مبدأ عمل قرص قاطع TBM المستخدم في هندسة الأنفاق

آلة حفر الأنفاق الصخرية بقسم كامل (TBM) هي آلة بناء خاصة للأنفاق ، والتي تستخدم على نطاق واسع في مشاريع أنفاق المترو والسكك الحديدية والطرق السريعة والبلدية والطاقة المائية.

رأس القاطع هو المكون الرئيسي لـ TBM ، والذي له وظائف الحفر ، وتثبيت وجه النفق ، وتحريك الوحل وما إلى ذلك. آلة قطع الأسطوانة القرصية TBM تستخدم على نطاق واسع في جميع أنواع آلات حفر الأنفاق ، تستخدم بشكل رئيسي في آلات حفر الأنفاق الصخرية بالمقطع الكامل ، آلة حفر الأنفاق ، آلة رفع الأنابيب والدرع TBM.

أو. آلية كسر الصخور والقوة لقطع القرص TBM

كل قاطع قرص TBM يقطع الصخور مع تفاعل ثلاثي الاتجاهات بين شفرة حلقة القاطع والصخور.

1. تشير قوة الدفع العادية إلى سطح الحفر ويتم توفيرها بواسطة دفع رأس القاطع.

2. تشير قوة القطع الدوارة العرضية إلى الاتجاه العرضي لقاطع القرص ، والذي يتم توفيره بواسطة عزم رأس القاطع ؛

3. يتم توليد القوة الجانبية على حافة قاطع القرص بواسطة قوة الضغط لقاطع القرص على الصخر وقوة الطرد المركزي لدوران رأس قاطع الأسطوانة TBM ، ويشير إلى مركز رأس القاطع. يشير إلى مركز رأس القاطع وله قيمة صغيرة. إنها لا تنتمي إلى نفس الترتيب مع القوتين الأخريين ولا تعتبر بشكل عام.

عندما يعمل القاطع ، يقوم قاطع القرص أولاً بالاتصال بسطح الحفر ، ويتم الضغط على سطح الصخور تحت تأثير الدفع. مع دوران رأس القاطع ، يدور قاطع الأسطوانة TBM حول المحور المركزي لرأس القاطع من جهة ، ويدور حول محوره الخاص في نفس الوقت.

قاطع القرص TBM يقطع سلسلة من الأخاديد متحدة المركز على سطح النخيل تحت تأثير المفصل من قوة الدفع وعزم الدوران لرأس القاطع. عندما يدور القاطع ويضغط في الصخر ، فإن قاطع القرص TBM سينتج تأثيرات شاملة مثل البثق والقص والشد على الصخر. ويتكون الخبث على هذا النحو من جسم مكسور ، وجسم مسحوق وشتات صخرية ، وتعتمد نسبة كل جزء على خصائص الصخور ، وهندسة حلقة القاطع ، والضغط الدافع ، وتباعد القاطع.

Ⅱ. ترتيب قاطع القرص TBM على رأس القاطع

1. تحليل تخطيط قاطع TBM

يجب أن يفي ترتيب قاطع القرص TBM على رأس القاطع ببعض القوانين الميكانيكية والهندسية. بشكل عام ، يجب أن يفي التصميم العام بالمتطلبات التالية.

قدر الإمكان لجعل قواطع القرص ولوحة القاطع تحصل على قوة موحدة ، بحيث يكون الحمل الشعاعي على المحمل الكبير صفرًا.

يجب أن توفر القواطع الأمامية سطح كسر الصخور لقطع الصخور الخلفية ، وذلك لتشكيل القواطع الأمامية والخلفية لكسر الصخور المتعاقبة.

لذلك ، يتم ترتيب قاطع القرص TBM بشكل عام في وضع حلزوني مفرد أو مزدوج على رأس القاطع ، ويتم ترتيب القواطع المجاورة في فرق مرحلة معين.

الـقرص قاطع TBMعادة ما يكون ثلاثة أنواع من قرص واحد ، قرص مزدوج وقرص ثلاثي. يجب أن يسهل ترتيب قاطع الأسطوانة TBM على رأس القاطع تشكيل كسر الصخور المتسلسل.

