أثناء عمليات حفر الأنفاق في الصخور الصلبة والتكوينات الجيولوجية شديدة الكشط، فإن أدوات القطع الموجودة على رأس القطع تتعرض حتماً للتآكل. إن إنشاء الأنفاق المتقاطعة-البحرية والعميقة-المدفونة-التي تتميز بارتفاع ضغط المياه-يؤدي إلى تآكل شديد بشكل خاص على رؤوس قطع ماكينات حفر الأنفاق (TBMs). يعد الكشف عن التآكل في الوقت المناسب والإصلاح المنهجي أمرًا ضروريًا لضمان التقدم السريع والآمن والسلس في بناء آلة TBM.
تشير الأبحاث إلى أن تآكل القطع يتبع أنماطًا محددة. على سبيل المثال، في تكوينات المونزوجرانيت، يزداد التآكل التراكمي لقواطع الوجه بطريقة خطية تقريبًا مع زيادة مسافة التركيب الشعاعية من مركز رأس القاطع؛ من بين قواطع الحواف، تظهر تلك الموجودة في المنطقة الانتقالية أعلى تآكل تراكمي، مع تناقص مستويات التآكل تدريجيًا نحو الحواف الخارجية والداخلية. بالمقارنة مع معدل التآكل لكل وحدة من مسافة التدحرج، فإن معدل التآكل لكل وحدة حجم من الصخور المحفورة يعمل كمقياس أكثر دقة لتحديد شدة وسرعة تآكل القاطع.
لمراقبة ظروف القطع في الوقت الحقيقي، يمكن استخدام أنظمة الكشف عبر الإنترنت. على سبيل المثال، يمكن للأنظمة المستندة إلى تقنية الكشف عن الليزر-التي تستخدم وحدات الليزر القابلة للسحب وأجهزة الاستشعار المثبتة مباشرة على رأس القاطع-أن تحصل على بيانات تآكل القاطع خلال فترات زمنية قصيرة عندما تتقدم ماكينة TBM (رفعها) للأمام. يتيح ذلك إمكانية المراقبة بدون طيار وبدقة عالية-في الوقت الفعلي-، وبالتالي تقليل مخاطر السلامة المرتبطة بعمليات الفحص والصيانة اليدوية التي يقوم بها الموظفون.
عندما يتعرض رأس القطع لتآكل شديد أثناء حفر الأنفاق عبر تشكيلات عالية الكشط، يصبح الإصلاح المنهجي ضروريًا. تعتبر عمليات الإصلاح هذه ضرورية لضمان استمرار التقدم السريع والآمن والسلس لآلة TBM. يشكل تطبيق تقنيات الإصلاح الرئيسية المستهدفة عنصرًا أساسيًا في الحفاظ على استمرارية مشروع حفر الأنفاق.
لمعالجة مشكلات مثل تلف رأس القطع أو عزم الدوران الزائد-الذي يحدث غالبًا بسبب الظروف الجيولوجية المعاكسة مثل مناطق الصخور ذات المفاصل الكثيفة-يجب تنفيذ إجراءات مضادة شاملة. تتضمن هذه الإجراءات تحسين تكوين القاطع الخاص برأس القطع (على سبيل المثال، زيادة استخدام قواطع الأقراص مع التوقف عن استخدام قواطع الكسارة لتقليل عزم الدوران)؛ اختيار حلقات القطع المقاومة للتآكل بدرجة عالية- أو اعتماد إستراتيجية استبدال القطع بشكل أكثر تكرارًا؛ وتحسين التصميم الهيكلي لرأس القاطع (على سبيل المثال، حساب زاوية الكاشطة المثالية لتسهيل إزالة الوحل ثنائي الاتجاه أثناء الدوران الأمامي والخلفي، وبالتالي مقاومة قوى الدوران). علاوة على ذلك، من الضروري إزالة الوحل والرواسب المتراكمة على الفور من رأس القاطع لمنع تكوين "كعك الطين". عند الضرورة، يمكن إجراء تعديلات هيكلية على المعدات نفسها لتعزيز قدرتها على التكيف مع بيئات جيولوجية محددة.
