نقدی بر چالشهای بوجود آمده در روند عملیات حفاری با دستگاه حفار تمام مقطع ( OPEN T. B. M ) در تونل بلند انتقال آب گاوشان

امروزه به کمک تحلیل های فنی و اقتصادی می توان ثابت نمود، از میان انواع روشهای حفاری فضاهای زیرزمینی، روش حفاری تمام مکانیزه در اغلب تونلهای بلند، سبب دستیابی به راندمان های ساخت بالا، کاهش هزین ههای طرح، کاهش نیروی انسانی، ارتقاء کیفیت و ایمنی پروژه، می شود. اینگونه سیستم های پیشرفته به عنوان یک کارخانه بزرگ و متحرک، در زمره سرمایه های ملی محسوب میگردند. لذا شناخت کامل از ماشین حفار جهت سفارش اولیه و انتخاب نوع و توانمندیهای آن بعنوان ابزار اصلی حفاری و تحکیم تونل، در مرحله نخست و در فاز طراحی مطرح می گردد. در فاز اجرایی طرح، مدیریت اجرایی در قالب بکارگیری نیرو های کارآمد و آموزش دیده، همچنین نحوه اعمال مدیریت فنی و اقتصادی در جهت بهبود روند و افزایش راندمان تولید در کنار شناسایی و کنترل پدید ههای پیش بینی نشده( ریسک های طرح) به چالش کشیده م یشود. شناسایی ریسکهای موجود در بکارگیری دستگاه های حفار تمام مقطع، برای تونلهای بلند گام موثری در انجام صحیح فاز طراحی و فاز اجرایی چنین پروژ ههایی محسوب می گردند. لذا نگارندگان این مقاله سعی بر آن دارند تا ضمن ارائه شرحی دقیق از ریسکهای واقعی که در طرح تونل بلند انتقال آب گاوشان، زمانبندی و بودجه طرح را به مخاطره انداخت با بهره گیری از علم مدیریت ریسک، پدید ههای پی شبینی شده و پی شبینی نشده را دست هبندی نمایند تا با بهر هگیری از تجربیات گذشته بتوان طر حهای آتی را با هزینه کمتر، زمان کوتا هتر و کیفیت بالاتر به اتمام رساند.

واژه های کلیدی:

حفاری مکانیزه، OPEN T. B. M ، تونل بلند انتقال آب گاوشان، مدیریت ریسک در فضاهای زیرزمینی

نویسندگان :

سید بشیر مختارپوریانی ، کورش کشوریان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مطالعه عملکرد حفاری رودهدر در اجرای تونل بابلک سد البرز

استفاده روز افزون از ماشینهای حفاری مکانیزه در اجرای فضاهای زیرزمینی اعم از تونلهای ترافیکی، حفریات زیرزمینی وابسته به سد و تونلهای انتقال آب، ضرورت تحقیق و مطالعه در مورد نحوه عملکرد و عوامل موثر بر راندمان کارکرد ماشینهای حفاری مکانیزه را بیش از پیش آشکارمینماید. این مقاله، نتایج مطالعات انجام شده جهت بررسی عملکرد رودهدر در اجرای تونل بابلک سد البرز را تشریح می نماید. آب رودخانه بابلک، به وسیله یک تونل به طول 2600 متر به بالا دست محل سد اصلی منتقل خواهد شد. به منظور احداث تونل مذکور، دو دستگاه رودهدر مدل Kπ− 21 متعلق به شرکت ماشینسازی Kopeysk کشور روسیه مورد استفاده قرار گرفته است. شکل مقطع تونل نعل اسبی بوده که عمدتاً در تشکیلات مارنی قرار می گیرد. در این مقاله، ضمن بررسی اجمالی عوامل موثر بر کارکرد دستگاه حفار بازویی و نیز مرور روابط تجربی موجود، عملکرد واقعی ماشین حفاری مورد مطالعه قرارگرفته است. در این راستا، دادههای مربوط به توده سنگ درونگیر تونل از جمله پارامترهای مقاومتی سنگ بکر و نتایج طبقهبندیهای مهندسی توده سنگ به همراه اطلاعات عملیاتی ماشین حفار شامل سرعت پیشروی، زمانهای کارکرد دستگاه و نیز زمان- های مربوط به تأخیرات حین اجرای تونل در یک بازه زمانی شش ماهه مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت ظرفیت تولید واقعی رودهدر با نتایج مدل تجربی بیلگین مقایسه شده و با به دست آوردن ضرایب این معادله، کاربرد آن در یک بازه مقاومتی خاص مورد تایید قرار می گیرد.

