مقدمه

در سالهای اخیرصنعت حفاری نیز همانند سایر صنایع دستخوش تحولات تکنیکی و کاربردی فراوانی گردید که خوشبختانه نتایج حاصل از آن در ابعاد مختلف این صنعت گسترده بسیار مثبت و مفید بوده و عملیات اجرایی بسیاری از پروژه های بزرگ را که تا چندی پیش انجام آن غیر ممکن میرسید،آسان نموده است. گرچه موضوع حفاری ریشه در تاریخ کهنسال جهان دارد ، ولی فلسفه استفاده از این گونه ماشین آلات عمدتا در یک قرن اخیر و خصوصا بعد از جنگ جهانی دوم شدیدا مورد توجه کارشناسان و مسئولین پروژه های بزرگ عمرانی یزرگ قرار گرفته.
یقینا تمامی کارشناسان و متخصصینی که به طریقی در ارتباط مستقیم و مداوم با صنعت حفاری می باشند، بخوبی از حجم دشواری ها، سنگینی و بعضا مخاطرات موجود در این حرفه آگاه می باشد. بنابراین به همین دلیل است که طراحان و سازندگان این گونه ماشین آلات کوشیده اند تا از همفکری و مساعدت کارشناسان و پیمانکاران حرفه ای استفاده نموده و کوشش نماید تا کارهای بهتری جهت کاهش معضلات و مخاطرات موجود در این حرفه دشوار را یافته و با استفاده از تکنیک ها و ابزارهای جدید نسبت به طراحی وساخت ماشبن آلات مدرن اقدام نمایند. خوشبختانه حاصل این تلاشها مستمر اثرات بسیارمطلوب و مفیدی در پی داشته که تحولات چشمگیرتکنیکی امروزی در این صنعت را میتوان مرهون این هماهنگی ها دانست.

در حقیقت دوران توسعه و شکوفایی این صنعت از دهه 1900 آغازگردیده که دستیابی به اهداف زیر را میتوان از دلایل مهم قابل ذکر برای روی آوری کارشناسان و مسئولین پروژهای بزرگ به این تحولات تکنیکی محسوب نمود:
1- سرعت بخشیدن به عملیات اجرائی پروژه های کلان.
2- کاهش قیمت های تمام شده در سطح پروژه های کلان.
3- کاهش حجم زمان های تلف شده و معضلات موجود در این حرفه.
4- ایمن سازی محیط عملیات حفاری تا سطح استانداردهای پذیرفته شده جهانی .
5- سهولت در راهبری دستگاه ها و ارائه خدمات سریع و قابل اطمینان به آنها.
6- کاهش ضریب خطا در مراحل محاسباتی و اجرائی.
این گزارش با هدف بحث و بررسی بر روی آخرین دستاورد های تکنیکی و سیستمهای طراحی شده برای ماشین آلات موجود در صنعت حفاری تنظیم گردیده که امید است مورد عنایت و استفاده علاقه مندان واقع گردد.

فهرست مطالب

چکیده:……………………………………………………………………………….. 1
مقدمه……………………………………………………………………………….. 2
گروه بندی انواع ماشین آلات پیشرفته حفاری…………………………………..: 4
تاریخچه ماشین های حفاریTBM ا………………………………………………….5
بخش اول …………………………………………………………………………….: 7
چگونگی تونل زنی بادستگاه تمام مقطع (TBM) ا…………………………………7

فصل اول:

ماشین های حفاری مکانیزه تمام مقطع، با توجه به قابلیت ها و سرعت بالای حفاری در هر پروژه ای به عنوان یک گزینه مطرح می باشند. در ابتدا تنها قابلیت ابزار حفاری مکانیزه، حفاری بوده است (شکل 1-1). با گذشت زمان و احساس نیاز به سرعت عمل در حفاری و پیشروی قابلیت های جانبی چون انتقال مواد حاصل از حفاری به بیرون، نگهداری موقت و دائمی فضای حفر شده و … افزوده شده است. در سال 1986 اولین ماشین تمام مقطع حفر تونل با توانایی انتقال مواد حفر شده به پشت دستگاه در فرانسه ساخته شد. هدف از ساخت این دستگاه حفر تونل ارتباطی به انگلستان بود (شکل 1-1). در این بخش دستگاه ها و اجزای تشکیل دهنده آن ها معرفی خواهد شد.
1-1- قسمت های مختلف ماشین
صرف نظر از مدل و سیستم ماشین، در شکل 1-2 بخش های تشکیل دهنده ماشین تمام مقطع نشان داده شده است. البته سازندگان این ماشین آلات با توجه به تکنولوژی در اختیار و نوع کاربرد ماشین، تغییراتی را در جزئیات این ابزار ایجاد می نمایند.

