În timpul operațiunilor de tunel în roci dure și formațiuni geologice foarte abrazive, frezele de pe capul de tăiere suferă inevitabil uzură. Construcția de tuneluri transversale-mare și adânc-îngropate-caracterizate prin presiune ridicată a apei-impune o uzură deosebit de gravă a capetelor de tăiere ale mașinilor de tunel cu scut (TBM). Detectarea în timp util a uzurii și repararea sistematică sunt cruciale pentru asigurarea progresului rapid, sigur și fără probleme a construcției TBM.
Cercetările indică faptul că uzura frezei urmează modele specifice. De exemplu, în formațiunile de monzogranit, uzura cumulativă a frezelor frontale crește într-un mod aproximativ liniar pe măsură ce distanța lor de montare radială de la centrul capului de tăiere crește; dintre frezele de tăiere, cele situate în zona de tranziție prezintă cea mai mare uzură cumulată, cu nivelurile de uzură scăzând treptat spre marginile exterioare și interioare. În comparație cu rata de uzură pe unitatea de distanță de rulare, rata de uzură pe unitatea de volum de rocă excavată servește ca o măsură mai precisă pentru cuantificarea severității și vitezei uzurii frezei.
Pentru a monitoriza condițiile tăietorului în timp real, pot fi utilizate sisteme de detectare online. De exemplu, sistemele bazate pe tehnologia de detectare cu laser-folosind unități laser retractabile și senzori montați direct pe capul de tăiere-pot obține date privind uzura tăietorului în intervalele scurte în care TBM avansează (cric) înainte. Acest lucru permite monitorizarea în timp real-de înaltă precizie- fără personal, minimizând astfel riscurile de siguranță asociate cu inspecțiile manuale și întreținerea efectuate de personal.
Atunci când capul de tăiere suferă o uzură severă în timpul tunelului prin formațiuni foarte abrazive, devine necesară repararea sistematică. Aceste operațiuni de reparații sunt esențiale pentru asigurarea continuă a avansării rapide, sigure și fără probleme a TBM. Aplicarea unor tehnologii de reparații direcționate, cheie, constituie o componentă esențială în menținerea continuității proiectului de tunel.
Pentru a rezolva probleme precum deteriorarea capului de tăiere sau cuplul excesiv-declanșat adesea de condiții geologice nefavorabile, cum ar fi zonele de rocă dens îmbinate,-trebuie implementate contramăsuri cuprinzătoare. Aceste măsuri includ optimizarea configurației tăietorului capului de tăiere (de exemplu, creșterea utilizării frezelor cu discuri în timp ce întreruperea utilizării frezelor de tăiat pentru a reduce cuplul); selectarea inelelor de tăiere-foarte rezistente la uzură sau adoptarea unei strategii de înlocuire mai frecventă a frezei; și optimizarea designului structural al capului de tăiere (de exemplu, calcularea unghiului optim de raclere pentru a facilita îndepărtarea bidirecțională a noroiului atât în timpul rotației înainte cât și înapoi, contracarând astfel forțele de rotație). În plus, este esențial să curățați prompt noroiul și sedimentele acumulate din capul de tăiere pentru a preveni formarea de „torte de noroi”. Acolo unde este necesar, pot fi efectuate modificări structurale ale echipamentului în sine pentru a spori adaptabilitatea acestuia la medii geologice specifice.