واژههای کلیدی:

عوامل موثر بر ماشین حفار بازویی، نرخ حفاری، سرعت پیشروی

نویسندگان :

احسان محترمی ، احمد رمضان زاده

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

بررسی مشکلات حفاری تونل قطعه R4- Q4 متروی تهران در اثر تغییر ماهیت زمین از محیط خاکی به محیط سنگی

کلاهدوز در شرق تهران قرار دارد. حفاری تونل مذکور با استفاده از یک دستگاه TBM ساخت شرکت زوکور انجام گردید. طبق برنامه زمانبندی پیش بینی شده پیشرفت فیزیکی حفاری تونل به میزان حدود 70 متر در ماه بوده که در حین اجرا با ارائه تمهیداتی پیشرفت فیزیکی به حدود 92 متر در ماه رسید. پس از احداث حدود 528 متر از تونل، سینه کار حفاری از یک محیط خاکی پیش بینی شده در مطالعات زمین شناسی و ژئوتکنیکی ابتدا به یک محیط مختلط خاکی و سنگی و پس از طی مسیری کوتاه به یک محیط کاملاً سنگی تبدیل گردید. با شرایط فوق عملاً امکان حفاری با دستگاه TBM موجود در تونل وجود نداشت. جهت برون رفت از شرایط حادث شده پس ازبررسی جنس و مقاومت سنگ با استفاده از نمونه گیری از سینه کار تونل و انجام آزمایشات مکانیک سنگی و همچنین بررسی گستردگی و عمق سنگ با استفاده از آزمایشات ژئوفیزیکی از نوع GPR و اجرای گالری پیشرو، از بین آلترناتیوهای مختلف تعویض سیستم حفاری دستگاه TBM از حالت رودهدری به حالت درام کاتر و چکش هیدرولیکی بصورت ترکیبی و با استفاده از بازوی دو منظوره انتخاب گردید. در نهایت پس از طی مشکلات بسیار حین حفاری تونل و نصب پوشش نگهداری سگمنتی در شرایط فوق، حفاری تونل در مسیر سنگی مذکور با موفقیت به اتمام رسید. کلمات کلیدی: تونل، مترو، خاک، سنگ، دستگاه TBM ، مکانیک سنگ، ژئوفیزیک1 کلیات حفاری تونل قطعه R4- Q4 خط 4 متروی تهران واقع در حدفاصل خیابان ششم نیروی هوایی و میدان کلاهدوز در شرق تهران، با استفاده از یک دستگاه TBM ساخت شرکت زوکور انجام گردید. قطر حفاری با این دستگاه 15 / 9 متر، قطر بیرونی تونل 85 / 8 متر و قطر داخلی تونل 15 / 8 متر بود. سیستم حفار دستگاه زوکور ابتدا بصورت شاول با قابلیت چرخش 360 درجه بوده که همزمان با حفاری خاک، آن را به سمت نوار نقاله نیز هدایت می کرد. در حین عملیات حفاری قسمتی از خطوط ( 1 ) و ( 2 ) متروی تهران به علت مشکلات بوجود آمده جهت تعمیر و نگهداری شاول و همچنین بالا بودن زمان تعمیر آن، در حین عملیات مونتاژ برای استفاده مجدد در حفاری قطعه R4- Q4 خط 4 متروی تهران، سیستم حفاری بصورت رودهدر با بازوی تلسکوپی جایگزین سیستم قبلی گردید. این سیستم پس از حفاری دانشیار دانشکده مهندسی معدن- پردیس دانشکده های فنی - دانشگاه تهران 2 شرکت مهندسی خاور تونل چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران - اردیبهشت 1390 تهران - ایران بررسی مشکلات حفاری تونل قطعه R4- Q4 متروی تهران در اثر تغییر ماهیت زمین از محیط خاکی به محیط سنگی چکیده تونل قطعه R4- Q4 خط 4 متروی تهران واقع در حدفاصل خیابان ششم نیروی هوایی و میدان کلاهدوز در شرق تهران قرار دارد. حفاری تونل مذکور با استفاده از یک دستگاه TBM ساخت شرکت زوکور انجام گردید. طبق برنامه زمانبندی پیش بینی شده پیشرفت فیزیکی حفاری تونل به میزان حدود 70 متر در ماه بوده که در حین اجرا با ارائه تمهیداتی پیشرفت فیزیکی به حدود 92 متر در ماه رسید. پس از احداث حدود 528 متر از تونل، سینه کار حفاری از یک محیط خاکی پیش بینی شده در مطالعات زمین شناسی و ژئوتکنیکی ابتدا به یک محیط مختلط خاکی و سنگی و پس از طی مسیری کوتاه به یک محیط کاملاً سنگی تبدیل گردید. با شرایط فوق عملاً امکان حفاری با دستگاه TBM موجود در تونل وجود نداشت. جهت برون رفت از شرایط حادث شده پس از بررسی جنس و مقاومت سنگ با استفاده از نمونه گیری از سینه کار تونل و انجام آزمایشات مکانیک سنگی و همچنین بررسی گستردگی و عمق سنگ با استفاده از آزمایشات ژئوفیزیکی از نوع GPR و اجرای گالری پیشرو، از بین آلترناتیوهای مختلف تعویض سیستم حفاری دستگاه TBM از حالت رودهدری به حالت درام کاتر و چکش هیدرولیکی بصورت ترکیبی و با استفاده از بازوی دو منظوره انتخاب گردید. در نهایت پس از طی مشکلات بسیار حین حفاری تونل و نصب پوشش نگهداری سگمنتی در شرایط فوق، حفاری تونل در مسیر سنگی مذکور با موفقیت به اتمام رسید.

