تحليل پوشش دائم تونلها با دو روش هایپراستاتيكی و مدل سازي عددي

چكيده
در تونلها و فضاهاي زيرزميني به منظور تامين ايمني سريع كارگاه و امكان ادامه كار، بعد از حفر فضا سيستم نگهداري موقت نصبميشود . اين نوع سيستمهاي نگهداري غالباً قابليت نگهداري فضا را در دراز مدت ندارند و به منظور نگهداري دائم تونلها اغلب ازپوشش بتن مسلح استفاده ميشود . در طراحي پوشش دائم تونل معمولاً از روش هايپر استاتيكي استفاده ميشود كه در آن حائل باالمانهاي تير و عكس العمل زمين به صورت فنر مدل سازي ميشود. اثر بارهاي درازمدت حاصل از كاهش خواص مقاومتي توده سنگو سست شدگي آن در نظر گرفته نميشوند . در اين مقاله، روند طراحي پوشش موقت و دائم به صورت پيوسته و در محيط نرم افزاري FLAC  با در نظرگرفتن پديدههايي كه در دراز مدت بر پوشش تونل تاثير گذارند ارائه شده است. بدين منظور، در ابتدا تحليل وطراحي سيستم نگهداري موقت به روش عددي انجام ميشود، سپس زون تسليم در اطراف تونل برآورد شده و با در نظر گرفتنكاهش خواص در اين زون در درازمدت و حذف پوشش موقت و اعمال سيستم نگهداري دائم مدل سازي انجام ميشود. علاوه بر اينديگر بارهاي طراحي از جمله زلزله نيز بر اساس روش دستورالعمل FHWA به مدلها اعمال و نتايج عددي با نتايج مدلهايپراستاتيكي مقايسه شده است. در نهايت به عنوان مطالعه موردي، روش و الگوريتم پيشنهادي فوق براي طراحي پوشش نهايي تونل گيلاوند بكار گرفته شد.

واژه هاي کليدي:

پوشش نهايي تونلها . روش هايپراستاتيكي . مدلسازي عددي . بار دراز مدت

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی چالشهاي صدور خدمات فنی و اجراي پروژههاي تونلسازي بينالمللی توسط شرکتهاي ایرانی

چكيده
تعداد زیادی از شرکتهای متخصص طراحی و ساخت فضاهای زیرزمینی در ایران بوجود آمدهاند که این شرکتها از قابلیتهای بالایفنی و اجرایی برخوردار هستند. به هر حال در عرصه بینالمللی، حضور این شرکتها در پروژههای منطقهای و فرامنطقهای بسیارکمرنگ است. بنابراین بررسی راهکارهای علمی و عملی برای ورود به بازارهای گسترده بینالمللی ضروری است. هدف این پژوهشبررسی چالشهای صدور خدمات فنی و اجرای پروژههای تونلسازی بینالمللی توسط پیمانکاران ایرانی میباشد. این پژوهش در جهتشناسایی و یافتن راهحلهایی برای مقابله با چالشهایی است که مشاوران و پیمانکاران ایرانی در جریان پروژههای بینالمللی با آنهاروبرو میشوند. بدین منظور، روش کیفی با رویکرد تحلیل محتوای مصاحبهها برگزیده شده است و در یك فرآیند از طریق مصاحبهبا نخبگان و مدیران رده بالای شرکتهای مطرح تونلسازی، سعی در فهم بهتر چالشهای توسعه خدمات فنی و مهندسی تونلسازیانجام گرفته است. مصاحبه با مدیرانی که شرکتهای آنها تجربه کار در پروژههای بینالمللی در کشورهای ازبکستان، سوریه، عراق وتاجیکستان را داشتهاند و همچنین مهندسان باتجربهای که سابقه کار در شرکتهای بینالمللی از کشورهای انگلستان، سنگاپور،تایوان و کانادا داشتهاند، انجام شده است. طی فرآیند مصاحبهها، ده پارامتر مختلف به عنوان چالشهای اصلی صدور خدمات فنیتونلسازی مورد بررسی قرار گرفتهاند. نتایج این پژوهش نشان میدهند از بین این پارامترها، حمایتهای دولتی و تحریمهای بین-المللی به عنوان مهمترین چالشهای صدور خدمات فنی و مهندسی تونلسازی مطرح میباشند. از طرف دیگر کیفیت کار، نیروی انسانی و فناوری و تجهیزات شرکتهای ایرانی کم اهمیتترین چالش صدور خدمات فنی و مهندسی تونلسازی میباشند.

واژه هاي کليدي:

پروژههای بینالمللی تونلسازی . صدور خدمات فنی و مهندسی . شرکتهای ایرانی . بررسی چالشها

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

پیش بینی طول پیشروی تونل راه قزوین تنکابن با استفاده از رگرسیون غیر خطی و سیستم فازی

چکیده
گام پیشروی یکی از مشخصات عملیاتی حفر تونل به روش کلاسیک )چالزنی و انفجار( است. این پارامتر به دلیل تاثیر در زمان و هزینة پروژه تونلسازی اهمیت زیادی دارد. با پیش بینی گام پیشروی در طول احداث تونل، میتوان تخمین قابل قبول تری از زمان و هزینه پروژه بدست آورد.تاکنون روش های مختلفی برای تخمین گام پیشروی در احداث تونل ها به روش چالزنی و انفجار ارائه شده است. رگرسیون غیر خطی و سیستماستنتاج فازی دو ابزار کاربردی برای تخمین رفتار عملیاتی سیستم ها می باشند. هدف از ارائه این مقاله پیش بینی گام پیشروی تونل راه قزوینتنکابن با استفاده از رگرسیون غیر خطی و استنتاج فازی و مقایسه کارایی این دو روش با یکدیگر می باشد. برای دستیابی به این هدف، ابتداپارامترهای موثر بر گام پیشروی شناسایی و سپس 88 سری داده از عوامل تاثیر گذار و گام پیشروی حاصل به صورت میدانی برداشت شد. درادامه کمینه و بیشینة ورودیها و خروجی در سیستم استنتاج فازی و با توجه به محدوده تغییرات دادهها، افرازهای فازی تعیین و مجموعه قوانینفازی تدوین شد. در انتها با مقایسه رگرسیون غیر خطی و سیستم فازی، دقت تخمین هر دو روش ارزیابی و سیستم فازی به عنوان ابزار مناسب- تری برای پیش بینی نرخ پیشروی معرفی گردید.

واژه های کلیدی:

چالزنی و انفجار . پیش بینی گام پیشروی . رگرسیون غیر خطی . سیستم استنتاج فازی ( FIS ) . تونل راه قزوین تنکابن

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

ارزیابی و تطبيق مدل هاي پيش بينی عملكرد حفاري سنگ سخت مبتنی بر شاخص نفوذ صحرایی در تونل انتقال آب کرمان

چكيده
امروزه اهمیت استراتژیک مسئله تأمین آب در کشور موجب طراحی و اجرای تونلهای متعدد انتقال آب شده است. با توجه به شرایطزمین شناسی و کیفیت توده سنگ دربرگیرنده این تونلها، برای احداث آنها عمدتاً از ماشینهای حفاری سنگ سخت ) Hard Rock TBM ( استفاده میشود. با توجه به مسائل فنی اقتصادی این پروژهها، اجرای آنها مستلزمبرنامهریزی مناسب و بهینه از جمله تعیین -زمانبندی اجرا، تأمین قطعات و ... می باشد. از مهمترین عوامل مؤثر در این امر، پیش بینی عملکرد ماشین حفار قبل از شروع عملیات وارزیابی و بهینه سازی آن حین اجرا می باشد. لذا با توجه به تفاوت های شرایط حاکم بر هر پروژه، انتخاب و بکارگیری مدل مناسب ومنطبق بر شرایط خاص آن پروژه امری لازم است. تونل انتقال آب کرمان به عنوان طویل ترین تونل انتقال آب خاورمیانه در منطقه جنوبشرقی شهر کرمان و به منظور انتقال آب از سد شهیدان امیر تیموری )صفارود( و تأمین آب شرب این شهر در دست احداث است. درمطالعه حاضر پس از بررسی موضوعی معتبرترین مدل های پیش بینی و ارزیابی عملکرد حفاری مکانیزه، با بهره گیری از داده های بدستآمده از زون های مختلف زمین شناسی حفاری شده قطعه شمالی تونل انتقال آب کرمان، بر مبنای آنالیز و تحلیل های جامع آماری، روابطتجربی ارائه شده توسط محققین مختلف به منظور پیش بینی عملکرد مبتنی بر شاخص نفوذ برجا )صحرایی( ارزیابی شده است. در نهایتو با توجه به عدم هم پوشانی و مطابقت نتایج بدست آمده از روابط ارائه شده با مقادیر واقعی، با انجام یک تحلیل حساسیت خطی، رابطهای جدید با کمترین میزان خطای مطلق و تطبق بالا با نتایج حاصل از حفاری تونل انتقال آب کرمان در جهت تخمین میزان شاخص نفوذ برجا تعیین و ارائه شده است.

واژه هاي کليدي:

پیش بینی عملکرد TBM . نرخ نفوذ . شاخص نفوذ صحرایی . تونل انتقال آب کرمان

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

ارزیابی و تطبيق مدل هاي پيش بينی عملكرد حفاري سنگ سخت مبتنی بر شاخص نفوذ

طبقه بندی خاک در حفاری زمينهای نرم و بررسی مخاطرات پيشروی حفاری در اين زمين ها بر اساس تجربيات بدست آمده در ايران

چكيده
ضروری ترین ملزومات برای تونلسازی مکانیزه و سنتی موفق، شناسایی کامل زمین و شناخت ریسک های زمین شناسی ژئوتکنیکی -میباشد. در تونلسازی مکانیزه، علاوه بر این بدست آوردن اطلاعاتی برای انتخاب صحیح دستگاه TBM و شناسایی ویژگیهای تکنیکیآن با توجه به نوع خاک و زمین و برای رسیدن به مقادیر عملکرد مطلوب لازم میباشد. همچنین در تونلسازی سنتی این اطلاعاتتاثیر گذار است برای انتخاب درست نوع حفاری و رسانیدن ریسک های حفاری به مقادیر حداقلی. مهمترین ریسک های زمینشناسی که در طول حفاری تونل )در روش سنتی یا مکانیزه( با آنها روبرو هستیم عبارتند از: چسبندگی و ریسک گل گرفتگی،سایندگی خاک، خاکهایی با محتوی پائین ریز دانه ها، دانه های درشت، ریزش سقف تونل و ناپایداری ها، نوسانات شدید آب، زونهای مختلط، روانگرایی و حرکات توده خاک در سینه کار تونل. تجربیات بدست آمده از حفاری تونل های سنتی و مکانیزه در ایراننشان میدهد که هر یک از مخاطرات اشاره شده در گروه های خاصی از خاکها رخ میدهد. از اینرو با شناسایی این گروه ها، میتوانرفتار خاک و نوع مخاطرات محتمل در هر گروه را پیش بینی نمود. در این مقاله به منظور پیش بینی رفتار خاک و مخاطرات حفاریهای سنتی و مکانیزه، یک طبقه بندی ساده و کاربردی ارائه شده است. در این طبقه بندی، خاکها بر اساس دو ویژگی در گروه هایمختلف طبقه بندی میشوند. ویژگی اول اندازه دانه های خاک میباشد. برای این منظور، بر روی نمونه های خاک جمع آوری شده ازچاهک ها و گمانه های ژئوتکنیک، آزمایش دانه بندی انجام شده است و دو مقدار مانده بر روی الک شماره 4 و عبوری از الک شماره622 برای هر یک از این نمونه ها اندازه گیری شده است. ویژگیدوم اندازه گیری شده شاخص استحگام خاک میباشد که از مفادیرمربوط به حدود آتربرگ بدست میآید. به کمک این دو ویژگی، خاک ها در 02 گروه متفاوت طبقه بندی شده اند. در انتها برایبررسی صحت نتایج بدست آمده، رفتار خاک و مخاطرات محتمل در تونل قم، توسط این نتایج پیش بینی شده است. نتایج اینبررسی ها نشان میدهد در غالب موارد پیش بینی های صورت گرفته با واقعیت همخوانی های زیادی دارد. نتایج بدست آمده در اینتحقیق میتواند مستقیما برای طراحی اولیه و نهایی سیستم پوشش مورد استفاده قرار گیرد و توصیه هایی برای بهسازی خاک و همچنین برای طراحی ساختاری بخش های مختلف مورد استفاده قرار بگیرد.

واژه های کليدی:

طبقه بندی خاک . تونلسازی شهری . ریسک های زمین شناسی ژئوتکنیکی . تجربیات حفاری در زمین های نرم

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

ارائه روشی براي آببندي خروج از ایستگاه دستگاه TBM (مطالعه موردي خط 2 قطار شهري تبریز)

چكيده
یکی از مشکلات و معضلات حفاری با دستگاه TBM در ورود و خروج این دستگاه از ایستگاه میباشد و در صورتی که حفاری در زیر ترازآب زیرزمینی انجام شود، بدلیل ورود آب به داخل ایستگاه از فاصله بین شیلد و زمین این مشکل دوچندان میگردد. از طرف دیگر درصورت عدم آببندی و مسدود نکردن درزه و شکافها، فشار گیری توسط اپراتور با استفاده از فوم حفاری جهت حفظ فشار سینهکار بامشکل مواجه خواهد شد که این امر باعث ایجاد نشست در سطح زمین میگردد. در این مقاله سعی شده است سیستم آببندی مطمئنهنگام خروج دستگاه TBM از ایستگاه ارائه و نحوه اجرا و ساز و کار این سیستم جهت فشارگیری مطمئن دستگاه TBM با استفاده ازسیستم EPB جهت جلوگیری از نشست سطح زمین بیان شود. بدین منظور، از تجربیات آببندی در هنگام خروج دستگاه TBM ازایستگاه در پروژههای داخل کشور و مقالات خارجی استفاده گردیده تا پس از تلفیق روشهای مختلف، دستورالعملی جامع و بدون نقصبرای سیستم آببندی ارائه گردد، چرا که در بررسی روشهای مختلف نقاط ضعفی مشاهده میشود که باعث ایجاد خلل در روند اجرائی و عملی آببندی میگردد.

واژه های کليدي:

سیستم آببندی . دستگاه TBM .

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تحليل پایداري و طراحی سيستم نگهداري موقت گالري هاي ارتباطی تونلهاي دوقلو: مطالعه موردي متروي اصفهان

چكيده
در سالهاي اخير نياز به طراحي و ساخت تونلهاي شهري، بويژه بمنظور حمل و نقل، افزايش قابل توجهي يافته است. اجراي تونل-هاي بزرگراهي و ريلي به شکلهاي مختلفي صورتميگيرد که يکي از رايجترين آن حالت دوقلو ) Twin tunnel ( ميباشد. اصولاًايمني اين نوع تونلها با جانمايي گالريهاي ارتباطي ) Cross passage ( در فواصل معين که به صورت عرضي دو تونل را بهممرتبط ميسازند و يا با تعبيه مسيرهاي فرار از داخل تونلها يا شفتهاي اضطراري انجام ميشود. يکي از مسائل خاصي که در تونلهايدوقلو مطرح ميباشد، طراحي و اجراي اين گالريهاي ارتباطي ميباشد. با توجه به حفاري اغلب تونلهاي شهري در خاکهاي سستو نرم آبدار و نيز تمرکز تنش در پايه مياني تونلهاي دوقلو، طراحي و اجراي گالريهاي ارتباطي مستلزم درنظرگيري ملاحظات خاصفني ميباشد. تونل متروي اصفهان داراي طولي در حدود 24 کيلومتر است که در بخشي از مسير خود بصورت تونل دوقلو در نظرگرفته شده که به سبب مسايل ايمني لازم است در فواصلي توسط گالريهاي عرضي ارتباطي به هم مرتبط شوند. در اين مقاله تحليلپايداري و طراحي سيستم نگهداري اوليه گالريهاي ارتباطي تونل متروي اصفهان با استفاده از روش عددي تفاضل محدود )نرم افزار Flac 3D  ( بصورت سه بعدي مورد بررسي قرار گرفته است.

واژه هاي کليدي:

تونل دوقلو . گالري ارتباطي . مدلسازي عددي . تونل هاي شهري . زمين سست

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تعيين ميدان تنش و مقادير جابجايي در اطراف فضاي زيرزميني دايره اي شكل در شرايط توده سنگ الاستيك به روشهاي مختلف

چكيده
تعيين ميدان تنش )تمركز تنش( و برآورد جابجايي اطراف يك فضاي دايره اي قرار گرفته در عمق در شرايط توده سنگ الاستيك مورد علاقه درزمينه هاي معدن، عمران و نفت مي باشد. به عنوان مثال در تونلهاي معدني يا عمراني با برآورد ميدان تنش و تمركز تنش و مقايسه آن با مقاومتتوده سنگ مي توان برآورد خوبي از ناپايداري هاي احتمالي ناشي از تمركز تنش در اطراف تونل به دست آورد. به اين منظور مي توان از روشهايمختلف تحليلي استفاده نمود كه در اين مقاله سه روش اصلي مورد بررسي قرار گرفته است كه عبارتند از:الف استفاده از مقاومت مصالح )استوانه جدار ضخيم( -ب استفاده از توابع تنش ايري ) - Airy Stress Function )ج استفاده از توابع با متغير هاي مختلط ) - Complex Variable )در اين مقاله هر كدام از اين روشها به تفصيل مورد بررسي قرار گرفته است. در اين راستا جزئيات هر روش و چگونگي استفاده از روابط برايتعيين ميدان تنش ) تمركز تنش( و مقادير جابجايي ايجاد شده در اطراف فضا ) ناشي از حفاري( به دست آمده است. سپس به عنوان موارد عملي از كاربرد روشهاي تحليلي حالتهاي خاص فقط فشار خارجي و فقط فشار داخلي مورد بررسي قرار گرفته است.

واژه هاي کليدي:

تونل . ميدان تنش . جابجايي

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

آزمایش هاي اجرایی براي شناسایی و استفاده از فوم مناسب جهت بهسازي خاک در حفاري مكانيزه

