Durant les operacions de túnel en roca dura i formacions geològiques altament abrasives, els talladors del capçal de tall experimenten inevitablement un desgast. La construcció de túnels creuats-marítims i profunds-enterrats-caracteritzats per una alta pressió d'aigua-imposa un desgast especialment greu als capçals de tall de les màquines de túnel de protecció (TBM). La detecció oportuna del desgast i la reparació sistemàtica són crucials per garantir el progrés ràpid, segur i suau de la construcció de TBM.
La investigació indica que el desgast del tallador segueix patrons específics. Per exemple, a les formacions de monzogranit, el desgast acumulat dels talladors de cara augmenta de manera aproximadament lineal a mesura que augmenta la seva distància de muntatge radial des del centre del capçal de tall; entre les talladores de vores, les situades a la zona de transició presenten el desgast acumulat més alt, amb nivells de desgast que disminueixen gradualment cap a les vores exteriors i interiors. En comparació amb la taxa de desgast per unitat de distància de rodament, la taxa de desgast per unitat de volum de roca excavada serveix com a mètrica més precisa per quantificar la gravetat i la velocitat del desgast del tallador.
Per controlar les condicions del tallador en temps real, es poden utilitzar sistemes de detecció en línia. Per exemple, els sistemes basats en la tecnologia de detecció làser-que utilitzen unitats làser retràctils i sensors muntats directament al capçal de tall-poden adquirir dades de desgast del tallador durant els breus intervals quan la TBM avança (aixecament) cap endavant. Això permet un seguiment no tripulat i d'alta-precisió-en temps real, minimitzant així els riscos de seguretat associats amb les inspeccions manuals i el manteniment realitzat pel personal.
Quan el capçal de tall pateix un desgast sever durant el túnel a través de formacions altament abrasives, es fa necessària una reparació sistemàtica. Aquestes operacions de reparació són crítiques per garantir l'avanç continuat ràpid, segur i suau de la tunera. L'aplicació de tecnologies de reparació dirigides i clau constitueix un component essencial per mantenir la continuïtat del projecte de túnel.
Per solucionar problemes com ara danys al capçal de tall o un parell excessiu-sovint provocat per condicions geològiques adverses, com ara zones de roca densament articulades-, s'han d'implementar contramesures integrals. Aquestes mesures inclouen l'optimització de la configuració del tallador del capçal de tall (p. ex., augmentar l'ús de talladores de disc i deixar d'utilitzar talladores per reduir el parell); seleccionar anells de tall-altament resistents al desgast o adoptar una estratègia de substitució més freqüent del tall; i optimitzar el disseny estructural del capçal de tall (per exemple, calcular l'angle òptim del rascador per facilitar l'eliminació bidireccional de fang durant la rotació cap endavant i cap enrere, contrarestant així les forces de rotació). A més, és essencial netejar ràpidament el fang i els sediments acumulats del capçal de tall per evitar la formació de "pastissos de fang". Quan sigui necessari, es poden dur a terme modificacions estructurals al propi equipament per millorar la seva adaptabilitat a entorns geològics específics.
