مباني حفاري مكانيكي و كاربرد آن در حفر تونل

حفاري مكانيكي درزمينه هاي مختلف مهندسي معدن و عمران با يك آهنگ صعودي توسعه يافته است از تلاشهاي كوچك درساخت ابزار حفاري در اواخر قرن نوزدهم تا ماشينهاي حفر تونل پيچيده امروزي پيشرفته حفاري مكانيكي يك حركت پيوسته گام به گام بوده است ماشينهايتونلسازي در سنگها و شرايط زمينشناسي كه تنها تا يك دهه گذشته عبور از آن غيرممكن بنظر مي رسيد با موفقيت عمليات حفاري را انجام ميدهد و صنعت حفاري مكانيكي گامهاي پيشرفت خود را در سالهاي اينده نيز ادامه ميدهد اين مقاله به بحث در مورد اصول حفاري مكانيكي مكانيزم برش سنگ و كاربرد ماشين هاي حفار مكانيكي مي پردازد، همچنين پيشرفتهاي اخير در زمينه حفاري مكانيزه و روند رو به رشد آن در آينده بررسي شده است.

كلمات كليدي:

حفاري مكانيكي، ماشينهاي حفر تونل، ابزار برش سنگ

نهمين همايش ملي تونل-1390

نويسنده:

تأثير نيروهاي ناشي از نشت آب زيرزميني بر جابجايي هاي شعاعي اطراف تونل‌ها (مطالعه موردي : تونل انتقال آب كرمان)

يكي از مسائل مهم در پايداري فضاهاي زيرزميني عامل آب زيرزميني مي باشد . به طوريكه وقتي يك تونل در زير سطح آب زيرزميني حفر مي شود، بر اثر نشت آب به داخل تونل، نيروهاي نشتي بر مقاطع عرضي تونل فعال مي شوند . اين نيروها بر روي تنش هاي اطراف فضا تأثير گذاشته ومنجر به تغيير در ميدان جابجايي هاي اطراف تونل مي شوند . بر اين اساس اين نيروها از جمله عوامل موثر در پايداري تونل مي باشند و درك عميق از نقش آب هاي زيرزميني، از ملزومات اساسي در طراحي منطقي فضاهاي زيرزميني مي باشد . تونل انتقال آب كرمان، با ارتفاع روباره متغير بين 15 تا 1160 متر در استان كرمان واقع شده است كه در راستاي حفاري آن، تغييرات زيادي در مورفولوژي و ساختار زمين شناسي ديده مي شود . همچنين اكثر مقاطع اين تونل در زير سطح آب زيرزميني قرار گرفته اند . به اين لحاظ در مقاله حاضر، تأثير نيروهاي ناشي از نشت آب زيرزميني بر رويجابجايي هاي شعاعي اطراف تونل مذكور، در حالات مختلف بررسي شد . نتايج نشان مي دهند كه تحت تأثير وجود آب زيرزميني، دامنه گسترش جابجايي هاي شعاعي در جبهه كار و جلوي جبهه كار اطراف تونل، نسبت به حالت خشك افزايش مي يابد كه باعث كاهش ميزان پايداري تونل مي شود .

كلمات كليدي:

تونل انتقال آب كرمان؛ نيروي ناشي از نشت آب؛ جابجايي شعاعي نرمال شده

سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران-1386

نويسند‌گان:

رضا رحمان نژاد  - استاديار بخش مهندسي معدن دانشگاه شهيد باهنر كرمان

كاربرد مهندسي ارزش در بازنگري طرح پوشش بتني تونلهاي پنستاك سد رودبار لرستان

مطالعات اساس و مبناي تعريف پروژه هاي اجرايي مي باشد پروژه هاي برق آبي نيز با توجه به تنوع عمليات اجرايي نيازمند به مطالعات در سطوح مختلف قبل و بعد از اجرا مي باشند در پروژه هاي عمراني بخصوص آنهايي كه با فضاهاي زيرزميني مانند تونلها و مغارهاي نيروگاه ها ارتباط بيشتري دارند ناشناخته هاي متعددي وجود خواهد داشت كه درمراحل طراحي و اجرا خود را نشان خواهند داد در اين موارد روش مهندسي ارزش كه اكنون با توجه به اهميت آن به عنوان يك فرصت در قرار دادها گنجانده شده است اهميت خود را نمايان مي سازد سدونيروگاه رودبار لرستان واقع در 100 كيلومتري جنوب اليگودرز و برروي سرشاخههاي دز در حال اجرا مي باشد جهت انتقال آب از درياچه سد به نيروگاه از يك سيستم انتقال آب مركب از يك رشته تونل آب بر به طور 1366 متر به قطر حفاري 7 متر دو رشته تونل پنستاك بلند مجموعا بطول حدود 1500 متر به قطر حفاري 10 متر و دو رشته تونل پنستاك كوتاه مجموعا به طول حدود 400 متر و به قطر حفاري 10 متر استفاده خواهد شد.

كلمات كليدي:

مطالعات ژئوتكنيك ، مهندسي ارزش، سيستم انتقال آب، تونلهاي پنستاك بلند

نهمين همايش ملي تونل-1390

نويسند‌گان:

تأثير زونهاي گسلي و خرد شده بر توقف دستگاه TBM درتونل انتقال آب قمرود

در حين عمليات حفاري تونل قمرود در زونهاي ريزشي و ناپايدار، مشكلات متعددي رخ داد كه بعضي از آنها با تمهيدات مناسب برطرف شده اما برخي ديگر باعث توقفهاي طولاني مدت دستگاه
شد . با بررسي توقفات متعدد دستگاه در زونهاي گسلي و خرد شده مشخص شد كه عوامل زمين شناسي از يك سو و عوامل اجرائي از قبيل اپراتور دستگاه و غيره از سوي ديگر در بروز اين توقفات نقش داشته اند . هدف از ارائه اين تحقيق، بررسي عوامل موثر در توقفات دستگاه در زونهاي خرد شده و راهكارهاي بكار رفته براي مقابله با اين مشكلات است . با توجه به وجود نواحي ضعيف و خرد شده در مسير تونل ( در حدود 80 درصد از كل طول تونل ) ، پيش بيني دقيق ريسك ناشي از مواجهه با اين زونها قبل از حفاري و از آنجا استفاده از راهكارهاي مناسب، تأثير چشمگيري در كاهش توقفات طولاني مدت دستگاه خواهد داشت.

كلمات كليدي:

تونلزني مكانيزه تمام مقطع (TBM)¬، زونهاي گسلي، گير كردن ماشين، تونل انتقال آب قمرود

سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران-1386

نويسند‌گان:

احمد تركمني قطب  - كارشناس ارشد استخراج معدن

كاربرد روشهاي ژئوفيزيكي درمطالعات ساختگاهي با نگرشي ويژه به تونلها

دراين مقاله به بررسي نقش روشهاي ژئوفيزيكي در مطالعات ساختگاهي با نگاهي ويژه به تونلها و ساختگاه آنها پرداخته شده است دراين راستا نمونه هايي از مطالعات انجام شده در ساختگاه ها و فضاهاي زيرزميني نيز ارائه شده اند مهمترين روشهايي كه به آن پرداخته شده است روشهاي لرزه نگاري مهندسي روشهايمقاومت ويژه الكتريكي روش گراني روشهاي الكترومغناطيسي و روشهاي چاه پيمايي است با توجه به گستردگي مباني اين روشها دراين مقاله به اين مباني پرداخته نشده و يا درحدي به آنها اشاره شده است كه مطلب براي مهندسيني كه در مطالعات ساختگاهي از جمله تونلسازي فعاليت دارند قابل پيگيري باشد با يد توجه نمود كه برخي از روشهاي ژئوفيزيكي افزون به مطالعه ساختگاه تونلها قبل احداث آنها درداخل تونلها و درهنگام حفر تونلها هم كاربرد دارند.

كلمات كليدي:

لرزه نگاري مهندسي، مقاومت ويژه الكتريكي ، ژئوفيزيك مهندسي ، تونلسازي، مطالعات ساختگاهي، ايران

نهمين همايش ملي تونل-1390

نويسنده:

تاثير شرايط محيطي بر روي نتايج سل‌هاي اندازه گيري فشار

اندازه گيري تنش كل در ژئومكانيك، حتي زمانيكه مهمترين پارامتر براي مهندسين طراح باشد، بصورت مطمئن انجام نمي گيرد . به عبارت ديگر، سل هاي اندازه گيري تنش نتايج نسبي ايجاد مي كنند كه با درنظرگرفتن و شناخت درست مسائل اساسي در رابطه با طراحي، توليد و شرايط نصب آنها قابل استفاده به عنوان نتايج قطعي مي باشند . در اين تحقيق چندين پارامتر مؤثر بر اندازه گيري تنش با سل هاي اندازه گيري فشار توسط تستهاي آزمايشگاهي مورد بررسي قرار مي گيرند .

كلمات كليدي:

اندازه‌گيري تنش، سل فشار، ابزاربندي،تنش كل،Soft- and Hard-Inclusion

سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران-1386

نويسند‌گان:

عملكرد دوغاب دوجزيي در حفاري با TBM در زمينهاي نرم

درحفاري تونل با سپر بهعلت اختلاف قطر سرحفار و سپر فضايي خالي پيرامون پوشش نهايي تونل كه معمولا نسبتي از مساحت مقطع حفاري است ايجاد مي شود وجود اين فضاي خالي در زمينهاي نرم و خاكي سبب بروز مشكلاتي همچون نشست زمين جابجايي و آسيب پوشش تونل و آب بندي نامناسب تونل خواهد شد لذا لازم است تا در فرايند حفاري نسبت به پركردن هرچه سريعتر اين فضا اقدام شود تونل خط 7 متروي تهران با طول 27 كيلومتر و در محيط آبرفتي شهر تهران حفاري ميشود مسير به دو بخش شمالي - جنوبي و شرقي - غربي تقسيم مي شود و عمليات حفاري با استفاده از دو دستگاه سپر متعادل كننده فشار زمين انجام ميشود به علت عبور تونل از زيربافت شهري خطر نشست زمين و آسيب ديدن سازه هاي مجاور پركردن فضاي خالي بين رينگ پوشش تونل و زمين با روشي ايمن ضروري است.

كلمات كليدي:

دوغال پركننده، TBM-EPB، نشست، خط 7 متروي تهران

نهمين همايش ملي تونل-1390

نويسند‌گان:

تاثير تنش هاي برجا بر مكانيسم گسيختگي چاه هاي نفتي

شناخت تأثير تنشهاي برجا بر روي مكانيسم گسيختگي ديواره چاه هاي نفتي، از اهميت خاصي برخوردارست . با توجه به هندسه چاه، تنشهاي مؤثر وارد بر ديواره چاه و فشار سيال حفاري، گسيختگي هاي بوجود آمده در ديواره چاه هاي نفتي را ميتوان از نظر مكانيسم، به دو گروه اصلي برشي و كششي تقسيم نمود . در اين مقاله، تنشهاي برجا، در اطراف چاه مورد مطالعه كه در يكي از ميادين جنوب غربي ايران واقع است، تخمين زده شد و با استفاده از كد كامپيوتري نوشته شده، مكانيسم گسيختگي آن در اعماق مختلف، مورد تحليل قرار گرفت . با توجه به معيارهاي گسيختگي برشي و كششي بدست آمده، براي هر يك از اين گسيختگي ها، فشار بهينه گل حفاري براي اعماق مختلف بدست آمد كه با اعمال اين فشار، ديواره چاه مورد مطالعه پايدار بود .