واژه های کلیدی:

تونل خط 4 متروی تهران، خاک و سنگ، دستگاه ژئوفیزیکیGPR

نویسندگان :

عباس مجدی ، مسعود ظهیری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

پیش بینی عملکرد TBM های سنگ سخت با استفاده از تحلیل رگرسیونی سیستم ردهبندی تودهسنگ RMR

در این تحقیق یک مدل تجربی برای پیش بینی عملکرد TBM با نگاه ویژه بر تعیین اندیس نفوذ میدانی و با تکیه بر اطلاعات پروژه تونل آبرسانی کرج – تهران ارائه شده است. در این راستا، از مدل رگرسیون خطی چندگانه برای مرتبط کردن اندیس نفوذ میدانی با پارامترهای ورودی RMR به انضمام پارامترهایی همچون متوسط عمق تونل، مدول الاستیسیته و زاویه بین محور تونل و صفحات ناپیوستگی استفاده شده است. تحلیل اولیه از مدل ساخته شده نشان داد که زاویه آلفا، عمق و شرایط آب زیرزمینی به دلیل داشتن ارتباط ضعیف با اندیس نفوذ میدانی باید از مدل حذف شوند. با حذف پارامترهای مذکور و انجام تحلیلهای بعدی یک مدل پیش بینی اندیس نفوذ میدانی توسعه داده شد. در نهایت، اندیس نفوذ میدانی واقعی و پیش بینی شده بوسیله مدل، ارتباط بسیار نزدیکی با ضریب همبستگی 84 / 0 از خود نشان داد.

واژههای کلیدی:

عملکرد TBM ، اندیس نفوذ میدانی ( FPI )، سیستم ردهبندی RMR ، رگرسیون چندگانه

نویسندگان :

مهسا غلامی ، کورش شهریار ، جعفر خادمی حمیدی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

ارزیابی پتانسیل مچاله شوندگی در تونلها با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی

اولین گام طراحی تونل در توده سنگهای ضعیف، تعیین وضعیت زمین از لحاظ پتانسیل مچاله شوندگی یا همگرایی وابسته به زمان در اثر ایجاد تنشهای القایی حین حفاری است. این مساله علاوه بر تعیین روش حفاری، انتخاب سیستم نگهداری را نیز متاثر میسازد. از این رو برآورد میزان مچاله شوندگی و آثار آن و انتخاب روش حفاری و نگهداری مناسب از چالشهای حرفهای مهندسان تونل است. میزان تأثیر این پدیده به خواص زمین شناسی، میدان تنش، جریان آب زیرزمینی، فشار آب منفذی و خواص ژئوتکنیکی توده سنگها بستگی دارد . تا به امروز برای تخمین پتانسیل مچاله شوندگی سنگهای مسیر تونلها، روش های مختلفی ارائه شده است که هر کدام از آنها نقاط ضعفی دارند. از جمله این روشها میتوان به روشهای تجربی مانند روشهای سینگ و گوئل، روشهای نیمه تجربی مانند روشهای جتوا، آیدان و هوک – مارینوس، روشهای تحلیلی مانند روش های بارلا و ISRM اشاره کرد. در این مقاله سعی شده با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و جمع آوری اطلاعات چندین مورد مطالعاتی در ایران و جهان، پتانسیل مچالهشوندگی مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج مدل شبکه عصبی ساخته شده نشان داد که این روش میتواند بطور موثری متخصصین را در امر برآورد پتانسیل مچاله شوندگی یاری دهد.

