Базуючись на практичних вимогах виробників різальних головок TBM, було створено фундаментальний робочий процес проектування різальних головок. Завдяки об’єднанню геологічних умов прокладання тунелів, структурних параметрів ріжучої головки та робочих параметрів прокладки тунелів було розроблено обчислювальні моделі для ключових елементів конструкції-таких як компонування фрези, конфігурація отвору та конструкція корпусу ріжучої головки-, що призвело до пропозиції відповідної методології проектування для покращення адаптації різальної головки TBM до конкретних геологічних середовищ. Цей робочий процес проектування охоплює вибір типу корпусу ріжучої головки, розташування фрези, конструкції сміттєвого жолоба та конструкції опорної конструкції.
У практичних інженерних застосуваннях вибір різців і визначення основних робочих параметрів (включаючи відстань між різцями, глибину проникнення, тягу та крутний момент) повинні керуватися переважаючими геологічними умовами. Такі інструменти, як ANSYS, використовуються для проведення моделювання для аналізу механічних характеристик (зокрема для оцінки максимальної деформації та рівнів напруги), тоді як моделювання методу дискретних елементів (DEM) використовується для аналізу ефективності видалення бруду. Крім того, метод реконструкції деформації-на основі нейронних мереж BP і аналізу кінцевих елементів (FEA)-можна застосувати для моніторингу деформації в критичних місцях ріжучої головки TBM, таким чином вирішуючи проблеми, пов’язані з моніторингом деформації в важких умовах експлуатації.
Конструкція ріжучої головки має ефективно працювати зі складними геологічними середовищами, зокрема високо{0}}твердими шарами гірських порід,-багатими водою піщаними шарами та композитними ґрунтовими утвореннями. Слід зазначити, що конструкція ріжучих головок для повнозабійних TBM із твердих порід, які використовуються у вугільній промисловості, відрізняється від конструкції звичайних TBM із твердих порід, оскільки вони повинні відповідати певним обмеженням розмірів і ваги, які накладаються вимогами до підземного транспортування та монтажу. Інновації в дизайні часто пристосовані для задоволення конкретних вимог проекту; приклади включають цільові конструктивні особливості, прийняті для «Кавказького» TBM твердих порід-такі як синхронне тунелювання та технологія зведення сегментів, активні системи шарнірного зв’язку та {-двонаправлені обертові фрези.
