Development of a disc cutter force and face monitoring system for mechanized tunnelling

• Published in: Geomechanik und Tunnelbau 2013-12, Vol.6 (6), p.725-731
• Main Authors: Entacher, Martin, Galler, Robert
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Disc cutters; Discs; Documentation; Force measurement; Geology; Loads (forces); Tunnelling
• ISSN: 1865-7362; 1865-7389
• DOI: 10.1002/geot.201310013

The loading on the tools of a TBM can usually only be estimated through the global thrust force, which gives a typical force of about 250 kN for 17" discs. The actual loading is however highly variable, with peak loads that can be many times the nominal load. In the present paper the development and implementation of a method is presented, which makes it possible to measure disc forces in-situ and in real time. It turns out that the measured forces are unevenly distributed over the area of the face and can be correlated with geological/geotechnical features in the face. Furthermore, a method is presented which makes it possible to document the face photographically. Single images or videos are combined to an overall image by means of digital image processing. The quality of the pictures obtained in this way can provide a significant improvement of the geological documentation of TBM drives.Original Abstract: Die Belastungen von TBM-Abbauwerkzeugen konnen in der Regel nur ueber die globale Vorschubkraft abgeschaetzt werden, woraus sich eine durchschnittliche Anpresskraft von etwa 250 kN fuer 17"-Disken ergibt. Die tatsaechliche Belastung ist jedoch stark ungleichmaesig mit Spitzenkraeften, die ein Vielfaches der nominellen Last betragen konnen. Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung und Implementierung einer Messmethodik vorgestellt, die es ermoglicht Diskenkraefte in situ und in Echtzeit zu messen. Es zeigt sich, dass die gemessenen Kraefte ungleich ueber die Ortsbrust verteilt sind und mit geologisch/geotechnischen Merkmalen der Ortsbrust korreliert werden konnen. Darueber hinaus wird eine Methodik praesentiert, die es ermoglicht, die Ortsbrust fotografisch zu dokumentieren. Dabei werden einzelne Bilder oder Videos mittels Methoden der digitalen Bildverarbeitung zu einem Gesamtbild zusammengesetzt. Die Qualitaet der Bilder ist geeignet, die geologische Dokumentation bei TBM-Vortrieben wesentlich zu verbessern.