硬い岩石や摩耗性の高い地層でのトンネル掘削作業中、カッターヘッドのカッターは必然的に摩耗します。高い水圧を特徴とする-海をまたぐ-埋設トンネル--の建設では、シールド トンネル マシン (TBM) のカッターヘッドに特に深刻な摩耗が生じます。 TBM 建設を迅速、安全、スムーズに進めるには、タイムリーな摩耗検出と体系的な修理が不可欠です。
研究によると、カッターの摩耗は特定のパターンに従います。たとえば、モンゾ花崗岩層では、正面カッターの累積摩耗は、カッターヘッドの中心からの半径方向の取り付け距離が増加するにつれて、ほぼ直線的に増加します。エッジ カッターの中で、移行ゾーンに位置するものは最も高い累積摩耗を示し、摩耗レベルは外側と内側のエッジに向かって徐々に減少します。回転距離の単位あたりの摩耗率と比較して、掘削された岩石の単位体積あたりの摩耗率は、カッターの摩耗の深刻さと速度を定量化するためのより正確な指標として機能します。
カッターの状態をリアルタイムで監視するには、オンライン検出システムを使用できます。たとえば、レーザー検出技術に基づくシステムは、-カッターヘッドに直接取り付けられた格納式レーザー ユニットとセンサーを利用し、-TBM が前方に前進（ジャッキ）している間の短い間隔でカッターの摩耗データを取得できます。これにより、無人で高精度のリアルタイム監視が可能になり、担当者による手動の検査やメンテナンスに伴う安全上のリスクを最小限に抑えることができます。{{4}
摩耗性の高い地層を掘削する際にカッターヘッドが深刻な摩耗にさらされると、体系的な修理が必要になります。これらの修復作業は、TBM の継続的な迅速、安全、スムーズな前進を保証するために重要です。対象を絞った主要な修復技術の適用は、トンネルプロジェクトの継続性を維持する上で不可欠な要素を構成します。
カッターヘッドの損傷や過剰なトルクなどの問題に対処するには、-多くの場合、密集した岩石地帯などの悪条件によって引き起こされます-。総合的な対策を講じる必要があります。これらの対策には、カッターヘッドのカッター構成の最適化が含まれます（たとえば、トルクを低減するためにリッパー カッターの使用を中止し、ディスク カッターの使用を増やすなど）。耐摩耗性の高いカッターリングを選択するか、より頻繁にカッターを交換する戦略を採用します。-カッターヘッドの構造設計を最適化する（例えば、正転と逆転の両方で双方向の泥の除去を容易にし、それによって回転力に対抗するための最適なスクレーパー角度を計算する）。さらに、「泥ケーキ」の形成を防ぐために、蓄積した泥や堆積物をカッターヘッドから速やかに取り除くことが重要です。必要に応じて、特定の地質環境への適応性を高めるために、機器自体の構造変更が行われる場合があります。
