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长大隧道全断面岩石掘进机掘进技术研究与应用
开展适应于不同围岩条件的开敞式TBM施工技术研究，在多项重大工程中成功应用。
石家庄铁道大学
2021-05-04
基于交替供电及全断面隧道掘进机的地质超前探测方法
本发明公开了一种基于交替电流及全断面隧道掘进机的地质超 前探测方法，其包括以下步骤:(1)提供一个地质超前探测系统，所述 地质超前探测系统包括位于隧道内的隧道掘进机、恒流源、程控继电 器及光纤电流传感器，所述隧道掘进机包括护盾、刀盘及连接所述护 盾及所述刀盘的主驱动轴承;(2)以预定周期切换所述恒流源的电流施 加位置，以使所述恒流源交替供电给所述护盾及所述刀盘，同时测量 对应的电压(3)根据基尔霍夫电流定律及电压与电流的关系计算出所述 隧道掘进机的侧向地质体及前方地质体的视电阻率，进而分别分析所 述
华中科技大学
2021-04-14
隧道掘进机关键技术及其产业化
硬岩隧道掘进机（TBM）是隧道掘进领域科技附加值最高的装备，是国家铁路、水利、国防等重大工程领域不可或缺的大国重器。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
本项目历经10余年产学研用联合攻关，攻克了TBM设计制造关键技术。解决了TBM“掘不动、掘不快、掘不准”三大国际行业难题，实现了TBM自主设计制造和产业化生产。该项目突破的关键技术包括高效破岩刀盘刀具、大扭矩多源驱动与脱困技术、掘进方向精准调控。
硬岩隧道掘进机（TBM）是隧道掘进领域科技附加值最高的装备，是国家铁路、水利、国防等重大工程领域不可或缺的大国重器。未来10年，我国需用TBM开挖的隧道达2万公里，占全球市场80%以上。立项之初，我国TBM长期被国外垄断，单台TBM售价高达3~5亿元。即使采用国外TBM也存在地质适应性差、故障率高、工期拖延严重乃至人员伤亡等严重问题。
项目成果孵化了铁建重工和中铁装备国内两家龙头企业，产品主要技术指标达到或超过国际同类产品，替代了进口，出口到黎巴嫩、秘鲁、越南等国家，累计生产3-10m 系列TBM 产品百余台套，占国内新增市场份额93%，取代了美国罗宾斯、德国海瑞克成为全球TBM 最大制造商。
浙江大学
2022-07-22
全断面隧道掘进装备载荷建模与数字化设计关键技术及应用
"本项目属工程装备设计制造技术领域。我国是地下施工最多，全断面隧道掘进装备需求量最大和发展速度最快的国家。由于引进装备不适应我国复杂多变的地质情况，导致可靠性差，严重影响施工效率与效益，因此亟需发展相关设计技术并自主研制。掘进装备的关键核心部件是刀盘，缺少地质适应性好与可靠性高的刀盘设计技术是困扰掘进装备自主研制的瓶颈问题。项目组围绕国家重大隧道工程需求，攻克了刀盘地质适应性与高可靠性设计关键技术，促进了我国掘进装备自主设计能力跨越式发展。 本项目技术发明一为提出了广谱地质适应性掘进载荷建模新理论。创建了掘进装备总载荷预测模型，突破了现有建模理论仅适用于单一地质的局限性，降低了总载荷预测误差，为刀盘地质适应性与高可靠性设计提供了载荷条件；本项目技术创新二为发明了软土类刀盘地质适应性设计新技术。建立了掘进装备刀盘高精度参数化建模新方法，实现了复杂地质条件下掘进过程全物理仿真及刀盘结构强度优化设计，突破了刀盘轻量化设计关键技术，降低了设计制造成本；本项目技术创新三为发明了硬岩类刀盘高可靠性设计新技术。提出了随机动态载荷作用下刀盘强度设计方法“
天津大学
2021-04-10
一种基于双路电流平衡及隧道掘进机的地质超前探测方法
