TBM 커터헤드 제조업체의 실제 요구 사항을 기반으로 커터헤드에 대한 기본 설계 작업 흐름이 확립되었습니다. 지질학적 터널링 조건, 커터헤드 구조 매개변수 및 운영 터널링 매개변수를 통합함으로써-커터 레이아웃, 개구부 구성, 커터헤드 본체 설계-와 같은 주요 설계 요소에 대한 계산 모델이 개발되어 특정 지질 환경에 대한 TBM 커터헤드 적응성을 향상시키기 위한 해당 설계 방법론이 제안되었습니다. 이 설계 작업 흐름에는 커터헤드 본체 유형 선택, 커터 배열, 머크 슈트 설계 및 지지 구조 설계가 포함됩니다.
실제 엔지니어링 응용 분야에서 커터 선택과 주요 작동 매개변수(커터 간격, 침투 깊이, 추력 및 토크 포함) 결정은 일반적인 지질 조건에 따라 결정되어야 합니다. ANSYS와 같은 도구는 기계적 성능 분석(특히 최대 변형 및 응력 수준 평가)을 위한 시뮬레이션을 수행하는 데 사용되며, DEM(Discrete Element Method) 시뮬레이션은 찌꺼기 제거 효율성을 분석하는 데 사용됩니다. 또한, BP 신경망과 FEA(유한 요소 분석)-를 기반으로 한 변형 재구성 방법을 적용하여 TBM 커터헤드의 중요한 위치에서 변형을 모니터링함으로써 가혹한 작동 조건에서 변형 모니터링과 관련된 문제를 해결할 수 있습니다.
커터헤드 설계는 경도가 높은- 암석 지층, 수분이 풍부한- 모래층, 복합 지층을 비롯한 복잡한 지질 환경을 효과적으로 처리해야 합니다. 특히, 석탄 채굴에 사용되는 전면 경암 TBM용 커터헤드의 설계는 지하 운송 및 조립 요구 사항에 따른 특정 치수 및 중량 제약을 준수해야 한다는 점에서 기존 경암 TBM의 설계와 다릅니다. 디자인 혁신은 특정 프로젝트 요구 사항을 충족하도록 맞춤화되는 경우가 많습니다. 예를 들면 동기식 터널링 및 세그먼트 설치 기술, 능동 관절 시스템 및 양방향 회전 커터헤드와 같은 "코카서스" 경암 TBM-에 채택된 목표 설계 기능이 포함됩니다.
