بررسي تأثير برهم‌كنش ماشين TBM و زمين بر روي تغييرات نيروي پيشران و نرخ نفوذ ماشين-مطالعه‌ي موردي: تونل انتقال آب كرج-تهران(قطعه‌ي 2)

Influence of Interaction between Tunnel Boring Machine and Ground on Thrust Force and Penetration Rates- Case study: Karaj-Tehran Water Conveyance Tunnel (Lot-2)

در حفاري تونل به روش مكانيزه و با دستگاه TBM پارامترهايي از قبيل نيروي پيشران و نرخ نفوذ نقش اساسي را ايفا مي‌كنند كه امكان ثبت آنها وجود داشته و با مقادير محاسبه شده توسط مدل‌هاي مختلف نيز قابل مقايسه هستند. پروژه‌ي تونل انتقال آب كرج -تهران در راستاي تأمين آب شرب شهر تهران حفاري شده و اجراي آن با يك دستگاه TBM از نوع سنگ سخت در دو قطعه به اتمام رسيده است. با بررسي سينه‌ي كار در مقاطعي از تونل قطعه ي دوم از پروژه، مشخصات زمين شناسي و شاخص مقاومت زمين شناسي GSI) ) در هر مقطع ثبت گرديد و سپس پارامترهايي مانند مقاومت فشاري تك محوري سنگ بكر( UCS ) و نيز شاخص سايش سرشار ( CAI ) از نمونه سنگ‌هاي برداشتي اندازه گيري شد. با كمك اين داده‌ها و مدل‌هاي رايج و كاربردي، مقدار نيروي پيشران براي حفاري هر مقطع از تونل محاسبه گرديد. از سوي ديگر همزمان با حفاري تونل، داده‌هاي ماشين TBM نيز به طور پيوسته ثبت شده اند كه نيروي پيشران و نرخ نفوذ مورد نياز در اين پژوهش از آن جمله هستند. مقايسه ي بين مقادير اندازه‌گيري و محاسبه شده براي نيروي پيشران در پروژه نشان مي‌دهد كه اختلاف بين اين مقادير به صورت منطقي قابل تحليل و توجيه خواهد بود. براي تحقق اين هدف عواملي از قبيل نحوه‌ي انتخاب داده‌هاي مناسب، نمونه برداري و كنترل سينه ي كار تونل تأثير بسزايي در نتايج تحليل دارند. در پايان اين مقاله مدل CSM و نيز داده هاي به دست آمده از سينه كار تونل براي ارزيابي نيروي پيشران انتخاب شده اند كه نتايج آن در توصيف هشت رده ي توده سنگ ارائه مي‌گردد.

In mechanized tunneling with Tunnel Boring Machine (TBM), some parameters such as thrust force and penetration rate have an important role and they can be recorded and compared with values achieving from theoretical models. Karaj-Tehran water conveyance tunnel has been bored by hard rock TBM machine to supply the water for Tehran capital. This project is finished by two parts called Lot1 and Lot2. After investigating the tunnel face of each section in Lot2, ground characteristics and Geological Strength Index (GSI) were recorded respectively. After that, Uniaxial Compressive Strength (UCS) and Cerchar Abrasiveness Index (CAI) are measured by testing on rock samples. The boring thrust force of TBM was calculated by using above mentioned data and by using other common and applicable models. Beside, achieved data from TBM specially thrust force and penetration rate had been recorded at the same time. A comparison of measured and calculated thrust force by using TBM data showed that it is possible to analyze the differences between them at each section of tunnel. For this, some parameters such as database selection, sampling and tunnel face control have an important role on analysis. At the end, CSM model and tunnel face data are selected to evaluate the thrust force and their results are presented to describe the eight classes of rock mass.