واژه های کلیدی:

پتانسیل مچاله شوندگی، روش های تجربی و نیمه تجربی و تحلیلی، شبکه عصبی مصنوعی.

نویسندگان :

جواد غلام نژاد ، امین صالحی ، نرگس طیرانی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

بررسی سرعت پیشروی ماشینهای حفر تونل تمام مقطع در ایران

طی سالیان اخیر پروژه های متعدد تونلسازی در کشور ما طراحی و به مرحله اجرا در آمده است که با توجه به ابعاد و برنامه زمان بندی، حفاری برخی از آنها به روش مکانیزه انجام شده است. تونلهای بلند آبرسانی، قطار شهری و به تعداد محدود تر تونلهای فاضلاب و ترافیکی از این جمله اند. از آنجا که تا این تاریخ متراژ قابل توجهی از این تونلها با انواع ماشین های TBM حفاری شده است، جای دارد تا بررسی جامعی در رابطه با سرعت حفاری این تونلها و مقایسه آن با حفاریهای سنتی ( که در کشور سابقه ای طولانی دارد) صورت گیرد. چنین مقایسه ای می تواند چشم انداز نسبتا روشنی را پیش روی مجریان پروژه های آتی تونلسازی قرار دهد تا با توجه به سرعت واقعی حفاری با TBM و مقایسه هزینه های سرمایه گذاری اولیه، در رابطه با زمان بندی و روش حفاری تونلهای بلند تصمیم گیری نمایند. در این مقاله، که گام اول این بررسی جامع به حساب می آید، اطلاعات اولیه تعدادی از پروژه های داخلی جمع آوری شده و سپس متوسط سرعت حفاری آنها محاسبه گردیده است. در پایان با دسته بندی دلایل تاخیرها و مقایسه متوسط سرعت حفاری ، جمع بندی نهایی صورت گرفته است.

واژه های کلیدی :

حفاری مکانیزه، ماشینهای حفر تونل، سرعت پیشروی . TBM

نویسندگان :

رضا غفارزاده ، حامد معمری اترآباد

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

پیشبینی پدیده انفجار سنگ در تونل انتقال آب سبزکوه

پدیده انفجار سنگ را میتوان به عنوان خردشدگی ناگهانی تودهسنگ در اثر تمرکز تنشهای برجایی که بر سنگ اثر میکند تعریف نمود. این پدیده اغلب در اعماق بیش از 600 متر و در سنگهای با مقاومت فشاری بالا رخ میدهد. نقش اصلی در ایجاد این پدیده را انرژی دگرشکلی ذخیره شده در سنگ ایفا مینماید. تونل انتقال آب سبزکوه به طول بیش از 10 کیلومتر در استان چهارمحال و بختیاری طراحی گردیده و به روش حفاری مکانیزه ( TBM ) در حال اجراست. تودهسنگهای مسیر تونل از جنسهای آهک، آهک مارنی، مارن، شیل، ماسهسنگ و دولومیت تشکیل گردیده و ضخامت روباره در قسمتهای میانی به بیش از 1000 متر میرسد. لذا در این مقاله احتمال وقوع پدیده انفجار سنگ در مسیر تونل مزبور و نقاط مستعد این پدیده با استفاده از روشهای تجربی و معیارهای سنجش انفجار سنگ، شناسایی گردیده است.

واژه های کلیدی :

تونل انتقال آب سبزکوه، حفاری مکانیزه( TBM )، انفجارسنگ، معیارهای تجربی.

نویسندگان :

مهدی عباسی ، ابراهیم شریفی تشنیزی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تحلیل بارگذاری درازمدت تونل اثر - 1 از آزاد راه خرم آباد - پل زال در اثر پدیده خزش و طراحی پوشش نهایی بتن مسلح آن

خزش یکی از پدیده هایی است که در توده سنگهای نرم و ضعیف در درازمدت باعث افزایش بار وارد بر پوشش نهایی تونل می شود. در صورتیکه این افزایش بار در طراحی پوشش نهایی تونل درنظر گرفته نشود، ایمنی تونل در درازمدت دچار مخاطره خواهد شد. تونل اثر- 1 از آزادراه خرم آباد پل زال یکی از پروژههایی است که با توجه به ضعیف بودن توده سنگ دربرگیرنده تونل و جنس آن ( انیدریت) دارای پتانسیل تغییرشکل های خزشی زیادی می باشد. در این تحقیق سعی شده است که با استفاده از مدل ویسکوپلاستیک برگر موجود در نرم افزار FLAC2D تغییرشکل های خزشی که در مدت 100 سال سرویس دهی این تونل رخ خواهد داد مدلسازی شود. نهایتا با استفاده از مقادیر نیروهای داخلی بحرانی بوجود آمده در پوشش نهایی که از مدلسازی عددی بدست آمده، ضخامت و مقدار آرماتور مورد نیاز مقطع با رسم منحنی اندرکنش نیروی محوری وممان خمشی برای آن تعیین خواهد شد.

واژه های کلیدی:

خزش، افزایش بار در درازمدت، طراحی پوشش نهایی تونل، مدل ویسکوپلاستیک برگر، نرم افزار FLAC2D ، آزادراه خرم آباد - پل زال.

نویسندگان :

آلان شوکتی ، حسین سالاری راد

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تحلیل عددی دو و سه بعدی تاثیر لایه ضعیف در مسیر تونل بر پایداری تونل و سیستم نگهداری

حفر تونل در زمینهای سست مستلزم دقت فراوان در تحلیلها است. یکی از مشکلات اساسی حفر تونل مواجهه با لایههای ضعیف و مشکلات پایدارسازی تونل در برخورد با این لایهها میباشد. مصالح تشکیل دهنده این لایه های ضعیف عموماً از جنس خاک ضعیف همانند رس بوده و بیشتر در سنگ های مقاوم با آنها برخورد میشود. این لایهها پس از حفر تونل به سرعت به داخل تونل پیشروی کرده و مشکلات زیادی را به بار می آورند. همچنین پس از اعمال سیستم نگهداری، فشار مضاعفی را بر سیستم نگهداری وارد آورده و ممکن است شکست سیستم نگهداری را رقم بزنند. به همین دلیل باید قبل از رسیدن تونل به لایه های ضعیف، به درستی محل دقیق این لایه ها راشناسایی ومشخصات فیزیکی و مقاومتی آنها را به درستی تخمین زد. یکی از بهترین روش ها در تحلیل پایداری تونل در محیطهای ژئومکانیکی بهره گیری از روش های عددی است که در سال های اخیر کاربرد فراوانی در این زمینه پیدا کردهاند. به همین دلیل در این بررسی به منظور مطالعه رفتار تونل و سیستم نگهداری اعمالی در برخورد با لایههای سست از نرم افزارهای عددی FLAC3D و UDEC استفاده شده است. نتایج حاصل از دو نرم افزار تطابق قابل قبولی با یکدیگر داشته و بیانگر این نکته هستند که فشار افزایش یافته وارد بر سیستم نگهداری در محل لایه سست باید بگونهای توسط سیستم نگهداری کنترل شده و طراحی آن باید بگونه ای باشد که شکست در آن رخ ندهد. به همین دلیل در طراحی سیستم نگهداری توسط دو نرم افزار، مهم ترین عامل قاب کنترل به منظور تامین پایداری مناسب، ضخامت سیستم نگهداری است.

واژههای کلیدی:

لایههای ضعیف، فشار وارد بر سیستم نگهداری، روشهای عددی، FLAC3D و .UDEC

نویسندگان :

منصور شرفی صفا ، علی مرتضوی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تحلیل پایداری و انتخاب سیستم نگهداری موقت تونل شماره یک امامزاده هاشم با استفاده از طبقه بندی RMI

منظور از ردهبندی، قرار دادن سنگها در گروههای مختلف با توجه به خصوصیات ذاتی، رفتاری و شاخصهای مکانیکی آنها در ارتباط با نوع سازه مورد نظر است. یکی از روشهای طبقهبندی توده سنگ، طبقهبندی شاخص توده سنگ ( RMi )، میباشد. در این مقاله ابتدا این طبقه- بندی مختصراً شرح داده شده است. سپس تونل شماره یک امامزاده هاشم با استفاده از این روش، تحلیل پایداری و در نهایت سیستم نگهداری موقت این تونل پیشنهاد شده است.

کلمات کلیدی :

تونل شماره یک امامزاده هاشم، طبقه بندی RMi ، تحلیل پایداری

نویسندگان :

زینب رنجبر فهلیانی ، راضیه فرجی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)