เครื่องมือ TBM และหลักการทำลายหิน

ปัจจุบัน หัวตัดที่ใช้ในเครื่องขุดเจาะอุโมงค์แบบเกราะป้องกันโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ หัวตัดแบบขูด และหัวตัดแบบหมุน

หัวตัดแบบขูด (หัวขูด, หัวฉีก): หัวตัดแบบขูดหมายถึงหัวตัดทำลายหินที่หมุนตามหัวตัดเท่านั้นและไม่หมุนรอบแกนของตัวเอง หัวตัดแบบขูดมีความหลากหลายมาก ปัจจุบันหัวตัดแบบขูดที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องขุดเจาะอุโมงค์แบบเกราะป้องกัน ได้แก่ หัวขูดวัดระดับ, หัวขูด, ฟันถัง, หัวตัดล่วงหน้า, หัวตัดฉีก, หัวตัดหางปลา เป็นต้น

หัวตัดแบบหมุน (หัวตัดจาน / ลูกกลิ้ง): หัวตัดแบบหมุนหมายถึงหัวตัดทำลายหินที่ไม่เพียงแต่หมุนตามหัวตัดเท่านั้น แต่ยังหมุนรอบแกนของตัวเองพร้อมกันอีกด้วย

ตามรูปร่างของขอบตัด หัวตัดแบบหมุนสามารถแบ่งออกเป็น: หัวตัดแบบฟัน (ฟันเหล็กและฟันฝัง) และหัวตัดแบบจาน (หัวตัดจานวงแหวนเหล็กและหัวตัดจานวงแหวนฝัง)

ตามตำแหน่งการติดตั้ง หัวตัดแบบกลิ้งสามารถแบ่งออกได้เป็น: หัวตัดกลาง, หัวตัดหน้า, หัวตัดวัด และหัวตัดขยายรู

หัวตัดแบบกลิ้งที่ใช้ในเครื่องขุดอุโมงค์shieldส่วนใหญ่เป็นหัวตัดแบบจาน ซึ่งสามารถจำแนกเพิ่มเติมได้เป็นแบบขอบเดียว, แบบสองขอบ และแบบหลายขอบ

ตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของขอบตัด แบ่งออกเป็นขนาดต่างๆ เช่น 13, 15, 17 และ 19 นิ้ว โดยซีรีส์ 17 นิ้วเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน (นิ้ว: 1 นิ้ว = 25.4 มม.; 17 นิ้ว = 17 x 25.4 มม.)

ภายใต้แรงผลักดันที่ใช้โดยกระบอกไฮดรอลิกตามยาว หัวตัดจะบังคับให้ดิสก์คัตเตอร์ที่ติดตั้งอยู่บนนั้นเจาะเข้าไปในหิน ภายใต้การขับเคลื่อนของระบบหมุน หัวตัดจะพาดิสก์คัตเตอร์แบบกลิ้งหมุนรอบแกนกลางของหัวตัด ในขณะเดียวกัน ดิสก์คัตเตอร์แบบกลิ้งแต่ละตัวจะหมุนรอบเพลาคัตเตอร์ของตัวเอง ทำให้คัตเตอร์กลิ้งและบดขยี้อย่างต่อเนื่องบนผิวหน้าหิน หัวตัดใช้ทั้งแรงผลักและแรงกลิ้ง (แรงบิด) กับวงแหวนคัตเตอร์ แรงผลักดันทำให้วงแหวนคัตเตอร์เข้าไปในมวลหิน ในขณะที่แรงกลิ้งทำให้วงแหวนคัตเตอร์กลิ้งไปทั่วพื้นผิว ผ่านการอัดรีดและการเฉือนของดิสก์คัตเตอร์แบบกลิ้งต่อมวลหิน หินจะแตกออก เป็นการตัดวงกลมศูนย์กลางร่วมกันหลายวงบนผิวหน้าหิน