一种刮刀选取方法、电子装置及可读存储介质与流程

1.本发明涉及盾构掘进技术领域，具体而言，涉及一种基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法、电子装置及可读存储介质。


背景技术：

2.盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，在城市地铁、穿山隧道大规模发展的背景下，盾构施工技术水平也实现大幅度飞跃，施工设备实现高端化、智能化，盾构施工技术在地铁、电力隧道、公路隧道的建设中得到广泛应用。盾构机的开挖功能主要是通过刀盘上的大量刀具完成，在掘进过程中，刀盘上的刀具对掌子面的岩土进行压裂、刮削以达到开挖土体的效果。盾构/tbm刀盘的关键核心部件——刀具，直接影响盾构/tbm装备掘进能力和作业效率。由于盾构机的工作状况恶劣，盾构机刀具的磨损异常严重，甚至发生脱落的情况，每年由于刀具磨损脱落产生的更换维护费用占总施工费的近1/4。当前盾构/tbm刀具评价方法缺失，检测方法混乱，检测结果离散，检测数据结果难以有效指导、改善刀具质量，提升刀具选用、维护技术水平，尤其是遇到复杂地层时，引起刀具消耗量大，盾构/tbm掘进成本和安全风险高。
3.在现有技术中，目前对刮刀性能的评价标准不一，主要在单一维度表征刮刀性能，没有融合地层特性，缺乏有效的方法表征不同地层刮刀的综合性能，对工程项目选择刮刀种类产生了重大影响。因此有必要提供一种可系统、准确、可行的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法，以对刮刀的加工制造质量提供有效指导。


技术实现要素：

4.因此，本发明提供一种基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法，解决了盾构tbm刮刀性能缺乏有效评估的问题，实现建立一种可系统、准确、可行的评价基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法的技术效果。
5.为解决上述问题，本发明提供一种基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法，包括：
6.步骤s100：获取刮刀性能特征参数x
t
；
7.步骤s200：构建刮刀参数影响系数a
st
；
8.步骤s300：根据性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
构建刮刀性能表征模型
9.步骤s400：代入获取的性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
，求解刮刀综合性能表征结果zs；
10.步骤s500：通过对比多个刮刀的刮刀综合性能表征结果zs选取最优的刮刀进行工作；
11.其中，s表示不同的地层条件，t表示不同的刮刀性能特征参数，zs表示针对某特定地层条件下刮刀综合性能表征数值结果。
12.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：基于目前缺少表征刮刀综
合性能方法的现状，本实施例的方案采用多元回归分析方法构建刮刀综合性能表征模型，用来表征盾构tbm刮刀性能，主要包含刮刀性能特征参数、参数影响系数、性能表征模型。通过仪器获取并检测刮刀性能特征参数x
t
，采用专家评判建立针对不同地层条件的刮刀不同性能特征参数的影响系数，采用多元回归分析方法构建刮刀性能表征模型；最终通过以上刮刀性能表征模型计算得到刮刀综合性能表征结果为数值结果，根据此数值结果评判刮刀综合性能。进而解决了盾构tbm刮刀性能缺乏有效评估的问题。
13.进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，包括：确定影响刮刀性能的特征参数x1；其中，x1表示刮刀硬度，且通过洛氏硬度计测量采集。
14.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于盾构机的工作环境恶劣，刮刀的受力状态复杂。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
包括刮刀硬度性能x1，为了提高测量的准确性，硬度x1采用洛氏硬度计测量刀具材料，测量精度达到0.1hrc。
15.进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，还包括：确定影响刮刀性能的特征参数x2；其中，x2表示承载能力，且通过盾构tbm掘进模态综合实验平台及三向力传感器测量采集。
16.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：刮刀在对岩体进行滚压剪切过程中承受巨大的载荷和强烈的冲击，因此刮刀承载力对刮刀寿命的影响不容忽视。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
