دستگاه های خسته کننده تونل . بر خلاف روشهای سنتی مته و انفجار ، TBM ها یک فرآیند تونل سازی مداوم ، ایمن تر و اغلب سریعتر را ارائه می دهند. هسته اصلی عملکرد آنها در یک برش چرخشی مجهز به ابزارهای برش تخصصی است که برای تعامل و تجزیه زمین در پیش رو طراحی شده است.
اصل اساسی: خاکبرداری دوار
در ابتدایی ترین آن ، یک TBM کاوش می شود چرخش یک برش دایره ای در مقابل صورت تونل در حالی که همزمان استفاده قابل توجهی را انجام می دهد نیروی فشار تا آن را به جلو سوق دهد. نوع ابزارهای برش و روش مدیریت مواد حفاری (که اغلب "ماک" نامیده می شود) بسته به شرایط زمین بسیار متفاوت است.
خاکبرداری در سنگ سخت
در سازندهای سنگ سخت ، از TBM ها استفاده می کنند برش روی برش سوار شده است. این برش ها برای "خرد کردن" سنگ طراحی نشده اند ، بلکه باعث ایجاد شکستگی استرس می شوند. با چرخش برش و TBM به جلو حرکت می کند ، برش های سخت فولاد یا برش کاربید تنگستن استرس فشاری بی نظیری را بر روی صورت سنگی اعمال می کنند. این استرس باعث می شود که سنگ به شکستگی و تراشه دور از بدنه اصلی جلوی دستگاه.
"Muck" تولید شده ، به طور معمول به شکل تراشه های سنگی و قطعات ، سپس از طریق دهانه های موجود در برش و بر روی A قرار می گیرد سیستم نقاله در TBM. این سیستم مواد حفاری شده را از طریق دستگاه و خارج از تونل برای دفع منتقل می کند. TBMS Hard Rock می تواند باشد نوع باز (بدون سپر کامل ، اجازه پشتیبانی فوری سنگ در پشت برش) یا محافظ (ارائه پشتیبانی موقت از دیوارهای تونل ، به ویژه در سنگ شکسته). برای پیشرفت ، TBM های سخت سنگ اغلب از a استفاده می کنند سیستم بزرگ این امر به دیوارهای جانبی تونل در حال حفاری فشار می آورد و نیروی واکنش لازم را برای رانش رو به جلو فراهم می کند.
خاکبرداری در زمین نرم
گودبرداری از طریق زمین نرم ، که شامل خاک رس ، سیلت ، شن و ماسه است ، چالش های مختلفی را ارائه می دهد ، که در درجه اول مربوط به حفظ پایداری صورت و جلوگیری از فروپاشی زمین است. برای پرداختن به این موضوع ، از TBM های تخصصی استفاده می شود:
دستگاه های تعادل فشار زمین (EPB)
TBM های EPB معمولاً در زمینه های نرم منسجم استفاده می شوند. برش آنها مجهز به ترکیبی از بیت های برش کاربید تنگستن ، انتخاب های کشیدن و گاهی اوقات برش ها (برای زمین مختلط با برخی از اجزاء سخت تر). کلید اصلی عملکرد EPB توانایی آن است تعادل فشار در صورت تونل با استفاده از خود مواد حفاری.
برش خاک را می چرخاند و خاک را خاکبرداری می کند ، که سپس وارد a می شود اتاق کار پشت برش. بوها نقاله پیچ در قسمت پشتی این محفظه ، میزان برداشت ماک را کنترل می کند. با تنظیم دقیق سرعت چرخش برش و میزان تخلیه نقاله پیچ ، فشار داخل محفظه را می توان دقیقاً کنترل کرد و به خاک حفاری اجازه می دهد تا به عنوان یک محیط پشتیبانی عمل کند ، بنابراین صورت تونل را تثبیت می کند و از حل و فصل در سطح جلوگیری می کند. مواد افزودنی مانند کف را می توان برای بهبود جریان آن و کاهش چسبندگی آن به خاک تزریق کرد و از گرفتگی برش و نقاله جلوگیری کرد.
TBMS Shield Slurry
TBM های Slurry Shield برای خاکهای دانه ای بسیار اشباع یا ناپایدار ، به ویژه آنهایی که دارای فشار آب زیرزمینی زیاد هستند ، مناسب هستند. این TBM ها به جای تکیه فقط به مواد حفاری شده برای پشتیبانی از چهره ، از a استفاده می کنند دوغاب تحت فشار (ترکیبی از آب و خاک رس بنتونیت) برای تثبیت صورت حفاری.
برش ، که اغلب مجهز به ابزارهای برش شبیه به EPBS است ، زمین را خاکبرداری می کند ، که سپس با دوغاب تحت فشار در مخلوط می شود محفظه کاوش بشر این مخلوط دوغاب و موکول سپس از تونل به یک پمپ می شود گیاه جداسازی روی سطح در گیاه ، ماده حفاری از دوغاب جدا می شود ، که سپس به TBM درمان و بازیافت می شود. گردش مداوم دوغاب تحت فشار تضمین می کند که فشار هیدرواستاتیک در صورت تونل در برابر زمین خارجی و فشار آب متعادل می شود و از ورود آب و بی ثباتی زمین جلوگیری می کند.
رانش و پیشرفت
صرف نظر از شرایط زمین ، تمام TBM ها به مکانیسم نیاز دارند تا خود را به جلو سوق دهند. این به طور معمول از طریق حاصل می شود سیلندرهای رانش هیدرولیک بشر این سیلندرها در برابر پوشش تونل نصب شده (بخش های بتونی پیش ساخته یا شلیک شده) یا در صورت وجود TBM های گیربکس ، مستقیماً در برابر سنگ حفاری شده قرار می گیرند و برش را به صورت تونل سوق می دهند. با پیشرفت دستگاه ، بخش های جدید پوشش تونل در پشت سپر ساخته می شوند و ساختار تونل دائمی را تشکیل می دهند.
در اصل ، TBM ها کارخانه های پیشرفته زیرزمینی هستند ، که به طور مداوم از تونل کاوش و پشتیبانی می کنند و به جلو حرکت می کنند و آنها را ابزارهای ضروری برای توسعه زیرساخت های مدرن می کند. $ $
