پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 423 |
| تعداد مقالات | 5,540 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,443,995 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,523,638 |
ارزیابی نرخ نفوذ ماشین‌های حفار متعادل‌کننده فشار زمین | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 17، دوره 56، شماره 11، 1403، صفحه 1431-1452 اصل مقاله (1.12 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2024.22916.8074 | ||
| نویسنده | ||
| ابراهیم فرخ* | ||
| گروه مکانیک سنگ و تونلسازی، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران، | ||
| چکیده | ||
| نرخ نفوذ، یکی از پارامترهای اصلی در عملکرد ماشین‌های حفار متعادل‌کننده فشار زمین است که در ارزیابی زمان و هزینه تمام شده یک پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما تاکنون، مدلی برای پیش‌بینی نرخ نفوذ در زمین‌های نرم ارائه نشده است و مهندسان از تخمین‌های تقریبی براساس پروژه‌های مشابه استفاده می‌کنند. این موضوع باعث می‌شود که ارزیابی زمان تمام شده پروژه با خطاهای زیادی همراه باشد. در این مقاله، با استفاده از 33 رکورد داده از عملکرد ماشین‌های حفار متعادل‌کننده فشار زمین در سراسر جهان، تجزیه و تحلیل آماری صورت گرفته است تا همبستگی بین نرخ نفوذ و عوامل تأثیرگذار آن بررسی شود. پارامترهای مورد بحث شامل قطر تونل، فشار سینه‌کار، شاخص قوام، مقاومت برشی زه‌کش نشده، نسبت بازشدگی کله‌حفار و عدد نفوذ استاندارد است. بر اساس تحلیل داده‌ها، سه پارامتر نسبت بازشدگی کله‌حفار، مقاومت برشی زه‌کش نشده و عدد نفوذ استاندارد به عنوان عوامل مهم تأثیرگذار شناسایی شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد هرچه مقادیر نفوذ استاندارد و شاخص قوام کمتر باشد و نسبت بازشدگی کله‌حفار بیشتر باشد، نرخ نفوذ بیشتر است. بیشترین مقادیر نرخ نفوذ در محدوده نفوذ استاندارد بین 30 تا 40، شاخص قوام بین 0/4 تا 0/5 و نسبت بازشدگی کله‌حفار 40 تا 45 درصد به دست می‌آید. در این مقاله به منظور ارزیابی نرخ نفوذ ماشین متعادل‌کننده فشار زمین، تحلیل های مختلفی با روش رگرسیون چند متغیره بر روی داده‌های بانک اطلاعاتی انجام شده است. ضرایب تعیین روابط ارائه شده بین 68 تا 72 درصد است. با توجه به عدم وجود مدل پیش‌بینی عملکرد دقیق برای ماشین‌های حفار زمین نرم، نتایج این مقاله به مهندسان پروژه‌های تونل کمک می‌کند تا در مراحل اولیه پروژه، ارزیابی بهتری از پارامترهای عملکردی و زمان و هزینه مورد نیاز داشته باشند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ماشین حفار متعادل‌کننده فشار زمین؛ نرخ نفوذ؛ نسبت بازشدگی؛ مقاومت برشی زه‌کش نشده؛ عدد نفوذ استاندارد | ||
| موضوعات | ||
| مهندسی تونل در محیط های خاکی و سنگی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Evaluating the Penetration Rate of Earth Pressure Balance Tunnel Boring Machines | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ebrahim Farrokh | ||
| Mining Engineering, Amirkabir University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The penetration rate is a crucial parameter in the performance of Earth Pressure Balance (EPB) Tunnel Boring Machines (TBMs), which is used to assess the time and cost of completing a project. However, so far, no model has been presented to predict the penetration rate in soft soils, leading engineers to rely on approximate estimations based on similar projects. This results in significant inaccuracies in project completion time. In this article, statistical analysis has been conducted using performance data from EPB TBMs worldwide to examine the correlation between the penetration rate and its influencing factors. The parameters discussed include tunnel diameter, face pressure, undrained shear strength, unconfined compressive strength, head opening ratio, and standard penetration number. Based on the data analysis, three parameters, namely head opening ratio, unconfined compressive strength, and standard penetration number, have been identified as significant influencing factors. This article provides useful relationships for estimating the penetration rate with determination coefficients ranging from 68% to 72%. Considering the absence of an accurate performance prediction model for soft ground TBMs, the results of this study assist tunnel project engineers in the initial stages of the project by enabling better evaluation of performance parameters, time, and cost requirements. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| EPB, Penetration Rate, Head Opening Ratio, Unconfined Compressive Strength, Standard Penetration Number | ||
| مراجع | ||
|
[1] Graham, P.C. Rock exploration for machine manufacturers. In: Bieniawski, Z.T. (Ed.), Exploration for Rock Engineering. Balkema, Johannesburg, (1976) 173–180. [2] Barton, N. TBM performance in rock using QTBM. Tunnels Tunnell. Int. (1999) 31, 41–48. [3] Bruland, A. Hard Rock Tunnel Boring. Ph.D. Thesis, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, (1998).
