Когда мы думаем о галерее, мы видим только конечный результат. Но за этим стоит мир инженерных стратегий, геотехнических исследований и фундаментальных строительных решений.

1) Традиционный метод (буровзрывные работы)
Самый старый и увлекательный. Он заключается в бурении породы с обычными отверстиями, заполнении их взрывчаткой и взрывных работах для разрушения материала. Затем мусор удаляется, а секция уплотняется. Он до сих пор используется в горных районах или там, где порода очень устойчива. Известный пример? Тоннель Монблан, открытый в 1965 году, который соединяет Италию и Францию: при последнем взрыве из 112 скважин было извлечено 220 м? породы.

2) Механизированные земляные работы (ТПМК – тоннелепроходческая машина)
«Механические кроты» — это гигантские машины, которые продвигаются в земле путем рытья грунта (до 40 м в сутки в очень благоприятных условиях), укладки сборных сегментов и уплотнения тоннеля, и все это в одну фазу. Идеально подходит для длинных и глубоких туннелей, в изменчивой местности. Этот метод был использован для тоннеля под Ла-Маншем, а также для высокоскоростных тоннелей в Италии, которые в настоящее время прокладываются.

3) Метод вырезания и покрытия (или метод Милана)
Именно в Милане, в 50-х годах, этот метод был усовершенствован для строительства линии 1 метро. Делается это так: вы копаете сверху под открытым небом, строите в траншее тоннельную конструкцию и затем все засыпаете. Это идеальная техника для городских условий, на небольшой глубине и с быстрыми сроками строительства. Даже сегодня он является эталоном для строительства метрополитенов.

4) Искусственная галерея
Вариант кроя и крышки, но часто полностью сборный. Тоннель строится «за пределами площадки» или непосредственно в траншее и размещается в вырытом грунте, а затем засыпается. Он широко используется для автомобильных и железнодорожных подземных переходов или в ситуациях, когда невозможно копать глубоко.

5) Метод струйной цементации
Этот метод больше связан с подготовкой почвы, чем с непосредственной перекопкой. В грунт впрыскивается цементная смесь под очень высоким давлением, которая уплотняет и гидроизолирует участок выемки, создавая настоящие столбы обработанного грунта. Это имеет решающее значение при работе рядом с существующими зданиями или в нестабильной местности.

6) Метод замораживания грунта
Он был запатентован еще в 1863 году для рудников Уэльса и применен в Италии в 1937 году во время восстановления реки Ара Пацис в Риме. Зонды вставляются в почву и циркулирует охлаждающая жидкость, которая снижает температуру и создает ледяной, устойчивый и водонепроницаемый блок, идеально подходящий для безопасной выемки грунта в условиях грунтовых вод или зыбучих песков. Это дорогостоящий метод, но иногда единственно возможный в критических ситуациях, таких как туннели под реками или в песчаных районах.

Оптимизация конструкции режущей головки ТПМК для снижения износа инструмента.
Недавние исследования показали, что не только тип используемого инструмента, но и конструкция режущей головки играют решающую роль в износе дискового резца во время операций ТПМК.

Достижения в области вычислительных методов привели к появлению новых подходов к оптимизации. Такие алгоритмы, как генетические алгоритмы, оптимизация колонии муравьев и кооперативные эволюционные стратегии, были использованы для уточнения схем резаков. Geng et al. (2013) предложили использовать реляционный анализ Грея (GRA) для корректировки углов положения резцов для лучшего баланса сил, в то время как моделирование Chen et al. (2018) предполагает, что компоновка двойной спирали, вдохновленная спиралью Архимеда, может улучшить производительность.

Особенно интересное открытие было сделано Geng et al. (2017), которые определили оптимальное положение резца, примерно в 0,4 раза превышающее радиус режущей головки. Резцы, расположенные ближе к центру, страдают от повышенного скольжения из-за меньших радиусов, в то время как резцы на внешней кромке подвергаются более высокому износу из-за увеличения скорости качения, ударных нагрузок и истирания от обломков породы. Одна из стратегий смягчения последствий включает в себя уменьшение диаметра центральных фрез для ограничения бокового скольжения.

Несмотря на эти достижения, следует отметить, что крупные производители ТПМК, такие как Herrenknecht, продолжают применять собственные и разнообразные алгоритмы компоновки, подчеркивая сложность и развивающийся характер оптимизации конструкции режущей головки.

Оптимизация конструкции режущей головки — это не только баланс сил, но и снижение износа инструмента, повышение эффективности и обеспечение успешных результатов проходки тоннелей. На рисунке 2 показаны случаи проектирования схемы дискового резака с различными узорами.

В геологии понимание взаимосвязи между падением плоскости, направлением простирания и плоскостью разрыва имеет решающее значение для интерпретации ориентации слоев и структур горных пород.

Вот разбивка этих концепций:

Забастовка:

Простирание плоскости — это направление линии, образованной пересечением горизонтальной плоскости с наклонным геологическим объектом, таким как плоскость залегания или разлом.

Обычно измеряется как азимут
(направление по компасу) относительно севера.

Окунать:

Провал — это угол, под которым плоскость наклоняется относительно горизонтальной плоскости. Он измеряется в вертикальной плоскости, перпендикулярной страйку.
Направление падения — это направление, в котором плоскость наклоняется вниз.

Плоскость разрыва:

Это относится к любой плоскости слабости или разделения в породе, такой как разломы, стыки или плоскости залегания. Ориентация этих плоскостей описывается с помощью их удара и падения.

Основан на опыте проектирования и производства тоннельных буровых щитов, устройств, конструкций, креативных механических машин, а также инновационном мышлении, которое имеет решающее значение для разработки уникальных и визуально привлекательных продуктов. Опыт в традиционном и передовом производстве указывает на практическое понимание того, как эффективно и результативно воплотить эти конструкции в жизнь.
В связи с этим я рад поделиться некоторыми своими видами деятельности, экспериментальными работами и проектированием продукции в области тоннелирования, производства электрических инструментов и проектирования деталей машин.