چكيده
بهسازی خاک توسط تزریق افزودنيهای مناسب در طول عمليات حفاری از قسمتهای مختلف دستگاه به خاک حفاری برای بهبودعملکرد تونلسازی استفاده ميشود. این بهبود عملکرد به شکلهای مختلف مانند کاهش سایش در صفحه و ابزارهای کاترهد دستگاه،بهبود پایداری جبهه کاری تونل، کنترل بهتر نشستهای سطحي، بهبود جریان انتقال مصالح حفاری شده به نقاله مارپيچ، کاهشکلاگينگ در چمبر، کنترل بهتر جریان آب زیرزميني، کاهش گشتاور کاترهد و نقاله مارپيچ و تبدیل مصالح حفاری به توده پلاستيکنتيجه ميشود. بهسازیاغلب بوسيله تزریق فوم، پليمر، آب یا بنتونيت به قسمت سينه کار تونل، چمبر و نقاله مارپيچ انجام ميشود.انتخاب نوع بهساز خاک اساساً بستگي به نوع خاک، شرایط زمينشناسي )آب زیرزميني و نفوذپذیری خاک( و ویژگيهای دستگاهحفار )نقاط تزریق، کله حفار بسته یا باز، نوع توليدکننده فوم و ... ( دارد. مهمترین اصلاحگرهای خاک، فوم و پليمر هستند. اگرچه درمواردی بدليل شرایط موجود، افزودنيهای دیگری مانند مواد ضدکلاگينگ یا ضدسایش به اصلاحگرهای خاک افزوده ميشود. در ابتداتوصيف مشخصات بهينه برای مصالح حفاری بصورت کيفي تعریف ميشد و خاک مناسب معمولا با شرایطي همچون حالت خميری،شکلپذیر یا قوام نرم مشخص ميشد اما در سالهای اخير محققين زیادی سعي کردهاند چگونگي تشخيص مشخصات خاک را اغلب بااستفاده از آزمایش اسلامپ یا بسياری آزمایشهای پيچيده مانند خروج خاک از مخزن تحت فشار با یک نقاله مارپيچ به صورت کميتعریف کنند. این مطالعات در هر دو خاکهای غيرچسبنده و رسي گسترش پيدا کردهاند. همچنين مطالعات متعددی امکان استفادهاز بهسازی و مواد شيميایي در انواع مختلف خاک را بررسي کردهاند، که بيشتر به سه گروه خاکهای غيرچسبنده )ماسه و شن(،سيلت و رس و توده خاک تقسيم بندی ميشود. در این گزارش نحوه انجام این آزمایشات برای فوم و مخلوط خاک و فوم معرفي وبررسي ميشود تا به کمک آنها بتوان با انتخاب فوم مناسب و مقادیر بهينه پارامترهای فوم و یا در صورت لزوم اضافه نمودن پليمر، به مخلوط خاک و فومي با ویژگيهای مناسب برای حفاری با ماشين حفار دست یافت.

واژه هاي کليدي:

فوم . ماشين حفاری . آزمایش اجرایي . مخلوط خاک و فوم .

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تعيين فاصله بهينه بين تونلهاي دوقلو در محيطهاي شهري (مطالعه موردي: تونلهاي شوشتري)

چكيده
امروزه در بسياري از مناطق شهري، خصوصاً در نواحي با تراكم جمعيتي زياد، كمبود فضاهاي سطحي و همچنين نياز به رفت و آمدسريع و آسان، منجر به افزايش تقاضا براي احداث تونلهاي كم عمق به منظور توسعه شبكه حمل و نقل شده است. عمق كم ومقطع بزرگ اين تونلها ضرورت دقت بيشتر در طراحي، جانمايي و فاصله بين تونلهاي دوقلو را بيان مي كند. لذا بررسي و ارزيابي ازاندركنش بين تونلهاي دوقلو نقش موثري در جلوگيري از وقوع خسارت و آسيب به سازه نگهدارنده تونل و نيز سازه هاي سطحي راايفا ميكند. در پژوهش حاضر با استفاده از روش عددي تفاضل محدود، الگوي حفاري پيشنهادي تونلهاي دوقلوي شوشتري درمحيط نرم افزاري FLAC 2D ver 8.0 شبيه سازي شده و نتايج شبيه سازي جهت ارزيابي عملكرد سيستم نگهداري پيشنهادي وتعيين فاصله بهينه بين دو تونل استخراج گرديد. مقدار و توزيع نيروهاي اعمالي بر سسيتم نگهداري پيشنهادي، بهمراه مقدار و توزيعتنش ها، بعنوان ابزاري براي تعيين فاصله بهينه بين دو تونل قرار گرفته است. نتايج بررسي ها نشان ميدهد كه از بين اعدادپيشنهادي 42،01،02 و 41 متر بعنوان عرض پايه قرار گرفته بين دو تونل، فاصله 42 متري تامين كننده پايداري لازم بوده و تاثير آن بر روي نيروهاي اعمالي و ميزان تغيير شكل ها كمتر از ساير فواصل مي باشد.

واژه هاي کليدي:

تونل دوقلو . مدلسازي عددي . تنش . لنگه

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)