Під час проходки тунелів у твердих породах і високоабразивних геологічних формаціях фрези на фрезі неминуче зношуються. Будівництво поперечних-морських і глибоководних{2}}тунелів-, які характеризуються високим тиском води-спричиняє особливо серйозне зношування ріжучих головок щитових тунелебудівних машин (TBM). Своєчасне виявлення зносу та систематичний ремонт мають вирішальне значення для забезпечення швидкого, безпечного та плавного прогресу будівництва TBM.
Дослідження показують, що знос фрези відбувається за певними закономірностями. Наприклад, у монцогранітних утвореннях кумулятивний знос торцевих різців збільшується приблизно лінійно, оскільки їх радіальна відстань встановлення від центру ріжучої головки збільшується; серед кромкових різців ті, що розташовані в перехідній зоні, демонструють найвищий сукупний знос, причому рівень зносу поступово зменшується до зовнішнього та внутрішнього країв. Порівняно зі швидкістю зношування на одиницю шляху прокатки, швидкість зношування на одиницю об’єму видобутої породи служить більш точним показником для кількісної оцінки тяжкості та швидкості зношування фрези.
Для моніторингу стану фрези в режимі реального часу можна використовувати онлайн-системи виявлення. Наприклад, системи на основі технології лазерного виявлення-використовують висувні лазерні блоки та датчики, встановлені безпосередньо на ріжучій головці-можуть отримувати дані про знос ріжучого інструменту протягом коротких інтервалів, коли TBM просувається (піднімає) вперед. Це дає змогу здійснювати безпілотний високо-точний-моніторинг у реальному часі, тим самим мінімізуючи ризики для безпеки, пов’язані з ручними перевірками та обслуговуванням, які виконує персонал.
Коли ріжуча головка сильно зношується під час проходження тунелів через високоабразивні утворення, необхідний систематичний ремонт. Ці ремонтні операції мають вирішальне значення для забезпечення постійного швидкого, безпечного та плавного просування TBM. Застосування цілеспрямованих ключових технологій ремонту становить важливий компонент у підтримці безперервності проекту прокладання тунелів.
Щоб вирішити такі проблеми, як пошкодження ріжучої головки або надмірний крутний момент-, які часто викликані несприятливими геологічними умовами, як-от щільно з’єднані скельні зони-, необхідно вжити комплексних контрзаходів. Ці заходи включають оптимізацію конфігурації фрези ріжучої головки (наприклад, збільшення використання дискових фрез і припинення використання фрез-розпушувачів для зменшення крутного моменту); вибір стійких до зносу фрезових кілець або застосування стратегії більш частої заміни фрез; та оптимізація структурної конструкції ріжучої головки (наприклад, обчислення оптимального кута скребка для полегшення двонаправленого видалення сміття як під час прямого, так і зворотного обертання, таким чином протидіючи силам обертання). Крім того, дуже важливо своєчасно очищати накопичену бруд і осад із ріжучої головки, щоб запобігти утворенню «глиняних коржів». У разі необхідності можуть бути внесені структурні модифікації самого обладнання, щоб підвищити його адаптивність до конкретних геологічних середовищ.