[4] Farrokh, E., Rostami, J., Laughton, C. Study of various models for estimation of penetration rate of hard rock TBMs. Tunnell. Undergr. Space Technol. (2012) 30, 110–123. [5] Hassanpour, J. Investigation of the effect of engineering geological parameters on TBM performance and modifications to existing prediction models. Ph.D. Thesis, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran, (2009). [6] Hassanpour, J., Rostami, J., Khamehchiyan, M., Bruland, A. Development of new equations for performance prediction. Int. J. Geo Mech. Geoeng. (2009a) 4 (4), 287–297. [7] Hassanpour, J., Rostami, J., Khamehchiyan, M., Bruland, A., Tavakoli, H.R. TBM Performance Analysis in Pyroclastic Rocks: A Case History of Karaj Water Conveyance Tunnel. Rock Mech. Rock Eng. (2009b). [8] Khademi Hamidi, J., Shahriar, K., Rezai, B., Rostami, J. Performance prediction of hard rock TBM using rock mass rating (RMR) system. Tunnell. Undergr. Space Technol. (2010) 25 (4), 333–345. [9] Gertsch, R., Gertsch, L., Rostami, J. Disc cutting tests in Colorado Red Granite: Implications for TBM performance prediction. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. (2007) 44(2), 238-246. [10] Rostami, J. Development of a Force Estimation Model for Rock Fragmentation with Disc Cutters through Theoretical Modeling and Physical Measurement of Crushed Zone Pressure. Ph.D. Thesis, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, USA, (1997) p. 249. [11] Abu Bakar, M.Z., Gertsch, L., Rostami, J. Evaluation of fragments from disc cutting of dry and saturated sandstone. Rock Mech. Rock Eng. (2014) 47(5), 1891–1903. [12] Ozdemir, L., Miller, R., Wang, F.D. Mechanical Tunnel Boring Prediction and Machine Design. Final Project Report to NSF APR73-07776-A03. Colorado School of Mines, Golden, Co, (1978). [13] Rostami, J., Ozdemir, L. A new model for performance prediction of hard rock TBM. In: Bowerman, L.D., et al. (Eds.), RETC, (1993) 793–809. [14] Farrokh, E., Kim, D.Y., Kyung, S.B. Rotary cutting test for hard rock TBM performance evaluation. World tunneling conference, Dubrovnik, Croatia, (2015). [15] Gong, Q.M., Jiao, Y.Y., Zhao, J. Numerical modelling of the effects of joint spacing on rock fragmentation by TBM cutters. Tunn. Undergr. Space Technol. (2006) 21(1), 46–55. [16] Labra, C., Rojek, J., Oñate, E. Discrete/finite element modelling of rock cutting with a TBM disc cutter. Rock Mech. Rock Eng. (2016) 50(3), 621–638. [17] Liu, H.Y., Kou, S.Q., Lindqvist, P., Tang, C.A. Numerical simulation of the rock fragmentation process induced by indenters. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. (2002) 39, 491–505. [18] Rostami, J. Hard rock TBM cutterhead modeling for design and performance prediction. Geomechanik und Tunnelbau, Ernst & Sohn, (Austrian Journal of Geotechnical Eng.), (2008) January. [19] Alvarez Grima, M.P.A., Bruines, P.A., Verhoef, P.N.W. Modeling tunnel boring machine performance by neuro-fuzzy methods. Tunnell. Undergr. Space Technol. (2000) 15 (3), 259–269. [20] Maidl, U., Comulada, M. Prediction of EPB shield performance in soils. RETC, (2011) 1083-1091. [21] Shehata, A.S., El-Kelesh, A.M., El-kasaby, A.E., Mansour, M. Rates of soft ground tunneling in vicinity of existing structures. International Journal of Advanced Engineering, Management and Science (IJAEMS), (2018) 4 (1), 35-45. [22] Dullmann, J. Performance optimization and wear forecast in hydro-shield tunneling in soft ground. Ph.D. Thesis, Ruhr-University Bochum, Faculty of Civil and Environmental Engineering, (2014). [23] Alber, M. Advance rates of hard rock TBMs and their effects on project economics. Tunnell. Undergr. Space Technol. (2000) 15 (1), 55–84. [24] Farrokh, E., Kim, D.Y., Sim, B.K., Lee, J.W. TBM challenges at DTL3 C931 project in Singapore. ITA tunnel congress, San Francisco, California, USA, (2016). [25] Herrenknecht AG. (2023). Retrieved from https://www.herrenknecht.com/en/references. [26] Hollmann, F.S., Thewes, M. Assessment method for clay clogging and disintegration of fines in mechanized tunneling. Tunnell. Undergr. Space Technol. (2013) 37, 96-106. [27] Hollmann, F.S., Thewes, M. Clogging and accumulation of fine contents in shield tunneling in soils. In: 18th Proc. Engineering Geology, Berlin, (2011) 237–244. [28] Thewes, M. Adhesion of clay soils during tunneling with liquid shields. Reports from Soil Mechanics and Foundation Engineering of the University of Wuppertal, Department of Civil Engineering, (1999). [29] Martinotto, A., Langmaack, L. Toulouse Metro Lot 2: soil conditioning in difficult ground conditions. ITA tunnel congress, Prague, (2007). [30] Patriarchi, V. Relationship between large diameter EPB TBM performance and mechanical parameters. Master’s Thesis, University of Bologna, College of Engineering, (2011). [31] Jakobsen, P.D. Estimation of soft ground tool life in TBM tunneling. PhD dissertation, Norwegian University of Science and Technology, (2014). [32] Minitab Inc. Minitab 16 Software, (2010). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 299 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 327 |
||