况，通过对间隔尺寸的设置，来使辅助孔能够更好的探知多个岩石的情况。

进一步的，所述检测终端用于进行图像信息的获取，所述获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息包括：

通过检测终端获取盾构机于螺旋输送机处的图像信息；

根据图像信息，对盾构机产生的碎石进行检测，得到碎石信息，所述碎石信息包括碎石形状信息、碎石尺寸信息。

在进行图像获取时，需要选择一处方便准确得到碎石信息的位置，在盾构机中，需要将碎石使用螺旋输送机进行初步运输并进行一定的抬升，随后下落到传输履带上，在此处进行碎石的图像获取，能够最大程度上获得准确的碎石信息。

进一步的，所述检测终端用于对螺旋输送机出口端的落石进行图像获取，所述螺旋输送机出口端安装有刻度尺，所述根据图像信息，对盾构机产生的碎石进行检测，得到碎石信息包括：

根据刻度尺的实际尺寸、在图像中的图像尺寸，获得用于表征图像与实际比例的比例尺信息；

获取图像信息中的碎石图像尺寸信息，并根据比例尺信息得到用于表征碎石实际尺寸的碎石尺寸信息；

获取图像信息中的碎石图像形状信息，并等距比例尺信息得到用于表征碎石实际形状的碎石形状信息。

在进行碎石形状与尺寸的判断时，需要准确的得到碎石的实际尺寸、形状，因此设置刻度尺，通过对图像中刻度尺的大小，得到图像大小与实际大小的比值，从而得到碎石的实际尺寸。

第二方面，本申请提供一种应用于基坑的盾构机检测系统，包括：

岩石信息获取模块，用于获取盾构机作业位置的岩石信息；

碎石信息获取模块，用于获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息；

检测终端，用于根据盾构机的破碎作业情况检测碎石信息；

刀盘强度判断模块，用于基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息；

反馈模块，用于基于实时刀盘信息向作业人员进行反馈。

第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。

通过上述技术方案，上述一种应用于基坑的盾构机检测方法可以被存储到可读存储介质中，以便于可读存储介质内存储的一种应用于基坑的盾构机检测方法的计算机程序可以被处理器执行，从而实现提升了一种基坑检测系统稳定性的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过对刀盘作业前的岩石尺寸、作业后的碎石尺寸的对比，来得到岩石的破碎程度，从而对刀盘的强度情况进行判断；

2.通过辅助孔的设置，更准确的得到岩石的位置信息、尺寸信息。

附图说明

图1是一个实施例中一种应用于基坑的盾构机检测方法的应用环境图。

图2是本申请一种应用于基坑的盾构机检测方法的方法流程示意图。

图3是一种应用于基坑的盾构机检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-3及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为一个实施例中一种应用于基坑的盾构机检测方法的应用环境图。参照图1，应用于终端110和服务器120。服务器120获取盾构机作业位置的岩石信息，其中，所述岩石信息包括盾构机破碎作业前的岩石尺寸信息；服务器120获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息，所述碎石信息包括盾构机破碎作业后的碎石尺寸信息；服务器120基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息，并基于所述实时刀盘信息向作业人员所在终端110进行反馈。终端110具体可以是台式终端或移动终端，移动终端具体可以手机、平板电脑、笔记本电脑等中的至少一种。服务器120可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

如图2所示，在一个实施例中，提供了一种应用于基坑的盾构机检测方法。本实施例主要以该方法应用于上述图1中的终端来举例说明。该一种应用于基坑的盾构机检测方法具体包括如下步骤：

100、获取盾构机作业位置的岩石信息，岩石信息包括盾构机破碎作业前的岩石尺寸信息。

在使用盾构机挖掘前，首先确定挖掘的起点位置与终点位置。以进行地铁隧道的挖掘为例，地铁隧道的起点位置、终点位置预先挖掘基坑，在基坑稳固后，才会使用盾构机进行地铁隧道的挖掘，因此在需要盾构机进行作业时，起点位置与终点位置也就是挖掘好的基坑位置，由作业人员向服务器进行输入。

在驱动盾构机挖掘前，需要根据起点位置与终点位置之间的地质勘探结果，来对施工路径进行规划，以使施工路径避开无法施工的区域，并使最终施工路径上的岩石层尽可能少，降低挖掘难度。

地质勘探结果通过布点打孔的方式来获取，根据施工总路径的长度不同，打孔的间隔长度也设置不同。

布点打孔即在施工路径上选取点位，使用钻孔机来钻孔，钻孔留下的孔即为打出的勘探孔，通过对钻出的土壤、岩心，得知勘探孔中的岩石分布情况。

在布点打孔的过程中，如果勘探到了岩石，则将该勘探孔的位置录入为岩石位置信息，并且在该勘探孔周围均匀的打至少四个辅助孔以判断岩石的尺寸，各辅助孔与勘探孔的间距相等。辅助孔与勘探孔的间距包括预设于服务器中的第一预设间隔尺寸、第二预设间隔尺寸、第三预设间隔尺寸等多种预设间隔尺寸，在一个实施例中，第一预设间隔尺寸可以为20cm，第二预设间隔尺寸可以为40cm，第三预设间隔尺寸可以为60cm。

以辅助孔与勘探孔的间距使用最小的第一预设间隔尺寸为例，在辅助孔的勘探中，如果没有辅助孔勘探到岩石，或者只有一个辅助孔勘探到了岩石，则即认为此处岩石与第一预设间隔尺寸同级，为第一规格尺寸岩石，并录入为岩石尺寸信息。同时，如果辅助孔没有勘探到岩石，则岩石位置信息不进行更新；若有一个辅助孔勘探到岩石，则将勘探到岩石的辅助孔与勘探孔的连线中点位置，对岩石位置信息进行更新。

如果四个辅助孔中有两个或三个勘探到了岩石，则认为此处岩石为第二规格尺寸岩石，并录入为岩石尺寸信息。同时，根据勘探到岩石的辅助孔、最初的勘探孔，重新定位岩石位置信息。如果有两个辅助孔勘探到岩石，则通过两辅助孔与最初勘探孔作为圆周点定位出轮廓圆，以圆心为重新定位的岩石位置信息。如果有三个辅助孔勘探到岩石，则将三辅助孔连线形成轮廓三角形，并且将轮廓三角形的中心位置重新定位为岩石位置信息。

如果四个辅助孔中都勘探到了岩石，则暂时认为此处岩石为第三规格尺寸岩石，并使用第二预设间隔尺寸以同样的方法再次进行勘探，以更新岩石尺寸信息、岩石位置信息。

同时，由于盾构机的刀盘可能同时接触多块岩石，因此将用于表征刀盘最低位置的信息称为最低位置信息，将用于表征刀盘最高位置的信息称为最高位置信息，最高位置与最低位置之间的区间即为刀盘的作业区间，称为作业高度区间信息。

在打辅助孔时，辅助孔同时起到勘探作用，根据辅助孔中打出的土块情况，能够得知在辅助孔处不同深度位置的岩石情况，如果存在岩石位于作业高度区间内，则将该岩石的位置录入到岩石位置信息。

在录入岩石位置信息后，在下一次打辅助孔时，根据所有岩石的岩石位置信息进行判断：

如果两块岩石位置之间的距离不大于两倍第一预设间隔尺寸，则选择该距离的中点作为辅助孔打孔点，从而一方面判断两岩石是一块整体的大岩石，还是属于两块不同的岩石，如果是属于两块不同的岩石，通过中点打辅助孔的方式，也更好判断两岩石的尺寸信息；

如果两块岩石位置之间的距离大于第一预设间隔尺寸，且小于第二预设间隔尺寸，则在以第一预设间隔尺寸的辅助孔打完以后，如果存在以第二预设间隔尺寸来打辅助孔的需求，则选择两岩石距离的中点作为辅助孔打孔点，从而一方面满足单一勘探孔的岩石尺寸检测，一方面满足对多块岩石的同时检测。

如果两块岩石位置之间的距离大于第二预设间隔尺寸，且小于第三预设间隔尺寸，则在存在以第三预设间隔尺寸来打辅助孔的需求时，选择两岩石距离的中点作为辅助孔打孔点，以此类推。

200、获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息，碎石信息包括盾构机破碎作业后的碎石尺寸信息。

