|
پایان نامه فرایند گزینش ماشین حفاری مناسب جهت تونل سازی
پایان نامه فرایند گزینش ماشین حفاری مناسب جهت تونل سازی فرایند گزینش ماشین حفاری مناسب جهت تونل سازی و بررسی مکانیزم حفاری پروژه امامزاده هاشم
|
|
| دسته بندی | معدن |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 22608 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 150 |
پایان نامه فرایند گزینش ماشین حفاری مناسب جهت تونل سازی
چکیده:
در سالهای اخیر فضاهای زیرزمینی مخصوصاً حفر تونل در کشورمان اهمیت زیادی پیدا نموده چرا که مسئله آب به صورت یک مشکل اساسی در کشورهای خشک و کم آب مطرح می باشد، به طوریکه بعضی از تحلیل گران، جنگهای آینده را جنگ بر سر آب می دانند، به همین خاطر در کشور ما نیز، مهار آبهای سطحی سر لوحه برنامه های سازندگی قرار گرفته است. لذا تونلهای انحراف و انتقال آب بسیاری در حال انجام گرفتن است و یا در برنامه های درازمدت دولت قرار دارند.
از طرف دیگر توسعه راههای کشور (چه اتوبانهای داخل شهری و چه جاده های خارج از شهر) باعث افزایش روزافزون تونلزنی در سالهای اخیر گردیده و روش حفر مکانیزه تونیل بعنوان یکی از روشهای سریع و رایج در دنیا حائز اهمیت می باشد.
اما انتخاب غلط دستگاهها در بعضی از پروژه های موجود، گواه این مطلب است که نه تنها هیچ پارامتر کمی و کیفی درباره مشخصات این دستگاهها، اعم از نیروی لازم و توان موردنظر و ... وجود ندارد تا کارفرما بتواند براساس آن طرح موردنظر را ارزیابی کند، بلکه حتی شناخت کافی نیز از انواع دستگاهها و محدوده کاری و نحوه عملکرد آنها دردست نمی باشد.
مقدمه:
در چندسال اخیر ایجاد فضاهای زیرزمینی رشد فزاینده ای داشته است. اگر قبلاً این فضاها فقط برای مقاصد خاصی مانند معدنکاری و یا حمل و نقل در محل های صعب العبور و کوهستانی استفاده می گردید، اما امروزه به علت زندگی شهری و توسعه شهرنشینی، مشکلات تراکم و کمبود فضاهای سطحی، ایجاد سازه های زیرزمینی از توجه خاصی برخوردار شده است و کاربرد این سازه ها را در زمینه های مختلف گسترش داده است. تنوع کاربری و الزامات موجود، موجبات گسترش و رشد صنعت تونلسازی و احداث سازه های زیرزمینی را فراهم آورده است.
دسته بندی فضاهای زیرزمینی:
امروزه فضاهای زیرزمینی جهت حل مشکل حمل و نقل جاده ای بیرون و درون شهری انتقال آب، خدمات آب رسانی همگانی، ایجاد مراکز صنعتی مانند نیروگاهها، انبارها و پناهگاهها، سیستم فاضلاب، مترو، معدنکاری و موارد بیشمار دیگر، مورد استفاده قرار می گیرند.
این فضاها برحسب شیب، سطح مقطع و طول به سه دسته کلی تونلها[1]، چاهها[2] و مغارها[3] تقسیم می شوند. در جدول شماره 1-1- دسته بندی صورت گرفته برای سه نوع فضاهای ذکرشده بر مبناهای مختلف آورده شده است.
[1] - tunnel [2] - shaft [3] - Covern
حفاری کم قطر[1]:
برای حفر تونلهایی با قطر کمتر از حدود 2 متر از روش حفاری کم قطر استفاده می شود در این روش نیازی به ورود اپراتور به داخل دستگاه نیست. علاوه بر ابعاد، منفصل بودن و قابلیت تعویض قطعات، تعداد کم کارگر، دقت، سهولت و عدم ایجاد مزاحمت جهت حمل و نقل شهری باعث استفاده از این روش گشته است. روش کار این دستگاهها دقیقاً مشابه روش کار دستگاههای بزرگ حفاری تونل (TBM) می باشد. در این روش همراه با پیشروی و حفر، دستگاه لوله گذاری نیز انجام می شود. برای شروع کار، ابتدا یک حفر قائم (چاه) صورت می گیرد و با استقرار وسایل لازم در عمق مورد نظر عملیات شروع می شود. تاکنون دو نوع دستگاه حفار کم قطر به نامهای AVN, AVT طراحی و ساخته شده است.
[1] - micro tunneling
دستگاههای حفرAVN :
دستگاههای حفر AVN در زمین های با سختی یا مقاومت پایین استفاده می شوند در این سیستم پیشانی، عمل حفر را انجام می دهد و مواد خردشده و گل و لای همراه با مخلوطی از بنتونیت توسط یک پمپ گریز از مرکز به خارج از تونل منتقل می گردد. سپس بنتونیت مخلوط در گل و لای پالایش و مجدداً به کار برده می شود. انتقال نخاله به بیرون و بنتونیت به داخل توسط لوله های نصب شده صورت می گیرد.
