Skip to main content
SUPERVISOR
محسن سلیمانی دهکردی (استاد مشاور) مرتضی طبایی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Mirahmadi
مجید میراحمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390
Technology advancement increased the desire to mechanical excavation in mining and civil industries. This may be due to a large number of benefits as well as small deficits of mechanical excavation. Currently, tunnel boring machines (TBMs) are the most common mechanical equipment for excavation with drilling capability suitable for various geological conditions. Thus, for the purpose of reducing production costs and lost energy, the optimum design of these machines, proper for special conditions, is very important. One of the most important parameters to estimate the consumed energy in drilling projects is the specific energy (SE), which is defined as the required energy to excavate unit volume of rock mass. SE depends on properties of the rock mass, machine, and operation parameters. So far, many studies have been carried out on the relation between these parameters and SE. Teale (1965) introduced the concept of SE in rock mechanics for the first time from drilling in the oil industry which is defined as a function of thrust, torque, penetration rate and excavation face area. The aim of this work is to propose new relations between the SE and the strain energy of rock mass ( W ) using the geological mappings of rock mass and TBM operational parameters from Amir-Kabir Water Transferring Tunnel of Iran. Strain energy is an appropriate criterion to estimate SE because it is a function of different parameters such as rock mass behavior, pre and post failure properties and peak and residual strains. Theoretically, SE should be equal to the area under complete stress-strain curve of rock mass but it is not true in reality because a large amount of energy is wasted due to different reasons such as over breaking, friction, and machine vibration. In this study the lost energy in a mechanized excavation by TBM is estimated applying the strain energy ratio (?).
انتخاب مناسب ماشین حفر تمام مقطع (TBM) در شرایط مختلف زمین شناسی و همچنین پیش بینی صحیح عملکرد آن، مهمترین عامل در موفقیت یک پروژه حفاری مکانیزه می باشد. یکی از پارامترهای موثر در سرعت پیشروی و عملکرد TBM انرژی ویژه می باشد که برابر با میزان کار انجام شده برای حفر واحد حجم سنگ مورد نظر است. از لحاظ تئوری هرچه مقدار انرژی ویژه حفاری سنگ پایین تر باشد، سرعت پیشروی بیشتر و مقدار انرژی مصرف شده برای حفاری کمتر می شود. مدل های مختلفی برای پیش بینی مقدار انرژی ویژه حفاری ارائه شده است. تمام این مدل ها بر اساس پارامترهای مختلفی هستند که می توان آن ها را به سه دسته خواص مکانیکی سنگ، ابعاد دیسک برنده و هندسه برش تقسیم بندی کرد. در این تحقیق از مفهوم انرژی کرنشی توده سنگ به منظور ارائه روابط تجربی جهت تخمین انرژی ویژه حفاری استفاده شده است. انرژی کرنشی برابر با سطح زیر نمودار کامل تنش- کرنش بوده و به پارامترهای مختلفی نظیر مدل رفتاری توده سنگ، پارامترهای اوج و باقیمانده توده سنگ و کرنش های اوج و باقیمانده توده سنگ بستگی دارد. در این تحقیق با توجه به روابط ارائه شده جهت محاسبه انرژی ویژه حفاری و با استفاده از پارامترهای عملیاتی ثبت شده در حفاری تونل انتقال آب کرج- تهران توسط TBM، مقدار انرژی ویژه برای لایه های موجود در مسیر تونل در اعماق مختلف محاسبه شده است. همچنین با در نظر گرفتن رفتار توده سنگ های مسیر تونل بر اساس شاخص مقاومت زمین شناسی (GSI) و استفاده از نرم افزار RocLab مقادیر پارامترهای مقاومتی اوج و باقیمانده توده سنگ ها مشخص شده و مقدار انرژی کرنشی توده سنگ برای کلیه لایه های مسیر تونل در اعماق مختلف محاسبه شده است. با انجام تحلیل آماری بر روی نتایج به دست آمده روابطی جهت تخمین انرژی ویژه حفاری TBM بر اساس انرژی کرنشی توده سنگ، ئر توده سنگ های دارای رفتارهای مختلف ارائه شده است. نتایج حاصله نشان دهنده وجود رابطه ای مستقیم بین انرژی کرنشی توده سنگ و انرژی ویژه حفاری می باشند. در نهایت با مقایسه مقادیر انرژی ویژه حفاری و انرژی کرنشی در لایه های مختلف، مقدار هدر رفت انرژی در حفاری لایه های با رفتار متفاوت تخمین زده شده است. در توده سنگ های مسیر تونل با تغییر رفتار توده سنگ به سمت رفتار شکننده افزایش هدررفت انرژی و بالعکس با تغییر رفتار به پلاستیک، کاهش هدررفت انرژی مشاهده شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی