بررسی مدلهای پیشبینی نرخ نفوذ TBM با توجه به پارامترهای مؤثر در حفرپذیری توده سنگ درزهدار

چکیده
همگام با توسعه و پیشرفت صنعت، نیاز بشر به احداث فضاهای زیرزمینی برای اهدافی همچون انتقال آب، حمل و نقل و ..... بیشتر شدهاست. بدین منظور، احداث فضاهای زیرزمینی در محیطهای سنگی یکی از مسائل پر مخاطره و چالشی برای بشر بوده که با گذشت زمان وساخت ماشینهای حفاری مکانیزه توانسته بر این مسأله فائق آید. استفاده از ماشینهای حفاری مکانیزه تمام مقطع تونل ) TBM ( بهعلت سرعت بالای حفاری، تأثیر کم بر محیط در برگیرنده تونل و همچنین سطح ایمنی بالا به سرعت در حال افزایش است. یکی از مسائلمهم در این ماشینها با توجه به هزینه بالای تأمین آنها، پیشبینی نرخ نفوذ برای برنامهریزی اجرای یک پروژه میباشد. از عوامل مؤثر درپیشبینی نرخ نفوذ، پارامترهای توده سنگ مانند مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت کششی، شاخص شکنندگی و فاصلهداری و جهت-داری درزهها میباشند که مجموعه این پارامترها در میزان حفرپذیری توده سنگ نیز مؤثر هستند. در این مقاله در ابتدا به بررسیپارامترهای مؤثر در حفر پذیری توده سنگ درزهدار و نرخ نفوذ پرداخته و سپس تعدادی از مدلهای ارائه شده برای پیش بینی نرخ نفوذ باتوجه به این پارامترها در تونل های انتقال آب زاگرس )قطعه 2( و کرمان مورد مقایسه قرار گرفتهاند. آنچه که مشخص است برای افزایش دقت در پیشبینی نرخ نفوذ، لزوم وجود مدلی بر مبنای تأثیر همزمان پارامترهای مؤثر در حفر پذیری توده سنگ درزه دار وجود دارد.

کلمات کلیدی:

TBM . نرخ نفوذ . حفرپذیری توده سنگ درزه دار

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

پهنه بندی پتانسیل آب ورودی به تونلهای عمیق در استان مازندران

چکیده
حفرات کارستی )حفرات ایجاد شده در نتیجه انحلال در سنگهای انحلالپذیر( فواید و خطراتی را با خود به همراه دارند این حفراتمنابع آب با ارزشی را در برمیگیرند. از طرفی ریزش سقف حفرات کارستی باعث آسیب به سازهها انسانی و صدمات جانی به خودانسانها میشود. در هنگام حفاری تونل، برخورد با حفرات کارستی مشکلات و خطرات عدیدهای را در حین کار حفاری ایجاد میکند ونیز گاهی اوقات باعث اختلال در چرخه آبهای سطحی )رودخانهها، چشمهها و چاهها( حداقل برای یک مدت زمان کوتاه چند ماه تاچند سال میشود.در این مطالعه با استفاده از نرم افزار Arc GIS ، با در نظر گرفتن عوامل مؤثر بر کارست شدگی، نقشه پتانسیل وجود حفرات کارستیدر واحدهای کربناته برای استان مازندران تهیه شد. این عوامل شامل جنس، ضخامت، شرایط  تکتونیکی، شیب و آب و هوای حاضر )بینیخچالی( و گذشته )یخجالی( واحدهای کربناته میباشد. هر کدام از این عوامل در نرمافزار Arc GISبر پایه نقشه زمینشناسی 10201111 استان مازندران به صورت لایههای اطلاعاتی تهیه شدند که هر لایه از یک تا چهار نمرهدهی شد. سپس هرکدام از لایه ها برحسب تأثیر نسبیشان در کارستشدگی ارزشدهی شدند. در نهایت با یک فرمول مناسب این عوامل با هم ترکیب شدند و نقشهکارستشدگی تئوری از ترکیب آنها تهیه شد. برای راستی آزمایی این نقشه از پراکندگی چشمهها و غارهای استان مازندران و دیگرعوارض کارستی استفاده شد. سپس با استفاده از این نقشه و با در نظر گرفتن دیگر عوامل مؤثر بر حجم آب ورودی به تونل شامل میزانبارش، شرایط ارتفاعی و نسبت نفوذ به رواناب نقشه پیشبینی آب ورودی به تونل برای واحدهای کربناته استان مازندران تهیه شد. درآخر با استفاده از دادههای آب ورودی به تونل برای تونلهای حفر شده و پراکندگی چشمهها اعتبار فرمول استفاده شده و نقشه تهیه شده مورد سنجش قرار گرفت.