ماشین های حفاری تمام مقطع (TBM)ا…………………………………………….. 8
ماشین حفاری تمام مقطع (TBM)…………………ا………………………………….. 9
1-1-1- بدنه………………………………………………………………………………. 10
2-1-2- صفحه حفار…………………………………………………………………….. 10
1-1-3- ابزار برش…………………………………………………………………………. 12
1-1-4- الگوهای چیدمان ابزار برش بر روی صفحه حفار……………………………… 13
1-1-5- چنگ زن ها یا کفشک ها ……………………………………………………….15
1-1-6- جک های رانش صفحه حفار……………………………………………………. 15
1-1-7- سیستم بارگیری و تخلیه مواد حفر شده……………………………………… 16
1-1-8- بازون نصاب…………………………………………………………………………. 16
1-1-9- سپر صفحه حفار ……………………………………………………………………16
1-2- انواع ماشین های حفار تمام مقطع………………………………………………… 20
1-3- انتخاب نوع ماشین………………………………………………………………….. 26

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم :

این گروه از سازه های زیرزمینی برای مصارف صنعتی و یا نظامی احداث می شوند. شکل این سازه ها علاوه بر مسائل پایداری منطقه به کاربری آن نیز بستگی دارد. برای حفر مغار ابتدا باید بوسیله حفر یکی سازه ترابری به ناحیه دسترسی پیدا کرد. از این رو برای احداث مغار ناگزیر باید سازه های دیگری نیز حفر شوند.
از مغارهای صنعتی در مواردی چون: کمبود فضای سطحی، نزدیک بودن به مواد اولیه و انرژی، در امان ماندن از تغییرات جوی، دفن مواد خطرناک و… استفاده می شود. در موارد نظامی نیز از این رو سازه ها اغلب به دلیل قابلیت بالای استتار و ایمنی به عنوان پناهگاه، دپو و یا واحد تولیدی استفاده می شود.
– تونل
برای تونل تعاریف زیادی ارائه شده است. در این کتاب مقصود از تونل راهرو زیرزمینی افقی یا تقریبا افقی است که حداقل از یک سمت به هوای آزاد راه دارد.
احتمالا اولیت تونل ها در عصر حجر برای توسعه خانه ها حفر شد. این امر نشانگر ایجاد حفریات به منظور بهبود شرایط زندگی بوده است. پیش از تمدن روم باستان، در مصر، یونان، هند و خاور دور و ایتالیای شمالی، تماما تکنیک های تونل سازی دستی مورد استفاده قرار می گرفت که در اغلب آن ها نیز از فرآیند های مرتبط با آتش برای حفر تونل های نظامی، انتقال آب و مقبره ها کمک گرفته شده است. در ایران نیز از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آب های زیرزمینی تونل هایی برای اتصال چاه قنات ها به یکدیگر حفر شده است. طول بعضی از این تونل ها به 70 کیلومتر نیز می رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر 50000 رشته برآورد شده است. جالب توجه است که این قنات های متعدد، طویل و عمیق با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند.
رومی ها نیز در ساخت قنات ها و همچنین در حفاری تونل های راه پرکار بوده اند. آن ها در ضمن اولین دوربین های مهندسی اولیه را در برای کنترل تراز و حفاری تونل ها به کار بردند.
اهمیت احداث تونل ها در دوران های قدیم، تا بدین جاست که کارشناسان، نشانه های احداث تونل در آن دوران را نشانگر رشد فرهنگ و به ویژه رشد تکنیکی و توان اقتصادی آن جامعه دانسته اند. تمدن های اولیه به سرعت به اهمیت تونل ها، به عنوان راه های دسترسی به کانی ها و مواد طبیعی نظیر سنگ چخماق پی بردند. کاربرد تونل ها دامنه گسترده ای از طاق زدن بر روی قبرها تا انتقال آب و یا گذرگاه هایی جهت رفت و آمد را شامل می شد. کاربرد نظامی تونل ها، به ویژه از جهت بالا بردن توان گریز یا راه هایی جهت یورش به قرارگاه ها و قلعه های دشمن، از دیگر جنبه های مهم کاربرد تونل ها در تمدن های اولیه بوده است.

انواع سازه های زیرزمینی…………………………………………………………………… 33
2-1- انواع حفریات زیرزمینی………………………………………………………………… 34
– خصوصیات سنگ های مسیر……………………………………………………………… 42
– منابع مالی در اختیار برای اجرای تونل…………………………………………………….. 43
2-3- روش های حفر تونل……………………………………………………………………. 43