نظرًا لأن قواطع الأقراص المزدوجة وقواطع الأقراص الثلاثية لا يمكنها تلبية متطلبات جميع قواطع الأسطوانة TBM لكسر الصخور بالتسلسل ، وهي عرضة للتآكل غير المتكافئ ، مما يؤدي إلى تدهور قوة القاطع ونفايات القاطع ، لذلك يجب على قاطع الوجه وقاطع المقياس اختيار قاطع قرص واحد قدر الإمكان.

ومع ذلك ، من أجل توفير مساحة رأس القاطع ، تم تجهيز كل من آلة الدرع وآلة حفر الأنفاق في الغالب بقطع قرصية مزدوجة أو قواطع قرصية ثلاثية في وسط رأس القاطع.

2. مبدأ وطريقة تحديد تباعد قاطع القرص

بغض النظر عن الطريقة المستخدمة لترتيب الأدوات ، فإن تباعد القطع هو أحد المشكلات الفنية الأولى التي يجب النظر فيها. هناك طريقتان للنظر في تباعد القاطع.

(1) على نفس الجهاز ، لم يتغير تباعد القاطع ، وذلك لتغيير فحوى رأس القاطع tbm للتكيف مع تغيير قوة الصخور.

(2) زيادة أو تقليل عدد القواطع على رأس القاطع نفسه أو تغيير عدد حلقات القاطع على كل قاطع أقراص لتغيير تباعد القاطع للتكيف مع قوة الصخور.

طريقة الاعتبار الأولى بسيطة وعملية ، ولها العديد من التطبيقات.

النظر في المساحة رأس القاطع ، عند الحفر في طبقات مختلطة ، يكون مبدأ اختيار تباعد القاطع بشكل عام على النحو التالي.

(1) عندما يكون هناك عدد قليل من القواطع المركزية ، يتم ترتيبها وفقًا لتباعد القاطع الأمثل. غالبًا ما يتم ترتيبها مع تباعد قاطع صغير نسبيًا للتعويض عن ظروف القطع الصعبة التي قد يواجهها قاطع الأسطوانة TBM أثناء عملية النفق.

(2) تتراوح المسافة بين قواطع الجبهة الأمامية بين 50 و ، من من من من من من. لطبقات الصخور الناعمة ، تأخذ قيمة كبيرة ، ولطبقات الصخور الصلبة ، تأخذ قيمة صغيرة.

(3) عندما يتكون النفق بشكل أساسي من صخور لينة وله كمية صغيرة من الصخور الصلبة ، يتم اختيار تباعد القاطع وفقًا للصخور الناعمة ، وعندما يتم حفر قسم الصخور الصلبة ، يمكن أن يكون النفق بطيئًا.

(4) عندما يسيطر على النفق صخور صلبة وله صخور صلبة متوسطة ، يتم اختيار تباعد القاطعة وفقًا لمبدأ أخذ كليهما في الاعتبار.

(5) توجد قواطع المقياس على الحافة الخارجية لرأس القاطع ، بسرعة عالية وارتداء خطير ، ونادرا ما يتم ترتيبها وفقًا لتباعد القاطع الأمثل.

مع الاستخدام الشامل لقوة عالية ، ومقاومة التآكل وغيرها من التقنيات من قاطع القرص ، تم تحسين عمق القطع منه بشكل كبير ، ولكن في هذا الوقت من أجل تحقيق الدفع الحرج المطلوب ، من الضروري توسيع المسافة بين القواطع وفقًا لذلك ، وإلا فإنه سيؤدي إلى عمل قاطع الأسطوانة TBM في المنطقة المثلى السابقة.

في بناء الأنفاق ، يعد رأس القاطع أحد أهم المكونات الأساسية ، والمعروف باسم رأس آلة حفر الأنفاق. تحدد إدارة رأس القاطع بشكل مباشر نجاح أو فشل المشروع بأكمله ، واستثمار تكلفة المشروع وضمان مدة المشروع.