واژههای کلیدی : 

سازندهای کربناته . کارست . کارستشدگی تئوری . آب ورودی به تونل . مازندران

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی و مقایسه مدل هاي پيش بينی عملكرد TBM در زمين هاي سخت (مطالعه موردي: تونل انتقال آب گلاس)

چكيده
اجرای مکانیزه تونل، پیشرفت و گسترش صنعت تونل را سرعت بخشیده است. در سال های اخیر در پروژ ههای مختلف تونل هایآب رسانی و قطارهای شهری از ماشین های حفاری مکانیزه تونل TBM در انواع مختلف استفاده شده است. با توجه به رشد بسیارسریع در این فناوری هر روز شاهد ساخت دستگاه های بزرگ تر و پیچیده تر و دارای قابلیت های بیشتر برای اجرای تونل در زمین هایمتفاوت هستیم. با توجه به نیاز به احداث تونل برای کاربردهای مختلف و احداث سریع و به صرفه آن ها چاره ای جز استفاده صحیح وآگاهانه از این فناوری وجود ندارد. تونل انتقال آب گلاس به طول حدود 16552 متر و با مقطع دایره ای به قطر تمام شده 6.6 متر باهدف انتقال بخشی از آب رودخانه لاوین که سرشاخه اصلی رودخانه گلاس می باشد، به سمت حوضه آبریز دریاچه ارومیه و دشتنقده و در زمین هایی با سنگ های سخت در حال حفاری می باشد. این تونل که به روش مکانیزه ) TBM ( حفاری خواهد شد ازبالادست مخزن سد کانی سیب آبگیری می نماید و در دامنه شمالی کوهستان بیگم قلعه، آب را وارد دشت نقده و حوضه آبریز دریاچهارومیه خواهد نمود. بدیهی است که در حفاری مکانیزه نرخ نفوذ TBM تاثیر بسزایی در مدت زمان تکمیل پروژه و در نهایت هزینهتمام شده آن خواهد داشت. لذا پیش بینی نرخ نفوذ بخش مهمی از هر پروژه حفاری مکانیزه است. مدل های پیش بینی عملکرد TBMرا می توان به دو دسته کلی مدل های تئوری و مدل های تجربی تقسیم نمود. در این مقاله مدل های موجود برای پیش بینی عملکرد شامل مدل CSM 2711 (، مدل ( NTNU 2778 (، مدل ( Qtbm 1222 و 1222 (، مدل ، 1222 (، مدل حسن پور ) 1227 (خادمی ) 1222 ( و مدل فرخ ) 1221 ( مورد بررسی قرار گرفته اند و نتایج بدست آمده از این مدل ها با داده های واقعی حاصل از حفرتونل انتقال آب گلاس مقایسه گردیده اند. همچنین با در نظر گرفتن میزان تاثیر پارامترهای موثر بر نرخ نفوذ که شامل پارامترهایمربوط به شرایط زمین شناسی )شامل پارامترهای مرتبط با خصوصیات سنگ بکر، پارامترهای مربوط به طبقه بندی توده سنگ وهمچنین خواص مقاومتی توده سنگ( و پارامترهای مربوط به TBM بوده مدل تجربی جدیدی برای پیش بینی نرخ نفوذ ارائه شدهاست. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل جدید ارائه شده نسبت به مدل های پیشین از دقت بیشتری در تخمین میزان نرخ نفوذ ماشین حفاری در تونل انتقال آب گلاس برخوردار است.

