(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210918338.X (22)申请日 2022.08.01 (71)申请人 山东大学 地址 250100 山东省济南市山大南路27号 (72)发明人 许京伟　刘斌　朱洪涛　刘广源　 杨云　吕浩伟　 (74)专利代理 机构 深圳博敖专利代理事务所 (普通合伙) 44884 专利代理师 胡智援 (51)Int.Cl. G01N 3/58(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种轨迹可调的盾构滚刀受力测量装置和 方法 (57)摘要 本发明公开了一种轨迹可调的盾构滚刀受 力测量装置和方法， 属于新一代信息技术领域， 其中包括支座、 推进系统、 驱动系统、 岩样箱和滚 刀受力测量装置， 所述滚刀受力测量装置、 推进 系统、 驱动系统和岩样箱均设置在支座内， 所述 推进系统和驱动系统的一侧与滚刀受力测量装 置固定连接， 所述滚刀受力测量装置包括十字形 刀盘主梁、 刀箱滚刀组合体和无线传输装置， 所 述十字形刀盘主梁固定连接在滚刀受力测量装 置内部； 通过滚刀体、 C型块和固定块， 用于研究 多滚刀破岩试验受力状况、 不均匀性以及受力规 律， 为盾构 破岩滚刀设计、 选用、 布置及改进 提供 依据， 也可为施工过程中掘进参数调整、 换刀时 机选取等提供依据。 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 115290492 A 2022.11.04 CN 115290492 A 1.一种轨迹可调的盾构滚刀受力测量装置， 包括支座(1)、 推进系统(2)、 驱动系统(3)、 岩样箱(4)和滚刀受力测量装置(5)， 其特征在于： 所述滚刀受力测量装置(5)、 推进系统 (2)、 驱动系统(3)和岩样箱(4)均设置在支座(1)内， 所述推进系统(2)和驱动系统(3)的一 侧与滚刀受力测量装置(5)固定连接 。 2.根据权利要求1所述的一种轨迹可调的盾构滚刀受力测量装置， 其特征在于： 所述滚 刀受力测量装置(5)包括十字形刀盘主梁(51)、 刀箱(521)滚刀组合体(52)和无线传输装置 (53)， 所述十字形刀盘主梁(51)固定连接在滚刀受力测量装置(5)内部， 所述刀箱(521)滚 刀组合体(52)通过螺栓螺纹连接在十字形刀盘主梁(51)内部， 所述无线传输装置(53)固定 连接在十 字形刀盘主梁(51)内部 。 3.根据权利要求2所述的一种轨迹可调的盾构滚刀受力测量装置， 其特征在于： 所述刀 箱(521)滚刀组合体(52)包括刀箱(521)、 C形刀轴固定块(5222)组(522)和滚刀体(523)， 所 述刀箱(521)通过螺栓螺纹连接在十字形刀盘主梁(51)内， 所述刀箱(521)与C形刀轴固定 块(5222)组(522)之间榫卯连接， 所述滚刀体(523)通过滚刀轴设置在C形刀轴固定块 (5222)组(522)之间。 4.根据权利要求3所述的一种轨迹可调的盾构滚刀受力测量装置， 其特征在于： 所述C 形刀轴固定块(5222)组(522)包括C型块和固定块(5222)， 所述C型块和固定块(5222)的表 面设置有应 变片形成刀轴压紧应 变片组(54)。 5.根据权利要求1 ‑4任一所述的一种轨迹可调的盾构滚刀受力测量装置的测量方法， 其特征在于： 包括如下步骤： 步骤一、 根据岩样类型以及多滚刀体(523)破岩试验目标、 参数等， 确定滚刀体(523)数 量和各安装轨 迹尺寸。 步骤二、 确定并设置滚刀体(523)、 刀轴、 固定块(5222)倾角、 固定块(5222)材料弹性模 量等参数。 步骤三、 根据成对传感器信号和弹性模量计算该位置和方向的受力大小， 根据每个刀 轴的三个倾角以及各倾角对应的受力大小、 滚刀体(523)几何尺寸计算滚刀体(523)的正 向、 切向和轴向受力。 步骤四、 设定多组滚刀体(523)数量及轨迹参数， 并启动多次破岩试验， 并由处理分析 系统对试验结果进行分析。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115290492 A 2一种轨迹可调的盾构滚刀受力测量装 置和方法 技术领域 [0001]本发明涉及新一代信息技术领域， 更具体地说， 它涉及一种轨迹可调的盾构滚刀 受力测量装置和方法。 背景技术 [0002]滚刀是全断面隧道掘进机和复合式盾构机等大型非开挖施工设备破岩的关键工 具， 由于滚刀工作环境恶劣， 在施工过程中对滚刀受力进行测量存在诸多限制和困难， 因 此， 通过在滚刀破岩试验中对滚刀受力进行测量， 可以为滚刀设计、 选用、 布置及改进提供 依据， 也可为施工过程中掘进参数调整、 换刀时机 选取等提供依据。 [0003]目前， 滚刀受力测量主要采用在单个立式滚刀C型块或楔块上加工槽或孔， 安装压 力传感器进行测量的方式， 该方式不能研究多滚刀受力状况、 不均匀性以及受力规律。 另 外， 由于滚刀受力较大， 滚刀C型块和楔块装配紧凑， 压力 传感器安装空间容易受限， 且受装 配预紧力的影响压力测量精度比较低。 发明内容 [0004](1)要解决的技 术问题 [0005]针对现有技术存在的不足， 本发明的目的在于提供一种轨迹可调的盾构滚刀受力 测量装置和方法， 其具有测量精度高的特点。 [0006](2)技术方案 [0007]为实现上述目的， 本发明提供了一种轨迹可调的盾构滚刀 受力测量装置， 包括支 座、 推进系统、 驱动系统、 岩样箱和滚刀受力测量装置， 所述滚刀受力测量装置、 推进系统、 驱动系统和岩样箱均设置在支座内， 所述推进系统和驱动系统的一侧与滚刀受力测量装置 固定连接 。 [0008]使用本技术方案的一种轨迹可调 的盾构滚刀受力测量装置和方法时， 通过滚刀 体、 C型块和固定块， 用于研究多滚刀破岩试验受力状况、 不均匀性以及受力规律， 为盾构破 岩滚刀设计、 选用、 布置及改进提供依据， 也可为施工过程中掘进参数调整、 换刀时机选取 等提供依据。 [0009]进一步地， 所述滚刀受力测量装置包括十字形刀盘主梁、 刀箱滚刀组合体和无线 传输装置， 所述十字形刀盘主梁固定连接在滚刀受力测量装置内部， 所述刀箱滚刀组合体 通过螺栓螺纹连接在十字形刀盘主梁内部， 所述无线传输装置固定连接在十字形刀盘主梁 内部。 [0010]进一步地， 所述刀箱滚刀 组合体包括刀箱、 C形刀轴固定块组和滚刀体， 所述刀箱 通过螺栓螺纹连接在十字形刀盘主梁内， 所述刀箱与C形刀轴固定块组之 间榫卯连接， 所述 滚刀体通过滚刀轴设置在C形刀轴固定块组之间。 [0011]进一步地， 所述C形刀轴固定块组包括C型块和固定块， 所述C型块和固定块的表面 设置有应 变片形成刀轴压紧应 变片组。说　明　书 1/3 页 3 CN 115290492 A 3