زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی ضرایب سایندگی و شکنندگی سنگدانه‌های مسیر مترو تبریز

نویسندگان
1 دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، دانشکدۀ فنی و مهندسی
2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز
3 دانشگاه تبریز، دانشکدۀ مهندسی عمران
چکیده
حفر تونل‌های طویل غالباً به‌صورت مکانیزه و با ماشین حفاری تونل TBM انجام می‌شود. یکی از عوامل مهم در حفاری این تونل­ها اثر سایندگی خاک و سنگدانه‌ها بر ابزارهای برشی و سایر بخش­های دستگاه حفار تونل است که باعث کاهش چشم‌گیری در راندمان حفاری پروژه می‌شود. محققان عوامل مختلفی که باعث ایجاد سایش در ابزار حفاری می‌شوند را بررسی کرده‌اند. در تحقیق حاضر 32 نمونه از سنگ‌دانه‌های مسیر تونل خط دو مترو تبریز انتخاب شده و میزان سایندگی و شکنندگی این سنگ‌دانه‌ها برای بخش‌های مختلف مسیر تعیین شده است. هم‌چنین از بین مهم‌ترین عوامل مؤثر، تأثیر پارامترهای وجود و میزان آب، جنس، اندازه و شکل سنگ‌دانه‌ها، نوع و میزان فوم حفاری بر میزان ضریب سایندگی و شکنندگی سنگ‌دانه‌های مسیر بررسی شده، قرار گرفته است. بدین‌منظور نیز حدود 130 نمونه از سنگ‌دانه‌ها شامل 20 نمونه برای بررسی تأثیر وجود و میزان آب، 15 نمونه برای جنس، 20 نمونه برای اندازۀ دانه­ها، 30 نمونه برای شکل و 42 نمونه برای تأثیر نوع و میزان فوم مصرفی تهیه شده است. روش­های زیادی برای آزمایش سایندگی خاک و خرده سنگ­ها در بخش­های حفاری به‌وسیلۀ محققان ارایه شده است که یکی از معتبرترین و متداول‌ترین این آزمایش‌ها آزمون LCPC است. بر اساس نتایج حاصل برای بررسی تأثیر میزان آب بر سایندگی، روی سه جنس آندزیت، ماسه سنگ و کنگلومرای مسیر از حالت خشک تا وجود آب به میزان 30% وزنی نمونه آزمایش انجام شده است که در دو جنس ماسه سنگ و کنگلومرا با افزایش میزان آب سایندگی بیش‌تر شده ولی در آندزیت از 20% به بعد کاهش سایندگی مشاهده می­شود، میزان ضریب شکنندگی نیز در کل با افزایش میزان آب کاهش می­یابد. از لحاظ سنگ‌شناسی بیش‌ترین تأثیر بر سایندگی را کنگلومرا داشته و از نظر شکنندگی هم آندزیت شکننده­ترین است. در تأثیر اندازۀ دانه­ها، با افزایش اندازۀ دانه­ها سایش زیادتر و شکنندگی کم‌تر می­شود. تأثیر فوم بر سایندگی به این صورت است که تا حد خیس‌­شدگی سایندگی کاهش یافته و بیش‌تر از آن باعث افزایش سایندگی می­شود. از بین فوم‌های مختلف آزمایش‌شده نیز فوم شیمی بتن دارای حداقل سایندگی است.
کلیدواژه‌ها

1. 1.Nilsen B., Dahl F., Holzhäuser J., Raleigh P., "Abrasivity testing for rock and soils", Tunnels & Tunneling International (April 2006) 47-49.## 2. آیتی ف.، مهدوری س.، "تخمین تراست مورد نیاز حفاری در تونل انتقال آب بهشت آباد"، نشریۀ زمین‌شناسی ‌مهندسی، ۷ (۱) (1392) 1707-۱۷۲۴.## 3. Tarigh azali S., Moammeri H., "EPB-TBM tunneling in abrasive ground, Esfahan Metro Line 1", WTC ITA-AITES 2012 World Tunnel Congress, Thailand (2012). ## 4. Plinninger R. J., Spaun G., Thuro K., "Predicting tool wear in drill and blast", Tunnel and Tunnelling International (April 2002) 38-41. ## 5. Thuro K., Plinninger R. J., "Hard rock tunnel boring, cutting, drilling and blasting, ISRM-Technology road maps for rock maps", south African institute of mining and metallurgy (2003). ## 6. Plinninger R. J., Spaun G., Thuro K., "Prediction and classification of tool wear in drilling and blasting tunneling", Engineering Geology for Developing Countries, Proceedings of 9th congress of the International Association for Engineering Geology and the Environment, Durban, South Africa (2002) 2226-2236. ## 7. Frenzel Ch., Käsling H., Thuro K., "Factors Influencing Disc Cutter Wear", Geomechanics and Tunneling 1(1) (2008) 55-60. ## 8. Thuro K., Singer J., Kasling H., Bauer M., "Determining abrasiveness with the LCPC Test", Proceedings of the 1st Canada-U.S. Rock Mechanics Symposium, Vancouver B.C (2007). ## 9. West G., "Rock abrasiveness testing for tunneling", International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, Vol. 26 (2) (1989) 151-160. ## 10. همزبان م.ت.، معماریان ح.، رستمی ج.، "مقایسۀ روش‌های مختلف تعیین سایندگی سنگ‌ها"، نشریهۀ مهندسی معدن، 8 (19)، (1392) 87-106. ## 11. Nilsen B., Dahl F., Holzhauser J., Raleigh P., "New test methodology for estimating the abrasiveness of soils for TBM tunneling", RETC Proceedings (2007) 104-116. ## 12. Cerchar, "Cerchar tests for the measurement of hardness and abrasivity of rocks", Centre Study Research, French Coal Industry, Document 73-59 (1973) 1-10. ## 13. Thuro K., Singer J., Käsling H., Bauer M., "Soil abrasiveness assessment using the LCPC testing device", Felsbau 24 (2006) 37-45## 14. Mostafaei M., Rezaei Far A.H., Rastegarnia A., "Assessment of the impact of case parameters affecting abrasion and brittleness factors in alluviums of Tabriz line 2 subway, Iran", Bull Eng Geol Environ, 78 (2019) 3851-3861. ## 15.Drucker P., "Validity of the LCPC abrasivity coefficient through the example of a recent Danube gravel", Geomechanics and Tunnelling, Vol. 4(6) (2011) 41-50. ## 16. هاشمنژاد آ.، غفوری م.، لشکری‌پور غ.، طریق ازلی ص.، "بررسی پارامترهای زمین‌شناسی مؤثر بر میزان سایندگی کانی‌ها به‌کمک دستگاه LCPC" نشریۀ زمین‌شناسی مهندسی، 8 (۲) (1393) ۲۲۲۳-۲۲۴۳.## 17. میرمحرابی ح.، غفوری م.، لشکری‌پور غ.، "ارزیابی تأثیر پارامترهای عملکردی بر سایش ابزارآلات حفاری مکانیزه با استفاده از نمونه‌های سیلیسی"، نشریۀ زمین‌شناسی مهندسی، ۹ (۳)، (1394) ۳۰۳۳-۳۰۵۰.## 18. Gharahbagh E. A., Rostami J., Talebi, K, "Experimental study of the effect of conditioning on abrasive wear and torque requirement of full face tunneling machines", Tunnelling and Underground Space Technology, 41 (2014) 127-136. ## 19. برزگری ق.، "ارزیابی سایندگی خاک‌ها در حفاری مکانیزه تونل به‌روش تعادل فشار زمین (مطالعۀ موردی: خط یک متروی تبریز)"، رسالۀ دکتری، دانشگاه تربیت مدرس (1391). ## 20. اصغری ا.، حیدری ب.، "بررسی سایندگی خاک‌های مسیر تونل خط 2 مترو تبریز"، ششمین همایش زمین‌شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، تهران، دانشگاه تربیت مدرس (1388). ## 21. Thuro K., Kasling H., "Classification of the abrasiveness of soil and rock", Geomechanics and Tunnelling, Vol. 2 (2) (2009) 179-188. ## 22. Plinninger R. J., Restner U., "Abrasiveness Testing, Quo vadis- A Commented Overview of Abrasiveness Testing Methods", Geomechanik und tunnelbau. Vol. 1(1) (2008) 61-70. ## 23. Käsling H., Thuro K., "Determining abrasivity of rock and soil in the laboratory Engineering Geology", Technische Universität München, (2010). ## 24. پژوهش عمران راهوار، "گزارش نهایی مطالعات ژئوتکنیک مرحلۀ اول پروژه خط 2 قطار شهری تبریز" (1387). ## 25. صاحب خواجه م.، برزگری ق.، " بررسی خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی مسیر خط 2 متروی تبریز"، دومین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران، کرمانشاه (1393). ## 26. Krumbein W. C., Sloss L. L., "Stratigraphy and Sedimentation", W. H.Freeman and Co., San Francisco (1963) 660. ##