واژه هاي کليدي:

TBM . CSM . Qtbm . زمین های سخت . نرخ نفوذ

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی و مقایسه مدل هاي پيش بينی عملكرد

مدل خرابی ریزمكانيكی مبتنی بر مكانيک شكست براي سنگهاي شكننده

چكيده
شبيه سازي مناسب رفتار غير خطي سنگهاي حاوي ريزتركها براي مدلسازي فرآيند شكست و تحليل پايداري فضاهاي سننيي مربنبه كاربريهاي مختلف مهندسي ضروري است. شناخت رفتار غيرالاستيک سنگ تخريبشده پيرام ن سنازه هناي سننيي بنه وينسه پن ازمقاومت حداكثر آن براي تحليل پايداري ضروري است. در اين تحقيق، سنگهاي شكننده تا نيمهشنكننده بررسني و مطاه نه شنده اسنت.بط ركلي با دو رويكرد پديدارشناسانه و ريزمكانيكي ميت ان خرابي سنگ را تشريح و تفسير كرد. در اين مقاهه، مندل خرابني ريزمكنانيكيبراي ريزتركهاي اصطكاكي بسته با در نظر گرفتن ك پل بين هغزش اصطكاكي و تكامل خرابي بررسي شده است. ازاينرو، ابتدا مفاهيم پايهمكانيک خرابي ريزمكانيكي ارائه شده است. سپ فرم لبندي اين مدل در محيط فيش نرم افزار FLAC كدن يسي شند و مندل رفتناريريزمكانيكي ت س ه داده شده در محيط نرم افزار FLAC به عن ان يک مدل رفتاري جديد فراخ ان شد. به منظ ر اسنتفاده عملني از مندلت س ه داده شده و اعتبار سنجي آن، از آزمايش مقاومت فشاري تک مح ره انجام شده بر روي سنگ اهک به عن ان مبنا اسنتفاده شند كنهنتايج آن با مدل عددي تطابق قابل قب هي داشت. مدل خرابي ت س ه داده شده در بررسي شكل و اندازه جابجاييهاي پيرام ن ت نل انتقنال آب بازي دراز استفاده شده است.

واژه هاي کليدي:

خرابي ريزمكانيكي . رفتار غيرالاستيک . سازههاي سنيي . FLAC  تونل بازيدراز .

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

مدل خرابی ریزمكانيكی مبتنی بر مكانيک شكست براي سنگهاي شكننده

پیشبینی نشست زمین در اثر حفاری مکانیزه تونل با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی به روش MLP-LM

چکیده
احداث تونل در نواحی متراکم و پرازدحام شهری حتی با استفاده از ماشینهای حفاری تمام مقطع با موانع و مشکلاتی روبه رو هستکه یکی از مهم ترین آن ها مسئله نشست است. پارامترهای مختلفی بر میزان نشست مؤثر هستند بررسی این پارامترها میتواند تاحدودی از آسیبها و خطرهای احتمالی به سازههای مجاور تونل پیشگیری نماید. روش های مختلفی برای برآورد و پیش بینی نشستزمین در اثر حفر تونل وجود دارند که میتوان به 6 روش تجربی 7 روش آزمایشگاهی 9 روش عددی 4 استفاده از شبکه هوشمند - - - -اشارهنمود.در این مقاله به بررسی پارامترهای تأثیرگذار برنشست سطح زمین ازجمله خصوصیات هندسه تونل )عمق تونل، قطر تونل(، شرایطزمین شناسی )روباره، سطح آب زیرزمینی( و پارامترهای حفاری تونل )فشار جبهه ی کار، فشار تزریق، نرخ نفوذ ماشین و زاویه انحرافدستگاه( پرداخته شده است . با توجه به تعدد پارامترها و پیچیدگی روابط میان آن ها، از شبکه عصبی مصنوعی به روش شبکه چندلایه پرسپترون با الگوریتم لونبرگ مارکوارت جهت ارائه مدلی برای پیشبینی نشست استفاده شده است به طوری که در مدل انجامشده برای رسیدن به مناسبترین ساختار شبکه، شبکههای با تعداد لایه و نورونهای میانی و توابع انتقال مختلف مورد آزمایشقرارگرفته و با استفاده از آنالیز حساسیت روند کلی تأثیر نسبی پارامترهای ورودی مدل )پارامترهای تأثیرگذار برنشست( بر خروجی)تابع هدف یا میزان نشست زمین( تعیین شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، مناسبترین ساختار شبکه تابع سیگموئید با یک7 میلی متر می باشد و / 0و مقدار جذر میانگین مربعات خطا برابر 58 / لایه پنهان و 5 نورون میانی بوده به طوری که ضریب تبیین 3766پارامتر فشار جبههی کار و سپس فشار گروت بیشترین تأثیر را بر نشست دارند.

کلمات کلیدی:

نشست . شبکه عصبی مصنوعی . حفاری مکانیزه تونل . تونل

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

ارزیابی ارتباط ساختارهاي زمين شناسی مسير تونل با پارامترهاي راهبري دستگاه حفاري مكانيزه TBM مطالعه موردي: قطعه خروجی تونل انتقال آب کرمان

چكيده
حفاري تونل هاي مکانیزه با عدم قطعیت هاي فراواني همراه است که از مهم ترین دلایل آن عدم ازریابي صحیح پارامترهاي مؤثر برحفاري تونل و بررسي روابط بین آنهاست. از آنجایي که عملکرد یک ماشین حفاري تونل به سه دسته پارامترهاي طراحي، پارامترهايمرتبط با دستگاه حفاري )راهبري( و پارامترهاي زمین شناسي و ژئومکانیکي توده سنگ هاي مسیر تونل وابسته است، از این رو دراین تحقیق به ارزیابي ارتباط بین ساختارهاي زمین شناسي مسیر تونل با پارامترهاي راهبري دستگاه حفاري مکانیزه تونل ) TBM )پرداخته شده است. سپس جهت مطالعه موردي، بازه تقریباً دو کیلومتري از تونل خروجي سامانه انتقال آب کرمان انتخاب و روندتغییرات این پارامترها در سازندهاي مختلف تحلیل شده است. سامانه انتقال آب کرمان شامل یک تونل به طول تقریبي 33 کیلومتر6 درصد و قطعه / 4 متر و شیب 69 / مي باشد. این تونل به دو قطعه تقریباً مساوي تقسیم مي شود. قطعه ورودي با قطر تمام شده 56 درصد بوده و حفاري دو قطعه تونل با دو دستگاه - / 3 متر و شیب 639 / خروجي با قطر تمام شده 6 TBM در حال انجام است.بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد که در حفار يهاي مکانیزه با TBM مي توان از لحاظ تاثیر بر عملکرد دستگاه، توده سنگ ها- - پیش رو را به دو زون تقسیم نمود: 6 توده سن گهاي با مقاومت بالا و درزه داري کم، فاقد شواهد گسلي و عدم دگرساني در آنها 2توده سن گهاي خرد شده با مقاومت پایین، گسل خورده و درزه داري زیاد و همچنین دگرسان شده. در توده سن گهاي با مقاومتبالا، هر چه مقاومت فشاري و سایندگي سنگ هاي مسیر تونل بیشتر باشد، نرخ نفوذ کله حفار کاهش یافته و به تبع آن جهت تامیننرخ پیشروي مناسب دستگاه، بایستي نیروي تراست را افزایش داد؛ در این حالت بهتر است جهت کاهش گشتاور کله حفار، سرعتچرخش کله حفار افزایش یابد. در مناطق گسله، ریزشي و با مقاومت پایین که خرد شدگي سنگ ها زیاد بوده و احتمال هجوم مصالححفاري شده به داخل کله حفار وجود دارد، نرخ نفوذ و گشتاور افزایش یافته و نیروي تراست و سرعت چرخش کله حفار جهت کاهش ضربه کله حفار و جلوگیري از گسترش ریزش و شکستن دیسک ها، کاهش مي یابد.