كلمات كليدي:

چاه نفتي، تنش برجا، فشار گل حفاري، فشار منفذي، گسيختگي برشي، گسيختگي كششي

سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران-1386

نويسند‌گان:

طرح جامع فضاهاي زيرزميني شهري با نگرشي برنقش تونلهاي ترافيكي دو طبقه درايران

اين مقاله ابتدا ضرورت تهيه طرح جامع فضاهاي زيرزميني شهري را بيان مي كند و سپس به تشريح ايده تونلهاي ترافيكي دو طبقه و ضرورت آن در ايران با توجه به مشكلات تمليك و محدوديت هاي ناشي از مديريت فضاي زيرزميني شهرها مي پردازد گسترش شهرهاي بزرگ درايران به دليل بافت سنتي با مشكلات زيادي همراه بوده و بسياري از اصول شهرسازي به منظور امكان تردد آسان به خصوص در بخشهاي مركزي شهر رعايت نشده است از اين رو با توجه به فشردگي سازه هاي سطحي مسكوني و تجاري در مناطق مركزي شهرها ايجاد بزرگراه هاي سطحي در مناطق شهري با معضلات اجتماعي فرهنگي و اقتصادي بسياري مواجه مي باشند براين اساس درسالهاي اخير ايجاد مسيرهاي تردد زيرزميني مورد توجه بيشتر قرارگرفته است احداث تونل هاي ترافيك شهري گاهي تنها راه عملي حل مشكلات ترافيكي درمناطق مركزي مي باشد اما دو مشكل عموميدراين مورد وجود دارد اول اينكه براساس قوانين جاري كشور براي اجراي تونلهاي ترافيكي نياز به تمليك مناطق سطحي وجوددارد با توجه به انيكه هزينه تمليك در مناطق مركزي شهر بيشتر از هزينه اجراي پروژه است لذا كاهش محدوده تمليك مي تواندنقش مهمي در اقتصادي كردن طرح داشته باشد.

كلمات كليدي:

طرح جامع شهري، تونل دو طبقه، تونلهاي موازي، دو تونل بالا و پايين، شهرسازي، ترافيك، تملك زمين، رفع معارض

نهمين همايش ملي تونل-1390

نويسند‌گان:

تاثير ابعاد شالوده گسترده در تعيين رفتار زمين‌هاي سخت با در نظر گرفتن مدل شاه كرمي

تجربه وبررسي ها نشان مي دهد كه مدل سازي كلي رفتار مصالح ژئومكانيكي با روابط رياضي بدليل پيچيدگي ووابستگي رفتار مصالح بسيار مشكل است، بهمين دليل كاليبره نمودن مدل و تعيين پارامترها براي بخشي از مسير تنش ها (Stress- Path) ممكن است و فعلا همة مسيرهاي تنش با هيچ مدلي بطوركامل قابل بررسي و تائيد نيست ، لذا در طرحهاي مهندسي ، مخصوصا " هنگامي كه حجم محيط مورد مطالعه زياد باشد لازم است كه مسير تنش ، محيط و كاليبراسيون همخواني و هماهنگي داشته باشند . مدل و پارامترهاي پي هاي كوچك ، بيشتر در حوزة برشي است و درپي هاي بزرگ ، بخش فشاري زمين بصورت فشاري ) ) Isotropic Compression زياد مي شود بهمين دليل در اثر تغيير شكل و افزايش بار ، سختي زمين بيشتر مي شود و رفتار زمين پساز ورود به ناحيه پلاستيك حالت سخت شونده (Hardening) دارد . بنابراين بازاي يك كرنش ( مؤثر در ماتريس D معين با توجه به اينكه ابعاد شالوده چقدر باشد ، مقدار ماتريس رفتاري ) سختي متفاوت خواهد بود كه اين موضوع ناشي از تغييرات رفتار زمين در زير شالوده با توجه به ابعاد و اندازه آن است . هدف اين مطالعه بررسي تفاوت مدل هاي تحليلي براي پي هاي بزرگ و كوچك روي زمين هاي سخت است . اين تحقيق با استفاده از روش اجزا محدود و نرم افزار ANSYS انجام گرفته است .

كلمات كليدي:

Stress-Path،Size effect ، ماتريس سختي زمين، رفتار زمين

سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران-1386

نويسند‌گان: