تخمین نسبت هدر رفت انرژی در حفاری توسط TBM بر اساس مدل رفتاری توده سنگ، مطالعه موردی " قطعه دوم تونل انتقال آب کرج به تهران"

چکیده

امروزه با پیشرفت روزافزون تکنولوژی نیاز به انرژی نیز رو به افزایش بوده و به دلیل هزینه بالای تولید انرژی، کاهش هدر رفت آن بسیار ضروری است. حفاری در زمین جزو فعالیت های مهم در صنعت ژئوتکنیک، معدن و نفت می­باشد. استفاده از TBM در حفر فضاهای زیرزمینی به دلیل مزایای زیادی که نسبت به روشهای سنتی و سایر روشهای مکانیزه دارد، روزبروز در حال افزایش است. مهمترین معیار اندازه-گیری مقدار مصرف انرژی در TBM انرژی ویژه حفاری است که برابر با مقدار کار انجام شده برای حفر واحد حجم سنگ می­باشد. این انرژی از لحاظ تئوری باید با سطح زیر منحنی کامل تنش-کرنش که انرژی کرنشی توده سنگ نامیده می شود، برابر باشد ولی در واقع مقدار زیادی انرژی به دلایل مختلف مانند خردایش بیش از حد سنگ، غلبه بر اصطکاک بین سنگ و ابزار برش یا هدر رفت انرژی در قسمتهای مکانیکی هدر می­رود. هدف از این تحقیق تخمین نسبت هدر­رفت انرژی در سنگهای با کیفیت مختلف با استفاده از اطلاعات واقعی ثبت شده در حفاری با TBM  می­باشد. براساس مدلهای رفتاری سنگ، نسبت هدر رفت انرژی در حفاری با TBM تعیین شد. به عنوان مطالعه موردی از پروژه قطعه دوم تونل انتقال آب کرج به تهران استفاده شده است. بر این اساس با محاسبه نسبت انرژی ویژه حفاری به انرژی کرنشی و نسبت انرژی کرنشی برای توده سنگ و تعیین ارتباط این دو پارامتر، مقدار نسبت هدر رفت انرژی در سنگ های با کیفیت مختلف تعیین شد. نتایج تحقیق نشان داد مقدار انرژی ویژه حفاری با افزایش عمق و کیفیت توده سنگ رابطه مستقیم دارد. نسبت انرژی کرنشی (Ψ) و هدر رفت انرژی (ʎ) با یکدیگر رابطه معکوس داشته و روابطی برای پیش بینی مقدار هدر رفت انرژی بر اساس نسبت انرژی کرنشی در سنگهای با کیفیت مختلف ارائه شد.