واژه هاي کليدي:

حفاري مکانیزه تونل . شرایط زمین شناسي مسیر . پارامترهاي راهبري TBM

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

برآورد عمر ابزاربرشی در حفاري مكانيزه با ماشينهاي EPB-TBM مطالعه موردي: خط 7 متروي تهران

چكيده
سایش ابزارهای برش و دیگر اجزای ماشین حفر تونل فشار تعادلی زمین ) EPB-TBM ( که در تماس با مصالح برجا و حفاری شده هستندیکی از فاکتورهای مهم در تونلسازی مکانیزه در زمینهای نرم می باشد. در ماشینهای EPB-TBM ، بازرسی کلهحفار ماشین و تعمیر ونگهداری ابزارهای برش تحت شرایط پرفشار یا هایپرباریک انجام میشود که یک فرآیند زمانبر، خطرناک و پرهزینه است و باعث ایجادتأخیر در فرآیند حفاری و کاهش ضریب بهرهوری عملیات تونلسازی میشود. در این مطالعه، سایش ابزارهای برش ماشین حفار خط 7متروی تهران در طول 0000 متر ابتدایی مسیر تونل مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در این مسافت از تونل، تعداد 6601 ابزار برشمصرف شده است که از این تعداد 006 عدد ریپر، 807 عدد اسکریپر و 608 عدد دیسک میباشد. در این مطالعه به منظور بررسی وضعیتمصرف ابزارهای برشی در طول پروژه خط 7 مترو تهران، عمر ابزارهای برشی به شیوههای مختلف بر حسب m3/c ، h/c ، m/c و m محاسبهگردید و با استفاده از نرم افزار آماری SPSS Statistics 22 رگرسیون خطی چند متغیره بین پارامترهای راهبری ماشین، زمینشناسیمسیر و عمر ابزارهای برشی انجام گردید که در نهایت چهار مدل بر اساس فاکتورهای دانهبندی و غلظت فوم مصرفی جهت برآورد عمرابزارهای برش معرفی شد.

واژه هاي کليدي:

EPB-TBM . ابزار برش . عمر ابزار برش . پارامترهاي راهبري . پارامترهاي زمينشناسی

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

ارزیابی عملکرد سیستم تونلسازی سپر EPB با و بدون در نظر گرفتن عوامل بیرونی تاثیرگذار مطالعه موردی در پروژه خط 6 مترو تهران

چکیده
در سالهای اخیر استفاده گسترده از تونلسازی سپری در فضای شهری به دلیل حساسیتهایی مثل کنترل نشست سطح زمین، ایمنی و کیفیتفضای حفاری، پیروی از زمانبندی پروژه به عنوان روشی مناسب مورد استقبال قرار گرفته و در حال گسترش است. این تحقیق بر روی پروژه خط7 مترو تهران )فاز یک( انجام شده است، در این پروژه برای اولین بار ماشین EPB خط 7 مترو تهران به 6 زیرسیستم کلی و بیش از 17زیرسیستم فرعی تقسیم شده است. تمامی زمانهای خرابی مربوط به زیرسیستمها، در پیوستهترین بازه زمانی کارکرد ماشین که حدود 12 ماه بود،استخراج و مورد بررسی قرار گرفت. برای اولین بار تحلیلهای آماری علاوه بر زیرسیستمهای کلی بر روی عوامل بیرونی )مثل بازدیدهای دورهایمربوط به هر زیرسیستم و تمیزکاری و ...( که از آن به عنوان نام قراردادی "زیرسیستم سایر" نام برده میشود، انجام شد. پس از تشکیل پایگاهداده، با استفاده از نرم افزار Excel و Minitab توزیع فراوانی خرابی و تابع توزیع هر زیرسیستم مشخص شد. در انتها با استفاده از تحلیل پارتو،مشخص شد که قسمت تخلیه مصالح حفاری با و بدون در نظر داشتن عوامل بیرونی به ترتیب با 3334 و 42322 درصد فراوانی از کل دادهها، بحرانیترین زیرسیستم سپر EPB است.

کلید واژها:

حفاری مکانیزه . عملکرد ماشین . زیرسیستم های EPB-TBM . خرابی ماشین . تحلیل پارتو

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

مطالعه عددی تاثیر گسل معکوس بر روی تونلهای شهری

چکیده
در این مقاله، اثر گسل معکوس متقاطع با امتداد تونلهای شاتکریتی کمعمق به روش عددی مدلسازی میشود و اثر پارامترهایی نظیرزاویهی اصطکاک خاک ماسهای، نسبت مدول الاستیسیتهی شاتکریت به مدول الاستیسیتهی خاک، عمق استقرار تونل و همچنین زاویهیگسل مطالعه میشوند تا وزن هر یک از این پارامترها در آسیبپذیری تونل و سازههای واقع بر سطح زمین تعیین شود. نتایج نشانمیدهدکه زاویهی گسل، صلبیت سیستم نگهداری و عمق تونل، سه پارامتر کلیدی میباشند که بر عملکرد تونل و همچنین سازههای واقع بر سطح زمین تاثیر بسزایی دارند. همچنین اگر زاویه گسل نسبت به محور تونل 39 درجه باشد، آسیب به کمترین مقدار خود خواهد رسید.

واژههای کلیدی:

روش عددی . تونل شهری . گسل معکوس . ماکزیمم جابجایی قایم تونل

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تعيين منشأ عناصر اصلی و بالقوه سمناک در آب هاي زیرزمينی اطراف تونل انتقال آب کرمان

چكيده
آلودگی فلزات سنگین و عناصر بالقوه سمناک همواره یکی از جد یترین مشکلات مرتبط با مناطق آتش فشانی و سیست مهایزمین گرمایی است. پروژه تونل سد صفا به گلزار، انتقال آب از سد صفا به شهر کرمان را میسر می سازد. گستره طرح بخشی از نوارآتش فشانی دهج ساردوئیه به عنوان بخش به اصطلاح جنوب خاوری کمربند آتش فشانی ارومیه دختر و به طول تقریبی 04 کیلومتر –از روستای گنجان تا محدوده جنوب غربی گلزار )قری هالعرب( را دربر می گیرد. با توجه به وجود نشانه های سیالات زمین گرمایی درمحدوده شیرینک )چشمه آب گرم شیرینک(، انداز هگیری و تعیین منشأ عناصر اصلی و بالقوه سمناک در مسیر تونل می تواند به بحثاختلاط سیالات زمین گرمایی و آب های زیرزمینی و سطحی منطقه و همچنین آلودگی زیس تمحیطی منابع آبی گستره طرح کمکنماید. بدین منظور از تمامی گمانه های موجود در مسیر تونل و از اعماق مختلف تعداد 13 نمونه برداشت شد و در هر نمونه 65پارامتر فیزیکوشیمیایی اندازه گیری گردید. نتایج نمودارهای ترکیبی و نسب تهای یونی مختلف نشان می دهد که اختلاط آب های گرمبا آب های جوی کم عمق و گذر از زون های دگرسانی کمربند آتش فشانی ارومیه دختر منشأ اصلی عناصر در آب های محدوده مورد – مطالعه می باشد.

واژه هاي کليدي:

فلزات سنگین . تونل . کرمان . آب . سیالات زمین گرمایی

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تعيين منشأ عناصر اصلی و بالقوه سمناک در آب هاي زیرزمينی اطراف تونل انتقال