盾构机包括刀盘、挡土壳、螺旋输送机、输送带、土仓等几个部分，在一个实施例中，检测终端使用设置在螺旋输送机进料口处的摄像机，刀盘打碎的碎石由螺旋输送机进行输送并且进行一定高度的抬升，碎石从螺旋输送机的末端掉落到输送带上，此时通过摄像机对下落的碎石进行图像采集，根据色彩的偏差获取图像中不同碎石的边界。同时，在螺旋输送机上固定连接刻度尺，从而使得摄像机的摄像界面中，能够通过刻度尺在图像中与实际中的比例得到图像与实际的比例尺，并根据比例尺得到各个碎石的尺寸信息、形状信息。也可以通过刻度尺与碎石像素点的数量不同来得到不同碎石的尺寸，并通过碎石的各个边的尺寸确定碎石的尺寸信息、形状信息。

300、基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息，并基于实时刀盘信息向作业人员反馈。

对盾构机的位置进行实时定位，将盾构机位置与岩石信息中的岩石位置进行匹配，当盾构机到达岩石位置后，检测破碎后的碎石信息，此时破碎后碎石信息所对应碎石源自于破碎前岩石信息所对应岩石，因此碎石信息与岩石信息能够匹配，才能用于指示说明刀盘的强度。

根据碎石尺寸与岩石尺寸进行判断：

若最大碎石尺寸不超过岩石尺寸的10%或最大碎石的最大长度不超过5cm，则认为盾构机的刀盘破碎强度高，各个刀具仍可长时间使用，不需要进行维修，此时生成第一实时刀盘信息；

若最大碎石尺寸在岩石尺寸的10%~30%之间，或最大碎石尺寸在5cm~15cm之间，则认为盾构机的刀盘破碎强度中等，存在少量刀具需要更换，但仍然可以继续使用，不需要进行维修，此时生成第二实时刀盘信息；

若最大碎石尺寸超过岩石尺寸的30%，或最大碎石尺寸大于15cm，则认为盾构机刀盘的破碎强度低，此时需要对刀盘进行检查维修，此时生成第三实时刀盘信息。

若同时出现多种情况，例如最大碎石尺寸在岩石尺寸的10%~30%之间，且最大碎石尺寸大于15cm，则优先生成用于指示刀盘强度较低的刀盘信息，即生成第三实时刀盘信息。

根据第一实时刀盘信息、第二实时刀盘信息与第三实时刀盘信息的不同，使作业人员得到不同的反馈。

如图3所示，在本申请的另一个实施例中，还包括一种应用于基坑的盾构机检系统，包括：

岩石信息获取模块，用于获取盾构机作业位置的岩石信息；

碎石信息获取模块，用于获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息；

检测终端，用于根据盾构机的破碎作业情况检测碎石信息，可以使用连接于盾构机的摄像机；

刀盘强度判断模块，用于基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息；

反馈模块，用于基于实时刀盘信息向作业人员进行反馈，可通过作业人员的手机进行反馈。

在本申请的另一个实施例中，还包括一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个预设程序，预设程序被处理器执行时实现实施例一或实施例二的一种应用于基坑的盾构机检测方法的步骤。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，同时，上述实施例提供的一种应用于基坑的盾构机检测方法、系统和可读存储介质的实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

Claims (6)

1.一种应用于基坑的盾构机检测方法，其特征在于，包括：

获取盾构机作业位置的岩石信息，其中，所述岩石信息包括盾构机破碎作业前的岩石尺寸信息；

获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息，所述碎石信息包括盾构机破碎作业后的碎石尺寸信息；

基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息，并基于所述实时刀盘信息向作业人员反馈；

其中，所述获取盾构机作业位置的岩石信息包括：获取施工路径信息；根据对施工路径的勘探，获取岩石位置信息；以岩石位置信息所表征的岩石位置为中心，以第一预设间隔尺寸均匀布设多个辅助孔，通过多个辅助孔的不同勘探情况，更新岩石信息；

其中，所述辅助孔具有四个，所述以第一预设间隔尺寸均匀布设多个辅助孔，通过多个辅助孔的不同勘探情况，获取岩石信息还包括：若只有一个辅助孔A在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并根据辅助孔A与勘探孔的连线中点位置，对岩石位置信息进行更新；若同时有辅助孔A、辅助孔B两个辅助孔在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并以辅助孔A、辅助孔B与勘探孔三点作为圆周点定位出一个轮廓圆，并根据所述轮廓圆的圆心位置对岩石位置信息进行更新；若同时有辅助孔A、辅助孔B和辅助孔C三个辅助孔在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并以辅助孔A、辅助孔B和辅助孔C连线形成一个轮廓三角形，并且根据轮廓三角形的中心位置对岩石位置信息进行更新；若辅助孔A、辅助孔B、辅助孔C和辅助孔D四个辅助孔在与勘探孔的同一深度全部勘探到了岩石，则获取长度更长的第二预设间隔尺寸，并以第二预设间隔尺寸再次均匀布设辅助孔进行勘探，以获取岩石信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

获取盾构机作业深度信息，作业深度信息包括用于表征盾构机刀盘最高位置的最高位置信息、用于表征盾构机刀盘最低位置的最低位置信息；

根据最高位置信息与最低位置信息之差，获取作业高度区间信息；

获取每个辅助孔勘于作业高度区间内勘探到的所有岩石位置信息；

根据所有岩石位置信息，得到下一次布设辅助孔的间隔尺寸。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述检测终端用于进行图像信息的获取，所述获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息包括：

通过检测终端获取盾构机于螺旋输送机处的图像信息；

根据图像信息，对盾构机产生的碎石进行检测，得到碎石信息，所述碎石信息包括碎石形状信息、碎石尺寸信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述检测终端用于对螺旋输送机出口端的落石进行图像获取，所述螺旋输送机出口端安装有刻度尺，所述根据图像信息，对盾构机产生的碎石进行检测，得到碎石信息包括：

根据刻度尺的实际尺寸、在图像中的图像尺寸，获得用于表征图像与实际比例的比例尺信息；

获取图像信息中的碎石图像尺寸信息，并根据比例尺信息得到用于表征碎石实际尺寸的碎石尺寸信息；

获取图像信息中的碎石图像形状信息，并等距比例尺信息得到用于表征碎石实际形状的碎石形状信息。

5.一种应用于基坑的盾构机检测系统，其特征在于，包括：

岩石信息获取模块，用于获取盾构机作业位置的岩石信息；

碎石信息获取模块，用于获取检测终端基于盾构机破碎作业所检测到的碎石信息；

检测终端，用于根据盾构机的破碎作业情况检测碎石信息；

刀盘强度判断模块，用于基于岩石信息、碎石信息，生成用于表征刀盘强度数据的实时刀盘信息；

反馈模块，用于基于实时刀盘信息向作业人员进行反馈；

其中，所述岩石信息获取模块用于：获取施工路径信息；根据对施工路径的勘探，获取岩石位置信息；以岩石位置信息所表征的岩石位置为中心，以第一预设间隔尺寸均匀布设多个辅助孔，通过多个辅助孔的不同勘探情况，更新岩石信息；

其中，所述辅助孔具有四个，所述以第一预设间隔尺寸均匀布设多个辅助孔，所述岩石信息获取模块还用于：若只有一个辅助孔A在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并根据辅助孔A与勘探孔的连线中点位置，对岩石位置信息进行更新；若同时有辅助孔A、辅助孔B两个辅助孔在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并以辅助孔A、辅助孔B与勘探孔三点作为圆周点定位出一个轮廓圆，并根据所述轮廓圆的圆心位置对岩石位置信息进行更新；若同时有辅助孔A、辅助孔B和辅助孔C三个辅助孔在与勘探孔的同一深度勘探到了岩石，则对岩石尺寸信息进行更新，并以辅助孔A、辅助孔B和辅助孔C连线形成一个轮廓三角形，并且根据轮廓三角形的中心位置对岩石位置信息进行更新；若辅助孔A、辅助孔B、辅助孔C和辅助孔D四个辅助孔在与勘探孔的同一深度全部勘探到了岩石，则获取长度更长的第二预设间隔尺寸，并以第二预设间隔尺寸再次均匀布设辅助孔进行勘探，以获取岩石信息。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至4中任一种方法的计算机程序。

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