مقایسه روش¬های مختلف ارزیابی سایندگی زمین¬های نرم در تونلسازی مکانیزه
چکیده
در ماشینهای حفاری مکانیزه، ابزارهای برنده وظیفه اصلی را در حفر زمین بر عهده دارند و در تماس مستقیم با خردههای حفاری هستند. این موضوع باعث ایجاد سایش و خوردگی آنها میشود. از طرفی، توانایی پیشبینی سایش ابزار در تونلسازی مکانیزه با TBMهای زمین نرم، تأثیر مستقیمی روی بهبود برنامه زمانبندی و تخمین هزینههای اجرایی انواع پروژههای تونلسازی دارد. با این وجود، فقدان یک استاندارد یا آزمایش پذیرفته شده جامع برای تعیین سایندگی خاکها در بررسیهای ژئوتکنیکی، پیشبینی سایش ابزار را بسیار دشوار ساخته است. از اینرو، در این مقاله انواع روشهای ارزیابی سایندگی زمین مرور و کارآیی آنها در تخمین میزان سایندگی بررسی شده است. در این بررسی، در هر آزمایش از ویژگیهای بخش در معرض سایش، تشابههای هندسه بارگذاری و سازوکارهای حرکت و از ویژگیهای بخش ایجاد کننده سایش، تأثیر ترکیب کانیشناسی، اندازه و شکل دانهها و تراکم نمونه خاک با وضعیتی که به هنگام حفر مکانیزه خاک بوسیله ابزار برنده یک TBM بهوجود میآید، مقایسه شده است. در نهایت با وجود کاستیهای قابل توجه در روشهای ارزیابی سایندگی زمینهای نرم، میتوان آزمایشهای سایندگی زمین نرم (SGAT: Soft Ground Abrasion Tester ) و سایندگی خاک دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (PENN STATE: Penn state soil abrasion test) را بهعنوان مناسبترین و کارآمدترین روشها بهکار برد.مراجع
Jakobsen, P. D., & Lohne, J. (2013). Challenges of methods and approaches for estimating soil abrasivity in soft ground TBM tunnelling. Wear, 38(1-2), 166-173. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2013.06.022.
شریف زاده، م, خادمی حمیدی، ج & ترکمنی قطب، ا. (1386) . تونلسازی مکانیزه سپری. تهران: جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر.
Verhoef, P. N. (1997). Wear of rock cutting tools: Implications for the site investigation of rock dredging projects. Delft University of Technology: TU Delft. ISBN: 90-5410-433-3.
Zum Gahr, K.-H. (1987). Microstructure and wear of materials (Vol. 10). Elsevier. ISBN: 0080875742.
Plinninger, R. J., & Restner, U. (2008). Abrasiveness testing, quo vadis?–a commented overview of abrasiveness testing methods. Geomechanics and Tunnelling, 1(1), 61-70. ISSN: 1865-7389.
Maidl, B., Schmid, L., Ritz, W., & Herrenknecht, M. (2008). Hardrock tunnel boring machines. Wiley. com. ISBN: 3433016763.
Gharahbagh, E. A., Rostami, J., & Palomino, A. M. (2011). New soil abrasion testing method for soft ground tunneling applications. Tunnelling and Underground Space Technology, 26(5), 604-613. doi: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.tust.2011.04.003.
Jakobsen, P. D., Langmaack, L., Dahl, F., & Breivik, T. (2013). Development of the Soft Ground Abrasion Tester (SGAT) to predict TBM tool wear, torque and thrust. Tunnelling and Underground Space Technology, 38, 398-408. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.tust.2013.07.021.
Schimazek, J., & Kantz, H. (1970). The influence of rock composition on cutting velocity and chisel wear of tunnelling machines. Glückauf, 106, 274 – 278.
Tarkoy, P. J., & Hendron, A. (1975). Rock hardness index properties and geotechnical parameters for predicting tunnel boring machine performance. Urbana: University of Illinois, Grant GI-36468.
Paschen, D. (1980). Petrographic and Geomechanical Characterization of Ruhr Area Carboniferous Rocks for the Determination of their Wear Behaviour. PhD Dissertation. Technische Universität Claustahl.
Roxborough, F. F. (1987). The role of some basic rock properties in assessing cuttability. Proceedings of seminar on tunnels, wholly engineered structures, (p. 122). Sydney.
