Разработка метода оценки абразивности скальных и дисперсных грунтов для прогнозирования износа режущего инструмента при щитовой проходке

В статье рассматривается актуальная проблема оценки абразивных свойств скальных и дисперсных грунтов для прогнозирования износа режущего инструмента при щитовой проходке тоннелей с использованием тоннелепроходческих механизированных комплексов (ТПМК). Актуальность исследования обусловлена значительным ростом объемов тоннелепроходческих работ, особенно в условиях России, где с 2011 года, например, в Москве построено и реконструировано 248,6 км линий метро, а также планируются крупные проекты, такие как строительство дублеров тоннелей на Байкало-Амурской магистрали. Несмотря на значительные достижения в области оценки абразивности грунтов, существующие методы, включая метод Л.И. Барона – А.В. Кузнецова и метод LCPC, преимущественно ориентированы на скальные грунты, тогда как значительная часть работ ведется в дисперсных грунтах, что требует разработки новых подходов. Цель исследования – разработка метода оценки абразивных свойств скальных и дисперсных грунтов для прогнозирования износа режущего инструмента ТПМК. Для достижения цели решались задачи: определение преобладающих типов грунтов при тоннелепроходке, разработка лабораторных установок для оценки абразивности, проведение экспериментальных исследований, установление вероятностных распределений фракционного состава грунтов и разработка классификации грунтов по абразивности и износу инструмента. Использовались методы вращающегося полого стержня (метод Л.И. Барона – А.В. Кузнецова), вращающейся крыльчатки (метод LCPC) и индекса абразивности Cerchar (CAI). Основные результаты исследования включают: установление влияния прочностных характеристик грунтов и размеров частиц на их абразивность, определение вида распределения размеров частиц при дроблении и установление связи с показателями абразивности, а также разработку лабораторно-полевой классификации грунтов, позволяющей прогнозировать износ режущего инструмента.

Ключевые слова: абразивность грунтов, тоннелепроходческий комплекс, износ режущего инструмента, скальные грунты, дисперсные грунты, метод вращающегося полого стержня, метод вращающейся крыльчатки, индекс абразивности Cerchar.