بررسي تأثير توزيع اندازه ذرات خاك بر روي سايش ابزار برشي ماشين‌هاي EPB

يكي از مهمترين مشكلات حفاري مكانيزه، سايش و خوردگي ابزار و قطعات حفاري مي باشد. سايندگي خاك، باعث كاهش قابل توجه راندمان حفاري و افزايش هزينه هاي اجرايي تونل‌هاي شهري مي شود. مطالعات گسترده اي در مورد سايش و خوردگي بر روي سنگها وجود دارد. با اين حال، مطالعات محدودي روي ذرات خاك و تأثير آنها بر ابزار برشي ماشين حفاري انجام شده است. با وجود طيف گسترده اي از روش ها و دستگاه هاي اندازه گيري سايش خاك، تاكنون روش استاندارد و جامعي براي اندازه گيري سايش خاك ارائه نشده است. در اين پژوهش، به منظور تعيين سايش خاك، دستگاه آزمايشگاهي جديدي ساخته شد و تأثير توزيع اندازه ذرات و چگالي خاك بر روي سايش ابزار برشي در 8 دانه‌بندي‌ مختلف خاك بررسي شد. همچنين، با استفاده از منحني دانه بندي خاك با حداكثر چگالي (نمودار تالبوت)، مقادير سايش ابزارهاي برشي در دانه‌بندي‌هاي مختلف مقايسه شد. نتايج نشان داد، بيش‌ترين مقدار سايش ابزارهاي برشي در خاك هاي با دانه بندي منطبق بر دانه بندي بدست آمده از معادله تالبوت اتفاق مي‌افتد. به هر ميزاني كه نمودار دانه بندي خاك از نمودار تالبوت فاصله مي‌گيرد، سايش ها كاهش مي يابند. همچنين، حداكثر سايش ابزارهاي برشي در مقدار ريزدانه 10 درصد با درصد سايش ميانگين 27/3 درصد، اتفاق مي‌افتد. با كاهش ريزدانه به مقادير پائين‌تر از 10 درصد، ساختار خاك به‌هم‌خورده و در نتيجه درصد سايش ميانگين ابزارهاي برشي از 27/3 درصد در خاك با ريزدانه 10 درصد به 2/37 درصد در خاك بدون ريزدانه كاهش پيدا مي كند. همچنين با افزايش چگالي خاك از 6 / 1 به 8 / 1 گرم بر سانتي متر مكعب، درصد سايش ميانگين ابزارهاي برشي از 1 / 8 درصد به 4 / 31 درصد افزايش مي يابد.