Bruland, A., Dahlø, T., & Nilsen, B. (1995). Tunnelling performance estimation based on drillability testing. 8th ISRM Congress. 1, pp. 123-126. Tokyo, Japan: International Society for Rock Mechanics. Retrieved from http://www.onepetro.org/mslib/servlet/onepetropreview?id=ISRM-8CONG RESS-1995-027#.
Al-Ameen, S., & Waller, M. (1992). Dynamic impact abrasion index for rocks. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 29(6), 555-560. doi: http://dx.doi.org/10.1016/014 8-9062(92)91613-A.
Nilsen, B., Dahl, F., Holzhäuser, J., & Raleigh, P. (2006). Abrasivity testing for rock and soils. T & T international(AVR), 47-49. ISSN: 1369-3999.
Thuro, K., Singer, J., Käsling, H., & Bauer, M. (2006). Soil abrasivity assessment using the LCPC testing device. Felsbau, 24, 37-45.
Käsling, H., & Thuro, K. (2010). Determining abrasivity of rock and soil in the laboratory. Geologically Active, Taylor & Francis Group, 1973-1980. ISBN: 978-0-415-60034-7.
آمون، ص. (1392). بررسی مکانیزم سایش و میزان مصرف ابزار برشی دستگاه حفار تمام مقطع فشار تعادلی زمین (EPB). تهران: پایان¬نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
Thuro, K., & Käsling, H. (2009). Classification of the abrasiveness of soil and rock. geomechanics and Tunnelling 2 , 2. doi: 10.1002/geot.200900012.
Nilsen, B., Dahl, F., Holzhauser, J., & Raleigh, P. (2006). Abrasivity of soils in TBM tunnelling. Tunnels & Tunnelling International. ISSN: 0041-414X.
Nilsen, B., Dahl, F., Holzhäuser, J., & Raleigh, P. (2007). New test methodology for estimating the abrasiveness of soils for TBM tunneling. Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC), (pp. 104-116). Toronto Canada.
Frenzel, C., Käsling, H., & Thuro, K. (2008). Factors influencing disc cutter wear. Geomechanics and Tunnelling, 1(1), 55-60. ISSN: 1865-7389.
West, G. (1981). A review of rock abrasiveness testing for tunnelling. ISRM International Symposium, (pp. 585-594). Tokyo, Japan.
Thuro, K. (1997). Drillability prediction: geological influences in hard rock drill and blast tunnelling. Geologische Rundschau, 86(2), 426-438. ISSN: 0016-7835.
Thuro, K., & Plinninger, R. (2003). Hard rock tunnel boring, cutting, drilling and blasting: rock parameters for excavatability. Proceedings of the 10th ISRM International Congress on Rock Mechanics, (pp. 8-12).
Rostami, J., Gharahbagh, E. A., Palomino, A. M., & Mosleh, M. (2012). Development of soil abrasivity testing for soft ground tunneling using shield machines. Tunnelling and Underground Space Technology, 28, 245-256. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.tust.2011.11.007.
ASTM C-131-01. (2006). Resistance to degradation of small-size coarse aggregate by abrasion andımpact in the Los Angeles Machine.
Cooley, L. A., & James, R. S. (2003). Micro-Deval testing of aggregates in the southeast. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1837(1), 73-79. ISSN: 0361-1981.
Senior, S., & Rogers, C. (1991). Laboratory tests for predicting coarse aggregate performance in Ontario. Transportation Research Record(1301). ISSN: 0309051053.
ASTM G75-95. (1999). Standard test method for determination of slurry abrasivity (Miller number) and slurry abrasion response of materials (SAR number), Annual book of ASTM Standards .
Gudbjartsson, J., & Iversen, K. (2003). High-quality wear-resistant paving blocks in Iceland. Proceedings of the 7th International Conference on Concrete Block Paving (PAVE AFRICA 2003), 12.
Rostami, J. (2005). CAI testing and its implications. T & T international(OCT), 43-45. ISSN: 1369-3999.
Plinninger, R., Käsling, H., Thuro, K., & Spaun, G. (2003). Testing conditions and geomechanical properties influencing the CERCHAR abrasiveness index (CAI) value. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40(2), 259-263. ISSN: 1365-1609.
Köhler, M., maidl, U., & Martak, L. (2011). Abrasiveness and tool wear in shield tunnelling in soil. Geomechanics and Tunnelling 4. doi: 10.1002/geot.201100002.
صاحب امتیاز