فهرست مطالب
فصل اول: آشنایی با روش حفر مکانیزه
1-1- دسته بندی فضاهای زیرزمینی
1-2- مطالعات و طراحی
1-2-1- عملیات پیوسته
1-3- ملاحظات طراحی
1-4- هزینه ها
1-5- تقسیم بندی دستگاههای حفر مکانیزه تونیل
1-5-1- تقسیم بندی براساس روش حفر
1-5-2- تقسیم بندی براساس نگهداری پیشانی تونل
1-5-2-1- نگهداری طبیعی
1-5-2-2- نگهداری مکانیکی
1-5-2-3- نگهداری با هوای فشرده
1-5-2-4- نگهداری دوغابی
1-5-2-5- روش متعادل نمودن فشار زمین
1-5-3- تقسیم بندی براساس سیستم حمل مواد
1-5-3- نوار نقاله
1-5-3-2- نقاله زنجیری
1-5-3-3- نقاله مارپیچی
1-5-3-4- پمپاژ
1-6- معرفی چند دستگاه مهم
1-6-1- دستگاههای تمام مقطع
1-6-2- دستگاههای حفر سنگهای سخت
1-6-3- سپرهای متعادل با فشار زمین
1-6-4- سپرهای ترکیبی
1-7- دستگاههای مقطعی
1-7-1- ماشینهای حفار بازویی/ بیلهای مکانیکی
1-8- حفاری کم قطر
1-8-1- دستگاه حفار AVN
1-8-2- دستگاههای حفارAVT
1-9- تجهیزات لوله گذاری
فصل دوم: معیارهای انتخاب دستگاه
2-1- شناسایی منطقه
2-2- نمونه برداری (گمانه زنی)
2-3- رسم نقشه های زمین شناسی و تهیه گزارش
2-4- انجام آزمایشها و تهیه داده های مربوطه
2-5- انتخاب دستگاه
2-5-1- زمینهای خاکی و محیطهای رسوبی
2-6- سپرهای آبی
2-7- سپرهای دوغابی
2-8- سپرهای متعادل با فشار زمین
2-9- ساختار صخره ای و سنگی
فصل سوم: نیروهای وارد بر دستگاه
3-1- نیروی فشارنده پیشانی تونل
3-1-1- روش دیوارگیری
3-1-2- اتکا به قطعات پوشش
3-2- نیروی گشتاور دستگاه
3-3- محاسبه نیروهای وارد بر دستگاه حفار
3-3-1- نیروهای وارد بر دستگاه در زمینهای خاکی
3-3-1-1- نیروی تحکیم پیشانی تونل
3-3-1-2- نیروی حاصل از وزن طبقات و آب موجود
3-3-1-3- نیروی اصطکاک بین سپر و زمین
3-3-1-4- نیروی اصطکاک بین سپر و قطعات پیش ساخته
3-3-1-5- نیروی مقاوم لبه برنده سپر
3-3-1-6- نیروی مقاوم برش دهنده ها
3-3-2- نیروهای وارد بر دستگاه در زمینهای سنگی و صخره ای
3-3-2-1- برش دهنده های قلمی
3-3-2-2- نیروهای وارد بر برش دهنده ها
3-3-2-3- عوامل مؤثر در عملکرد برش دهنده های قلمی
3-3-2-4- عمق نفوذ
3-3-2-5- زاویه تمایل به جلو
3-3-2-6- سرعت برش
3-3-2-7- فاصله برش دهنده
3-3-2-8- محاسبه نیروها
3-3-3- برش دهنده های دیسکی
3-3-3-1- عوامل مؤثر در عملکرد برش دهنده های دیسکی
3-3-3-2- عمق نفوذ
3-3-3-3- زاویه لبه برش دهنده های دیسکی
3-3-3-4- قطر برش دهنده های دیسکی
3-3-4- سرعت
3-3-5- فاصله بین برش دهنده ها
3-3-6- محاسبه نیروها
فصل چهارم: آزمایشهای خاک و سنگ
4-1- خاک
4-1-1- تعاریف کلی خاک
4-1-2- روش های معمول نمونه گیری خاک
4-1-3- آزمایشهای خاک
4-2- سنگ
4-2-1- تعاریف کلی سنگ
4-2-2- مغزه گیری از سنگ
4-2-3- طبقه بندی سنگها
4-2-4- آزمایشهای سنگ
فصل پنجم: مطالعه پروژه امامزاده هاشم
5-1- آتشباری
5-12- دستگاه حفار
5-1-3- روش اجراشده جهت بازگشایی تونل در دهانه ورودی
5-1-4- روش اجرای fore poling (پیش لوله گذاری)
5-2- روش اجرا
5-2-1- روش پلکانی
5-2-2- روش مستقیم
5-3- مشخصات کلی سیستم حفار و لوله ها
5-4- مشخصات عمومی مورد استفاده در روش forepoling
5-5- زمین شناسی تونل امامزاده هاشم
5-5-1- چینه شناسی
5-5-1-1- سازند شمشک
5-5-1-2- سازند الیکا
5-5-1-3- سازند مبارک
5-5-1-4- سازند جیرودلاون
5-5-2- زمین ساخت
5-5-2-1- گسله شمالی (قره داغ)
5-5-2-2- گسله جنوبی (مشاء)
5-6- توضیحاتی پیرامون پروژه
5-6-1- مشکلات زمین شناسی
5-6-2- ریزش های بوقوع پیوسته و تمهیدات
5-6-3- تمهیدات انجام شده جهت مهار ریزش
5-6-4- خلاصه ای از ریزش های بوقوع پیوسته در دهانه خروجی
5-6-5- تمهیدات انجام گرفته جهت مهار ریزش
5-6-6- راه اندازی مجدد این عملیات
5-6-7- ریزش در ابتدای دهانه ورودی و تشکیل قیف
5-7- ایجاد دال بتنی
5-8- احداث تونل دسترسی (Adit)
