Informes de la Construcción, Vol 70, No 549 (2018)

Nueva metodología empírica para la estimación del desgaste de los cortadores de una tuneladora


https://doi.org/10.3989/id.57716

C. Laín
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Universidad Politécnica de Madrid, España
orcid http://orcid.org/0000-0002-0513-672X

B. Llamas
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Universidad Politécnica de Madrid, España
orcid http://orcid.org/0000-0003-4755-5997

J. Pous
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Universidad Politécnica de Madrid, España
orcid http://orcid.org/0000-0002-1777-7073

R. Laín
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Universidad Politécnica de Madrid, España
orcid http://orcid.org/0000-0003-4705-5546

Resumen


El objetivo de este artículo es crear una nueva metodología más sencilla, rápida y barata de las que existen en la actualidad para estimar el desgaste de los cortadores de una tuneladora operando en roca dura, utilizando para ello un desarrollo estadístico que ha permitido establecer una fórmula empírica.

Se han identificado y asignando valores a las diferentes propiedades de las rocas que influyen principalmente en el desgaste de los discos, obteniendo el índice CLH, que estima el desgaste de los cortadores de la cabeza de corte de una tuneladora TBM, pudiendo así prever la duración de los mismos.

Se ha realizado un profundo estudio estadístico de los resultados para demostrar la fiabilidad del método, así como una cuantificación de los posibles errores que se puedan cometer y niveles de confianza.

Palabras clave


TBM; túneles; roca dura; excavación subterránea; cortador; desgaste

Texto completo:


HTML PDF XML

Referencias


(1) Salimi, A., Rostami, J., Moormann, C., & Delisio, A. (2016). Application of non-linear regression analysis and artificial intelligence algorithms for performance prediction of hard rock TBMs. Tunnelling and Underground Space Technology, 58, 236-246. https://doi.org/10.1016/j.tust.2016.05.009

(2) Ramírez Oyanguren, P., Laín Huerta, R., & Laín Huerta, C. (2001). Diversas formas de estimar la velocidad de avance de las TBM en rocas. Ingeopres, 99, 16-30.

(3) Sanio, H.P. (1985). Prediction of the performances of disc cutters in anisotropic rock. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. 22, 153-161. https://doi.org/10.1016/0148-9062(85)93229-2

(4) Gutiérrez Manjón, J. M. (2006). «Consumo de cortadores de los túneles de Guadarrama». Túnel de Guadarrama. (p. 283-300). Madrid. Ed. Entorno Gráfico.

(5) Lislerud, A. (1988). Hard rock tunnel boring: prognosis and costs. Tunnelling and Underground Space Technology. 3(1), 9-17. https://doi.org/10.1016/0886-7798(88)90029-6

(6) Roxborough, F. F., & Phillips, H. R. (1975). Rock excavation by disc cutter. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. Pergamon, vol. 12, No. 12, pp. 361-366. https://doi.org/10.1016/0148-9062(75)90547-1

(7) Ozdemir, L., & Wang, F. D. (1979). Mechanical tunnel boring prediction and machine design. Nasa Sti/Recon Technical Report N, 80, 16239.

(8) Roxborough, F. F. (1985, June). Research in mechanical rock excavation: progress and prospects. In Proc., Rapid Excavation and Tunneling Conference. Society of Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc (SME) of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers (Vol. 1, pp. 225-244).

(9) Bruland, A., 1988. Hard Rock Tunnel Boring, Advance Rate and Cutter Wear, vol. 3 of this Thesis, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, pp. 13-32

(10) Bieniawski, Z. T., Celada, B., & Galera, J. M. (2007). Predicting TBM Excavatability. Tunnels & Tunnelling International.

(11) Barton, N., & Gammelsaeter, B. (2010). Predicting TBM advance using the Q-system and QTBM. Tunnelling Journal (October/November), 32-36.

(12) Bruland, A. (2000). Hard rock tunnel boring (Doctoral dissertation, Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi).

(13) Rostami, J., Ozdemir, L., & Nilson, B. (1996, May). Comparison between CSM and NTH hard rock TBM performance prediction models. Proceedings of Annual Technical Meeting of the Institute of Shaft Drilling Technology, Las Vegas (pp. 1-10).

(14) Barton, N.R., Lien, R. and Lunde, J. (1974). Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support. Rock Mech. 6(4), 189-239. https://doi.org/10.1007/BF01239496

(15) Bieniawski, Z. T. (1990). Tunnel design by rock mass classifications. Pennsylvania State Univ. University Park. Department of Mineral Engineering.

(16) Laín Huerta, C., Ramirez Oyanguren, P., & Laín Huerta, R. (2007). Underground Works Under Special Conditions. Chapter 11. The selection of a cutter for a tunnel boring machine and the estimation of its useful life. Proceedings of the ISRM Workshop W1, Madrid, Spain, 6-7 July 2007. Taylor & Francis 2007. Pages89-96. ISBN: 978-0-415-45028-7. eBook ISBN: 978-0-415-88949-0.

(17) Sievers, H. (1950). Die bestimmung des bohrwiderstandes von gesteinen. Glückauf, 86(7/38), 776-784.

(18) Oggeri, C., Oreste. P. (2012) The wear of tunnel boring machine excavation tools in rock. American Journal of Applied Sciences, 9(10): 1606-1617. https://doi.org/10.3844/ajassp.2012.1606.1617

(19) Dahl, F. (2003). DRI, BWI, CLI standards. NTNU, Angleggsdrift, Trondheim.

- (2007). UNE-EN 12407:2007. Métodos de ensayo para piedra natural. Estudio petrográfico. AENOR.

(21) West, G. (1981). A review of rock abrasiveness testing for tunnelling. In ISRM International Symposium. International Society for Rock Mechanics.

(22) Comité AEN/CTN22. UNE 22950-1:1990, propiedades mecánicas de las rocas. Ensayos para la determinación de la resistencia. Parte 1: resistencia a compresión uniaxial. AENOR.

(23) Sub-committee D18.12 (Rock Mechanics). ASTM D7012: Standard Test Methods for Compressive Strength and Elastic Moduli of Intact Rock Core Specimens under Varying States of Stress and Temperatures. ASTM International.

(24) Ghasemi, A. (2010). Study of Cerchar abrasivity index and potential modifications for more consistent measurement of rock abrasion. (Doctoral dissertation, The Pennsylvania State University).

(25) Walpole, R. E., Myers, R. H., & Myers, S. L. (1999). Probabilidad y estadística para ingenieros. Pearson Educación, pp. 681-682.

(26) Dahl, F., Grøv, E., Breivik, T. (2007). Development of a new direct test method for estimating cutter life, based on the Sievers' J miniature drill test. Tunnelling and Underground Space Technology, 22: 106-116. https://doi.org/10.1016/j.tust.2006.03.001

(27) Lee, S., Jeong, H.Y., Jeon, S. (2013). Assessment of TBM cutter wear using Cerchar abrasiveness test. Underground-The way to the future, pp. 1209-1216. World tunnel congress (WTC). https://doi.org/10.1201/b14769-166




Copyright (c) 2018 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional.


Contacte con la revista informes@ietcc.csic.es

Soporte técnico soporte.tecnico.revistas@csic.es