本发明公开了一种基于双路电流平衡及隧道掘进机的地质超前 探测方法，其包括以下步骤:(1)提供位于待测地质体内的隧道掘进机 及光纤电流传感器，所述隧道掘进机包括护盾、刀盘及连接所述护盾 及所述刀盘的主驱动轴承;所述光纤电流传感器缠绕在所述主驱动轴 承上，其用于测量流经所述主驱动轴承的电流值;(2)提供双路恒流源，所述双路恒流源的两路电流同时分别施加于所述护盾及所述刀盘;(3) 调节两路电流的大小，使所述光纤电流传感器的示数保持为 0;(4)根 据电压与电流的关系分别计算出所述隧道掘
华中科技大学
2021-04-14
一种基于二维激光扫描的掘进机掘进窗口快速检测方法
本发明公开了一种基于二维激光扫描的掘进机掘进窗口快速检测方法，首先，对掘进工作面分别进行水平和垂直二维扫描，对采集到的原始点云数据进行去离群点处理；然后，分别对去离群点之后的水平和垂直二维扫描点云数据进行直线拟合、求中心线、确定基点的操作，完成窗口检测的准备工作；最后，输入目标距离，分别在水平与垂直中心线上，以基点为原点的目标距离处作垂线与拟合得到的两条直线相交，获得点对，水平点对的空间距离是目标距离处的掘进窗
华中科技大学
2021-04-14
智能矿用掘进机井下导航控制技术
针对矿井恶劣环境中绝对定位信息缺失，利用多源融合感知技术，构建可行驶区域两侧边缘，利用中心参考轨迹种子点生成拟合跟踪轨迹。建立势场态势图，实现智能矿用掘进机井下动态避障，并设计了自适应变参数的轨迹跟踪导航控制方法，突破了智能矿用掘进机矿井下自主导航规划的技术瓶颈。
提供了一种矿井下智能驾驶的局部路径规划方法及系统，自适应调整轨迹，实现路口前矿车的横向校正，保证矿车安全的通过路口，提高下无人矿车在分岔路口的安全性；提供了一种智能掘进机横向优化控制方法及系统，在粉尘碎石恶劣环境下，并缺乏绝对定位信息时，实现智能矿用掘进机井下精确横向轨迹跟踪控制技术；提供了一种智能驾驶的自底向上平滑轨迹生成方法及系统，保证在直线路线参考点处于道路中间，在弯道路段参考点处于弯道内侧，提高掘进机行驶过程中的安全性。
中南大学
2023-03-17
智能矿用掘进机井下导航控制技术
针对矿井恶劣环境中绝对定位信息缺失，利用多源融合感知技术，构建可行驶区域两侧边缘，利用中心参考轨迹种子点生成拟合跟踪轨迹。建立势场态势图，实现智能矿用掘进机井下动态避障，并设计了自适应变参数的轨迹跟踪导航控制方法，突破了智能矿用掘进机矿井下自主导航规划的技术瓶颈。
提供了一种矿井下智能驾驶的局部路径规划方法及系统，自适应调整轨迹，实现路口前矿车的横向校正，保证矿车安全的通过路口，提高下无人矿车在分岔路口的安全性；提供了一种智能掘进机横向优化控制方法及系统，在粉尘碎石恶劣环境下，并缺乏绝对定位信息时，实现智能矿用掘进机井下精确横向轨迹跟踪控制技术；提供了一种智能驾驶的自底向上平滑轨迹生成方法及系统，保证在直线路线参考点处于道路中间，在弯道路段参考点处于弯道内侧，提高掘进机行驶过程中的安全性。
智能矿用掘进机井下导航控制技术
中南大学
2023-08-22
一种掘进机刀盘双模式电液驱动系统
本实用新型公开了一种掘进机刀盘双模式电液驱动系统。包括连接到主油路的变排量液压泵组、可分离式定排量液压马达组和不可分离式定排量液压马达组，变排量液压泵组输入流量到主油路，两个马达组从主油路得到流量，通过可分离式定排量液压马达组和不可分离式定排量液压马达组的组合控制实现两种转速输出模式。本实用新型可达到降低工程成本、提高系统工作效率和可靠性的目的。
浙江大学
2021-04-13
一种小断面竖井快速掘进装置
本实用新型提供一种小断面竖井快速掘进装置，其特征在于:包括圆环钢架、钢架支撑装置和钻机 角度调节装置，所述的钢架支撑装置包括若干沿圆环钢架底部周向设置的固定支架，所述的钻机角度调 节装置包括连接在圆环钢架内侧壁的若干角度可调的钻机固定筒。本实用新型结构简单、使用方便、在 变坡段、弧线段开挖时，可通过角度调节装置实现不同的开挖坡比;在竖井掘进过程中，能有效避免人 工掘进时井壁粗糙的问题，保证井壁平整
武汉大学
2021-04-14