Skip to main content
SUPERVISOR
محسن سليماني دهکردي (استاد مشاور) مرتضي طبايي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Mirahmadi
مجيد ميراحمدي

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 ماشين حفر تمام مقطع (TBM) در شرايط مختلف زمين شناسي و همچنين پيش بيني صحيح عملکرد آن، مهمترين عامل در موفقيت يک پروژه حفاري مکانيزه مي باشد. يکي از پارامترهاي موثر در سرعت پيشروي و عملکرد TBM انرژي ويژه مي باشد که برابر با ميزان کار انجام شده براي حفر واحد حجم سنگ مورد نظر است. از لحاظ تئوري هرچه مقدار انرژي ويژه حفاري سنگ پايين تر باشد، سرعت پيشروي بيشتر و مقدار انرژي مصرف شده براي حفاري کمتر مي شود. مدل هاي مختلفي براي پيش بيني مقدار انرژي ويژه حفاري ارائه شده است. تمام اين مدل ها بر اساس پارامترهاي مختلفي هستند که مي توان آن ها را به سه دسته خواص مکانيکي سنگ، ابعاد ديسک برنده و هندسه برش تقسيم بندي کرد. در اين تحقيق از مفهوم انرژي کرنشي توده سنگ به منظور ارائه روابط تجربي جهت تخمين انرژي ويژه حفاري استفاده شده است. انرژي کرنشي برابر با سطح زير نمودار کامل تنش- کرنش بوده و به پارامترهاي مختلفي نظير مدل رفتاري توده سنگ، پارامترهاي اوج و باقيمانده توده سنگ و کرنش هاي اوج و باقيمانده توده سنگ بستگي دارد. در اين تحقيق با توجه به روابط ارائه شده جهت محاسبه انرژي ويژه حفاري و با استفاده از پارامترهاي عملياتي ثبت شده در حفاري تونل انتقال آب کرج- تهران توسط TBM، مقدار انرژي ويژه براي لايه هاي موجود در مسير تونل در اعماق مختلف محاسبه شده است. همچنين با در نظر گرفتن رفتار توده سنگ هاي مسير تونل بر اساس شاخص مقاومت زمين شناسي (GSI) و استفاده از نرم افزار RocLab مقادير پارامترهاي مقاومتي اوج و باقيمانده توده سنگ ها مشخص شده و مقدار انرژي کرنشي توده سنگ براي کليه لايه هاي مسير تونل در اعماق مختلف محاسبه شده است. با انجام تحليل آماري بر روي نتايج به دست آمده روابطي جهت تخمين انرژي ويژه حفاري TBM بر اساس انرژي کرنشي توده سنگ، ئر توده سنگ هاي داراي رفتارهاي مختلف ارائه شده است. نتايج حاصله نشان دهنده وجود رابطه اي مستقيم بين انرژي کرنشي توده سنگ و انرژي ويژه حفاري مي باشند. در نهايت با مقايسه مقادير انرژي ويژه حفاري و انرژي کرنشي در لايه هاي مختلف، مقدار هدر رفت انرژي در حفاري لايه هاي با رفتار متفاوت تخمين زده شده است. در توده سنگ هاي مسير تونل با تغيير رفتار توده سنگ به سمت رفتار شکننده افزايش هدررفت انرژي و بالعکس با تغيير رفتار به پلاستيک، کاهش هدررفت انرژي مشاهده شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی