بررسی تأثیر توزیع اندازه ذرات خاک بر روی سایش ابزار برشی ماشین‌های EPB

Abstract

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 تأثیر 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 تأثیر 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.