بررسی تاثیر توزیع اندازه ذرات خاک بر روی سایش ابزار برشی ماشین‌های epb

یکی از مهمترین مشکلات حفاری مکانیزه، سایش و خوردگی ابزار و قطعات حفاری می باشد. سایندگی خاک، باعث کاهش قابل توجه راندمان حفاری و افزایش هزینه های اجرایی تونل‌های شهری می شود. مطالعات گسترده ای در مورد سایش و خوردگی بر روی سنگها وجود دارد. با این حال، مطالعات محدودی روی ذرات خاک و تاثیر آنها بر ابزار برشی ماشین حفاری انجام شده است. با وجود طیف گسترده ای از روش ها و دستگاه های اندازه گیری سایش خاک، تاکنون روش استاندارد و جامعی برای اندازه گیری سایش خاک ارائه نشده است. در این پژوهش، به منظور تعیین سایش خاک، دستگاه آزمایشگاهی جدیدی ساخته شد و تاثیر توزیع اندازه ذرات و چگالی خاک بر روی سایش ابزار برشی در 8 دانه‌بندی‌ مختلف خاک بررسی شد. همچنین، با استفاده از منحنی دانه بندی خاک با حداکثر چگالی (نمودار تالبوت)، مقادیر سایش ابزارهای برشی در دانه‌بندی‌های مختلف مقایسه شد. نتایج نشان داد، بیش‌ترین مقدار سایش ابزارهای برشی در خاک های با دانه بندی منطبق بر دانه بندی بدست آمده از معادله تالبوت اتفاق می‌افتد. به هر میزانی که نمودار دانه بندی خاک از نمودار تالبوت فاصله می‌گیرد، سایش ها کاهش می یابند. همچنین، حداکثر سایش ابزارهای برشی در مقدار ریزدانه 10 درصد با درصد سایش میانگین 27/3 درصد، اتفاق می‌افتد. با کاهش ریزدانه به مقادیر پائین‌تر از 10 درصد، ساختار خاک به‌هم‌خورده و در نتیجه درصد سایش میانگین ابزارهای برشی از 27/3 درصد در خاک با ریزدانه 10 درصد به 2/37 درصد در خاک بدون ریزدانه کاهش پیدا می کند. همچنین با افزایش چگالی خاک از 6 / 1 به 8 / 1 گرم بر سانتی متر مکعب، درصد سایش میانگین ابزارهای برشی از 1 / 8 درصد به 4 / 31 درصد افزایش می یابد.

the imapact of soil particle size distribution on the abrasion of epb machine cutting tools

one of the most critical problems of mechanized tunnelling is the abrasion of cutting tools. soil abrasivity significantly reduces drilling efficiency and increases the operating costs of urban tunnels. there are extensive studies on abrasivity of rocks. however, limited studies have been performed on the influence of soil particle size distribution on tunnelling machine cutting tools. despite the wide range of methods and devices for measuring soil abrasivity, so far, no standard and comprehensive method for measuring soil abrasivity have been presented. in this study, considering the effect of some effective parameters on the abrasion of cutting tools, a new laboratory machine to determine soil abrasivity was constructed. then, using 8 different types of soil granulation, the effect of soil particle size distribution and density on cutting tool abrasion was studied. also, using the talbot curve, the abrasion values ​​of cutting tools in different particle sizes were compared. the results showed that the highest values ​​of cutting tools abrasion occur in soils with particle sizes according to the talbot equation. as the soil granulation curve moves away from the talbot curve, abrasivity decreases. also, the maximum abrasion of cutting tools occurs in the amount of fine aggregate of 10% with an average abrasion percentage of 27.3%. by reducing the fine aggregate to values lower than 10%, the soil structure is disturbed and as a result, the average abrasion percentage of cutting tools decreases from 27.3% in soil with 10% fine aggregate to 2.37% in soil without fine aggregate. also, by increasing soil density from 1.6 to 1.8, the average abrasion percentage of cutting tools increases from 8.1% to 31.4%.