还包括承载能力x2，为了提高测量的准确性，承载能力x2采用盾构tbm掘进模态综合实验平台及三向力传感器测量，测量精度达到
±
0.1kn。
17.进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，还包括：确定影响刮刀性能的特征参数x3；其中，x3表示刀头耐磨性，且通过盾构tbm掘进模态综合实验平台及三维摄像测量系统测量采集。
18.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于盾构机的工作地质复杂，刮刀的受力状态复杂，除了主要受径向压力外，还会受到冲击载荷、软硬不均地层的偏载及偏磨、岩土中硬矿物砂石的剧烈摩擦等其它各类因素共同作用。刮刀的切削效率和使用寿命是评价tbm工作性能的重要指标。刮刀刀头耐磨性是决定刮刀的切削效率和刀具使用时间的关键因素。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
还包括刀头耐磨性x3，为了提高测量的准确性，刀头耐磨性x3采用盾构tbm掘进模态综合实验平台及三维摄像测量系统测量，检测精度达到0.01mm/m。刀头耐磨性x3还可以采用高精度计量称测量，检测精度达到0.01g/mm。
19.进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，还包括：确定影响刮刀性能的特征参数x4；其中，x4表示抗冲击能力/刀体韧性，且通过摆锤式冲击试验机测量采集。
20.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：刮刀在对岩体进行滚压剪切过程中承受巨大的载荷和强烈的冲击，因此刮刀承载力对刮刀寿命的影响不容忽视。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
还包括抗冲击能力/刀体韧性x4，为了提高测量的准确性，抗冲击能力/刀体韧性x4采用摆锤式冲击试验机测量，由冲击功(单位j)和冲击韧性(单位j/cm2)表征，检测精度达到0.1j和
±
0.1j/cm2。
21.进一步的，上述技术方案中，构建刮刀参数影响系数a
st
，包括：
22.步骤s210：测量地层的类型，并通过s代表不同的地层；
23.步骤s220：根据测量的地层的类型，结合性能特征参数，构建刮刀参数影响系数a
st
；
24.其中，当s＝1时，a
1t
为软土地层；当s＝2时，a
2t
为软硬不均地层；当s＝3时，a
3t
为硬岩地层。
25.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：一种基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法包含多种刮刀参数影响系数，不同的地层条件对刮刀性能要求侧重点不同，用a
st
表征不同地层条件下针对刮刀不同特征参数的影响系数，s表示不同的地层，s＝1、2、3，分别代表了软土地层、软硬不均地层和硬岩地层三种不同地层条件，t表示不同的刮刀性能特征参数，t＝1、2、3、4，分别代表了硬度、承载能力、刀头耐磨性、抗冲击能力/刀体韧性四种性能特征参数。即a
11
表征软土地层刮刀硬度的影响系数，a
12
表征软土地层刮刀承载能力的影响系数，以此类推。刮刀参数影响系数a
st
的值根据专家评判获取，专家评判是指针对s种地层，分别对每一种地层的t种刮刀性能特征参数进行评判，从而得到刮刀参数影响系数，共得到s*t个影响系数。
26.进一步的，上述技术方案中，根据性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
构建刮刀性能表征模型还包括：
27.评判构造某一地层t种刮刀性能特征参数x
t
的判断矩阵：
28.在软土地层条件下，刮刀性能特征参数影响系数为a1＝[a
11 a
12 a
13 a
14
]；
[0029]
在软硬不均地层条件下，刮刀性能特征参数影响系数为a2＝[a
21 a
22 a
23 a
24
]；
[0030]
在硬岩地层条件下，刮刀性能特征参数影响系数为a3＝[a
31 a
32 a
33 a
34
]。
[0031]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：采用硬度、承载能力、刀头耐磨性、抗冲击能力/刀体韧性四种性能特征参数表征刮刀的综合性能，采用专家评判建立针对不同地层条件的刮刀不同性能特征参数的影响系数，构造某一地层t种刮刀性能特征参数x
t
的判断矩阵。在针对软土地层的情况下，刮刀性能特征参数影响系数a1包括表征软土地层刮刀硬度的影响系数a
11
、表征软土地层刮刀承载能力的影响系数a
12
、表征软土地层刀头耐磨性的影响系数a
13
、表征软土地层刮刀抗冲击能力/刀体韧性的影响系数a
14
，并依次类推。
[0032]
进一步的，上述技术方案中，代入获取的刮刀性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
，求解刮刀综合性能表征数值结果zs，还包括：
[0033]
当刮刀用于软土地层条件时，刮刀综合性能表征数值结果z1＝a
11
x1 a
12
x2 a
13
x3 a
14
x4；
[0034]
当刮刀用于软硬不均地层条件时，刮刀综合性能表征数值结果z2＝a
21
x1 a
22
x2 a
23
x3 a
24
x4；
[0035]
当刮刀用于硬岩地层条件时，刮刀综合性能表征数值结果z3＝a
31
x1 a
32
x2 a
33
x3 a
34
x4。
[0036]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：将获取到的刮刀性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
代入至刮刀性能表征模型中，求解刮刀综合性能表征数值结果zs，得到刮刀综合性能表征数值结果zs用于评判刮刀综合性能，以此选取针对某一地层条件下的最优刮刀。
[0037]
再一方面，本发明实施例提供的一种电子装置，包括：处理器，存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如本发明任一
实施例的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法。
[0038]
本实施例中的电子装置用于实现如本发明任一实施例的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法，因此其具有如本发明任一实施例的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法的全部有益效果，在此不再赘述。
[0039]
又一方面，本发明实施例提供的一种可读存储介质，可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序被处理器运行时控制存储介质所在设备执行如本发明任一实施例的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法的步骤。
[0040]
本实施例中的可读存储介质用于存储如本发明任一实施例的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法，因此其具有如本发明任一实施例的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法的全部有益效果，在此不再赘述。
[0041]
采用本发明的技术方案后，能够达到如下技术效果：
[0042]
(1)提供了一种在不同工况下选择合适刮刀种类的新方法，对厂家提高刮刀的加工制造质量具有重要意义；
[0043]
(2)根据表征结果对刮刀综合性能进行排序评判，该方法能够定性定量的表征刮刀的综合性能，优选出对实际工程项目最为适用的刮刀种类。
附图说明
[0044]
图1为本发明第一实施例提供的一种基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法的流程图。
[0045]
图2为本发明第二实施例提供的一种电子装置的框图。
[0046]
图3为本发明第三实施例提供的一种可读存储介质的框图。
[0047]
附图标记说明：
[0048]
100-电子装置；110-存储器；111-计算机程序；120-处理器；200-可读存储介质；210-计算机可执行指令。
具体实施方式
[0049]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0050]
【第一实施例】
[0051]
参见图1，其为本发明第一实施例提供的一种基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法的流程图。基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法具体包括：
[0052]
步骤s100：获取刮刀性能特征参数x
t
；
[0053]
步骤s200：构建刮刀参数影响系数a
st
；
[0054]
步骤s300：根据性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
构建刮刀性能表征模型
[0055]
步骤s400：代入获取的性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
，求解刮刀综合性能表征结果zs；
[0056]
步骤s500：通过对比多个刮刀的刮刀综合性能表征结果zs选取最优的刮刀进行工作；
