Le principe de fonctionnement du disque de coupe TBM utilisé dans l'ingénierie des tunnels

Le tunnelier de roche à section complète (TBM) est un engin de construction spécial pour les tunnels, qui est largement utilisé dans les projets de tunnels hydroélectriques de métro, de chemin de fer, d'autoroute, de municipalité.

La tête de coupe est le composant clé du TBM, qui a les fonctions d'excavation, de stabilisation de la face du tunnel, d'agitation de la boue et ainsi de suite. Le coupeur à rouleaux à disque TBM est largement utilisé dans toutes sortes de tunneliers, principalement utilisé dans les tunneliers de roche pleine section, les TBM de bouclier et les tuyauteurs.

. Mécanisme de rupture de force et de roche du coupeur de disque TBM

Chaque coupe-disque TBM coupe la roche avec une interaction à trois directions entre la lame de l'anneau de coupe et la roche.

1. la force de poussée normale pointe vers la surface d'excavation et est fournie par la poussée de la tête de coupe.

2. La force de coupe tangentielle du laminage indique la direction tangentielle du coupeur, qui est fournie par le couple de la tête de coupe;

3. La force latérale sur le bord du coupeur de disque est générée par la force de compression du coupeur de disque sur la roche et la force centrifuge de la rotation de la tête de coupe de rouleau TBM, et il pointe vers le centre de la tête de coupe. Il pointe vers le centre de la tête de coupe et a une petite valeur. Il n'appartient pas au même ordre de grandeur avec les deux autres forces et n'est généralement pas considéré.

Lorsque la tête de coupe fonctionne, le coupeur de disque entre d'abord en contact avec la surface d'excavation et est pressé contre la surface de la roche sous l'action de la poussée. Avec la rotation de la tête de coupe, le coupeur à disque TBM tourne autour de l'axe central de la tête de coupe d'une part, et tourne autour de son propre axe en même temps.

Le coupeur de disque TBM coupe une série de rainures concentriques sur la surface de la paume sous l'action conjointe de la poussée et du couple de la tête de coupe. Lorsque la fraise tourne et presse dans la roche, la fraise à disque TBM produira des effets complets tels que l'extrusion, le cisaillement et la fissuration par traction sur la roche. Le laitier ainsi formé est composé de corps broyé, de corps broyé et de fragments de roche, et la proportion de chaque partie dépend des propriétés de la roche, de la géométrie de l'anneau de coupe, de la pression de poussée et de l'espacement des couteaux.

Ⅱ. La disposition du découpeur de disque TBM sur la tête de coupe

1. Analyse de la disposition du cutter TBM

La disposition du coupe-disque TBM sur la tête de coupe doit satisfaire à certaines lois mécaniques et géométriques. Généralement, la mise en page générale devrait répondre aux exigences suivantes.

Dans la mesure du possible, les coupeurs de disque et la plaque de coupe obtiennent la force uniforme, de sorte que la charge radiale sur le grand roulement soit nulle.

Les coupeurs avant doivent fournir la surface de rupture de roche pour les coupeurs arrière, de manière à former les coupeurs avant et arrière pour une rupture de roche successive.

Par conséquent, le coupe-disque TBM est généralement disposé en mode simple ou double spirale sur la tête de coupe, et les couteaux adjacents sont disposés dans une certaine différence de phase.

LeDisque de coupe TBMA généralement trois types de disque unique, double disque et triple disque. La disposition du coupeur de rouleau TBM sur la tête de coupe devrait faciliter la formation de rupture séquentielle de la roche.

Étant donné que les coupeurs à double disque et les couteaux à triple disque ne peuvent pas bien répondre aux exigences de tous les coupeurs à rouleaux TBM pour la rupture de roche en séquence et sont sujets à une usure inégale, entraînant une détérioration de la force de coupe et du gaspillage de coupe, de sorte que le coupeur de visage et le coupeur de jauge doivent choisir le coupe-disque unique autant que possible.

Cependant, afin d'économiser l'espace de la tête de coupe, la machine à blindage et le tunnelier sont pour la plupart équipés de coupeurs à double disque ou de couteaux à triple disque au centre de la tête de coupe.

2. le principe et la méthode de détermination de l'espacement de la coupe-disque

Quelle que soit la méthode utilisée pour disposer les outils, l'espacement des couteaux est l'un des premiers problèmes techniques à prendre en compte. Il y a deux façons de considérer l'espacement de la fraise.

(1) Sur la même machine, l'espacement de la fraise est inchangé, de manière à modifier la poussée de la tête de coupe tbm pour s'adapter au changement de résistance de la roche.

(2) Augmentez ou diminuez le nombre de coupeurs sur la même tête de coupe ou modifiez le nombre d'anneaux de coupe sur chaque coupe-disque pour modifier l'espacement de la fraise pour s'adapter à la résistance de la roche.

La première méthode de considération est simple et pratique, et a de nombreuses applications.

Compte tenuEspace de tête de coupe en ligne, lors de l'excavation dans des strates mixtes, le principe de sélection de l'espacement des couteaux est généralement le suivant.

(1) Lorsqu'il y a peu de coupeurs centraux, ils sont disposés en fonction de l'espacement optimal de la fraise. Ils sont souvent disposés avec un espacement de coupe relativement petit pour compenser les conditions de coupe difficiles que le coupeur de rouleau TBM peut rencontrer pendant le processus de tunnel.

(2) La distance entre les coupeurs avant est comprise entre 50 et 120mm. Pour les couches de roche molle, prenez une grande valeur et, pour les couches de roche dure, prenez une petite valeur.

(3) Lorsque le tunnel est principalement composé de roche molle et a une petite quantité de roche dure, l'espacement de la fraise est sélectionné en fonction de la roche molle, et lorsque la section de roche dure est creusée, le tunnel peut être lent.

(4) Lorsque le tunnel est dominé par de la roche dure et comporte une roche dure moyenne, l'espacement des couteaux doit être choisi selon le principe de la prise en compte des deux.

(5) Les coupeurs de jauge sont situés sur le bord extérieur de la tête de coupe, avec une vitesse élevée et une usure importante, et sont rarement disposés en fonction de l'espacement optimal de la coupe.

Avec l'utilisation complète de haute résistance, résistance à l'usure et d'autres technologies de la coupe de disque, la profondeur de coupe de celui-ci a été grandement améliorée, mais à ce moment-là, pour atteindre la poussée critique requise, il est nécessaire d'élargir la distance entre les coupeurs en conséquence, Sinon, le coupeur de rouleau TBM fonctionne dans l'ancienne zone optimale.

Dans la construction du tunnel, la tête de coupe est l'un des composants de noyau les plus importants, communément appelé la tête du tunnelier. La gestion de la tête de coupe détermine directement le succès ou l'échec de l'ensemble du projet, l'investissement du coût du projet et la garantie de la durée du projet.