[0057]
其中，s表示不同的地层条件，t表示不同的刮刀性能特征参数，zs表示针对某特定地层条件下刮刀综合性能表征数值结果。
[0058]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：基于目前缺少表征刮刀综合性能方法的现状，本实施例的方案采用多元回归分析方法构建刮刀综合性能表征模型，用来表征盾构tbm刮刀性能，主要包含刮刀性能特征参数、参数影响系数、性能表征模型。通过仪器获取并检测刮刀性能特征参数x
t
，采用专家评判建立针对不同地层条件的刮刀不同性能特征参数的影响系数，采用多元回归分析方法构建刮刀性能表征模型；最终通过以上刮刀性能表征模型计算得到刮刀综合性能表征结果为数值结果，根据此数值结果评判刮刀综合性能。进而解决了盾构tbm刮刀性能缺乏有效评估的问题。
[0059]
一般情况下，采用硬度、承载能力、刀头耐磨性、抗冲击能力/刀体韧性四种性能特征参数表征刮刀的综合性能，将地层的类型简单分为软土地层、软硬不均地层、硬岩地层三种地层类型；需要说明的是，在复杂的特殊情况下，还可以采用锋利度、耐腐蚀度等性能特征参数进行进一步的选取。
[0060]
进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，包括：确定影响刮刀性能的特征参数x1；其中，x1表示刮刀硬度，且通过洛氏硬度计测量采集。
[0061]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于盾构机的工作环境恶劣，刮刀的受力状态复杂。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
包括刮刀硬度性能x1，为了提高测量的准确性，硬度x1采用洛氏硬度计测量刀具材料，测量精度达到0.1hrc。
[0062]
进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，还包括：确定影响刮刀性能的特征参数x2；其中，x2表示承载能力，且通过盾构tbm掘进模态综合实验平台及三向力传感器测量采集。
[0063]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：刮刀在对岩体进行滚压剪切过程中承受巨大的载荷和强烈的冲击，因此刮刀承载力对刮刀寿命的影响不容忽视。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
还包括承载能力x2，为了提高测量的准确性，承载能力x2采用盾构tbm掘进模态综合实验平台及三向力传感器测量，测量精度达到
±
0.1kn。
[0064]
进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，还包括：确定影响刮刀性能的特征参数x3；其中，x3表示刀头耐磨性，且通过盾构tbm掘进模态综合实验平台及三维摄像测量系统测量采集。
[0065]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于盾构机的工作地质复杂，刮刀的受力状态复杂，除了主要受径向压力外，还会受到冲击载荷、软硬不均地层的偏载及偏磨、岩土中硬矿物砂石的剧烈摩擦等其它各类因素共同作用。刮刀的切削效率和使用寿命是评价tbm工作性能的重要指标。刮刀刀头耐磨性是决定刮刀的切削效率和刀具使用时间的关键因素。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
还包括刀头耐磨性x3，为了提高测量的准确性，刀头耐磨性x3采用盾构tbm掘进模态综合实验平台及三维摄像测量系统测量，检测精度达到0.01mm/m。
[0066]
刀头耐磨性x3还可以采用高精度计量称测量，检测精度达到0.01g/mm。
[0067]
进一步的，上述技术方案中，获取刮刀性能特征参数x
t
，还包括：确定影响刮刀性能的特征参数x4；其中，x4表示抗冲击能力/刀体韧性，且通过摆锤式冲击试验机测量采集。
[0068]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：刮刀在对岩体进行滚压剪
切过程中承受巨大的载荷和强烈的冲击，因此刮刀承载力对刮刀寿命的影响不容忽视。因此获取的刮刀性能特征参数x
t
还包括抗冲击能力/刀体韧性x4，为了提高测量的准确性，抗冲击能力/刀体韧性x4采用摆锤式冲击试验机测量，由冲击功(单位j)和冲击韧性(单位j/cm2)表征，检测精度达到0.1j和
±
0.1j/cm2。
[0069]
进一步的，上述技术方案中，构建刮刀参数影响系数a
st
，包括：
[0070]
步骤s210：测量地层的类型，并通过s代表不同的地层；
[0071]
步骤s220：根据测量的地层的类型，结合性能特征参数，构建刮刀参数影响系数a
st
；
[0072]
其中，当s＝1时，a
1t
为软土地层；当s＝2时，a
2t
为软硬不均地层；当s＝3时，a
3t
为硬岩地层。
[0073]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：一种基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法包含多种刮刀参数影响系数，不同的地层条件对刮刀性能要求侧重点不同，用a
st
表征不同地层条件下针对刮刀不同特征参数的影响系数，s表示不同的地层，s＝1、2、3，分别代表了软土地层、软硬不均地层和硬岩地层三种不同地层条件，t表示不同的刮刀性能特征参数，t＝1、2、3、4，分别代表了硬度、承载能力、刀头耐磨性、抗冲击能力/刀体韧性四种性能特征参数。即a
11
表征软土地层刮刀硬度的影响系数，a
12
表征软土地层刮刀承载能力的影响系数，以此类推。刮刀参数影响系数a
st
的值根据专家评判获取，专家评判是指针对s种地层，分别对每一种地层的t种刮刀性能特征参数进行评判，从而得到刮刀参数影响系数，共得到s*t个影响系数。
[0074]
进一步的，上述技术方案中，根据性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
构建刮刀性能表征模型还包括：
[0075]
评判构造某一地层t种刮刀性能特征参数x
t
的判断矩阵：
[0076]
在软土地层条件下，刮刀性能特征参数影响系数为a1＝[a
11 a
12 a
13 a
14
]；
[0077]
在软硬不均地层条件下，刮刀性能特征参数影响系数为a2＝[a
21 a
22 a
23 a
24
]；
[0078]
在硬岩地层条件下，刮刀性能特征参数影响系数为a3＝[a
31 a
32 a
33 a
34
]。
[0079]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：采用硬度、承载能力、刀头耐磨性、抗冲击能力/刀体韧性四种性能特征参数表征刮刀的综合性能，采用专家评判建立针对不同地层条件的刮刀不同性能特征参数的影响系数，构造某一地层t种刮刀性能特征参数x
t
的判断矩阵。在针对软土地层的情况下，刮刀性能特征参数影响系数a1包括表征软土地层刮刀硬度的影响系数a
11
、表征软土地层刮刀承载能力的影响系数a
12
、表征软土地层刀头耐磨性的影响系数a
13
、表征软土地层刮刀抗冲击能力/刀体韧性的影响系数a
14
，并依次类推。
[0080]
进一步的，上述技术方案中，代入获取的刮刀性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
，求解刮刀综合性能表征数值结果zs，还包括：
[0081]
当刮刀用于软土地层条件时，刮刀综合性能表征数值结果z1＝a
11
x1 a
12
x2 a
13
x3 a
14
x4；
[0082]
当刮刀用于软硬不均地层条件时，刮刀综合性能表征数值结果z2＝a
21
x1 a
22
x2 a
23
x3 a
24
x4；
[0083]
当刮刀用于硬岩地层条件时，刮刀综合性能表征数值结果z3＝a
31
x1 a
32
x2 a
33
x3 a
34
x4。
[0084]
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：将获取到的刮刀性能特征参数x
t
和参数影响系数a
st
代入至刮刀性能表征模型中，求解刮刀综合性能表征数值结果zs，得到刮刀综合性能表征数值结果zs用于评判刮刀综合性能，以此选取针对某一地层条件下的最优刮刀。
[0085]
【第二实施例】
[0086]
参见图2，其为本发明第二实施例提供的一种电子装置的结构示意图，所述电子装置100例如包括处理器120以及电连接处理器120的存储器110，存储器110上存储有计算机程序111，处理器120加载计算机程序111以实现如第一实施例的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法。
[0087]
【第三实施例】
[0088]
参见图3，本实施例还提供一种可读存储介质200，所述可读存储介质200存储有计算机可执行指令210，所述计算机可执行指令210被处理器读取并运行时，控制所述可读存储介质200所在的电子装置实施如第一实施例中所述的基于刮刀综合性能表征的刮刀选取方法。
[0089]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0090]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read－only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0091]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。