فصل سوم : مکانیک سنگ

تمامی سنگ ها صرفه نظر از خصوصیات فیزیکی و ساختمانی و انواع رسوبی، آذرین و دگرگونی، دارای شکستگی ها ساختاری یا فیزیکی می باشند. این ساختار ها در تونل زنی نقش به سزایی ایفا می نمایند. در اصطلاح مهندسی به سنگ فاقد ناپیوستگی سنگ بکر و به سنگ های محتوی ناپیوستگی توده سنگ اطلاق می شود. هر یک از موارد مذکور روابط مکانیک سنگی مختص به خود را دارا می باشند.
ناپیوستگی ها به طور کلی به دو دسته عمده تقسیم می شوند. گروهی که در سطح سنگ حادث شده و فاقد جا به جایی می باشند و درزه خوانده می شوند. وچود درزه در لایه های که بایستی تونل در آن ها حفر شود، علاوه بر ایجاد ناپایداری های موضعی، به صورت مسیرهای مئینی جهت عبور آب به داخل تونل عمل می کنند.
گروه دوم ناپیوستگی ها موسوم به گسل می باشند. در طول این نوع از ناپیوستگی ها جا به جایی های قابل توجهی حادث می شود. این جا به جایی ها ممکن است در جهت افقی، قائم و یا مورب صورت گیرد. از آنجایی که نیروی لازم برای ایجاد جا به جایی در گسل ها از قدرت بالایی برخوردار هستند، خسارات ناشی از جا به جایی گسل ها قابل توجه و در برخی موارد غیر قابل جبران می باشد.
پیش از انجام هر فرآیندی در محیط های سنگی بایستی شناختی جامع از محیط مورد نظر به دست آورد. به دلیل پیچیدگی شرایط زمین و تنوع ساختاری جهت یکسان شدن درک از شرایط حاکم بر محیط پارامترهای در رابطه با خواص سنگ ها تعریف شده اند. در ادامه برخی از این پارامترها معرفی خواهند شد.

مکانیک سنگ……………………………………………………………………………………… 48
3-2- خواص مکانیکی سنگ ها …………………………………………………………………..50
3-3- تنش های طبیعی و القایی………………………………………………………………… 50

فصل چهارم :

در این فصل ابتدا به معرفی مفاهیمی چون بهره وری، پیشروی، نرخ نفوذ، شاخص های تونل زنی و دستگاه و برخی از پارامترهای ذخیل پرداخته خواهد شد. سپس سه مدل از روش های مرسوم و نوین تحلیل روند پیشروی TBMها را مد نظر قرار داده و به جزئیات آن ها اشاره خواهد شد.
در کتاب حاضر نرخ پیشروی عبارت است از: میزان طولی از تونل که در واحد زمان برای بهره برداری آماده شده است. به عبارت دیگر طولی از سازه زیرزمینی است که کلیه عملیات های حفاری، نگهداری و روسازی و… در آن در واحد زمان صورت گرفته است. بنابراین دیمانسیون این پارامتر از جنس سرعت بوده و بر حسب متر در هفته و یا متر در ماه بیان می شود. در اینجا این پارامتر با AR بیان می شود. از نظر ریاضی این شاخص به صورت حاصلضرب نرخ نفوذ در بهره وری بیان می شود.با توجه به تعریف ارائه شده ضروری است ابتدا با نرخ نفوذ و روابط ارائه شده در ارتباط با آن آشنا شد.

تصویر آزمایش های سه گانه – ج: آزمون سایش (AV)

تصویر آزمایش های سه گانه – ج: آزمون سایش (AV)

پیشروی و بهره برداری TBM ا……………………………………………………………………75
پیشروی و بهره وری…………………………………………………………………………….. 76
4-1- نرخ نفوذ…………………………………………………………………………………….. 76
4-1-1- عوامل اساسی موثر بر سرعت نفوذ………………………………………………… 77
– مقاومت فشاری و ناپیوستگی ها…………………………………………………………. 83
4-2-3- مدل NTNU ا…………………………………………………………………………..113
4-3- بهره وری………………………………………………………………………………… 115
4-3-1- بهره وری در مدل ……………………………………………………………………..122

فصل پنجم:

ابزار برش یکی از پر مصرف ترین و حساس ترین ابزارهای حفاری می باشند. اطلاع از چگونگی عملکرد دیسک ها و زمان مفید استفاده از آن ها در هر پروژه ای می تواند حائز اهمیت باشد. عمر دیسک ها علاوه بر مسائل فنی کوتاه مدت و هزینه، در بهره وری کل پروژه نیز دخیل بوده و می توانند سهم بسزایی در نتیجه عملیات داشته باشند. روش های مختلفی برای محاسبه این پارامتر ارائه شده است.
5-1- ابزار برش
ابزارهای برش به گروه های مختلفی چون برنده های تک دیسکی، چند دیسکی، برنده های نوع توت فرنگی و برنده های چند ردیفی تقسیم می شوند (شکل 5-1). محدوده استفاده از این ابزارها از سنگ های متوسط تا بسیار قوی را شامل می شود.
ابزارهای برشی چند دیسکی و توت فرنیگ در سنگ های بسیار سخت و مواقعی که فاصله دیسک ها باید از هم کم باشد و یا مواردی که تعویض دیسک ها به دلیل محدودیت دسترسی به سینه کار به سختی صورت می گیرد، بکار می روند. هندسه دیسک های برسی به وسیله قطر و پروفیل لبه آن ها مشخص می شوند. عمق نفوذ دیسک های برشی در داخل سنگ (P) به ازای هر دور دوران کاترهد و فاصله دیسک های برشی (S) هندسه برش توده سنگ را مشخص می کنند (شکل 5-1).

- هندسه برش ایجاد شده توسط دیسک های برشی

– هندسه برش ایجاد شده توسط دیسک های برشی

عمر مفید ابزار برش دستگاه TBMا……………………………………………………………. 141
عمر مفید ابزار برش دستگاه TBMا…………………………………………………………….. 142
5-2- محاسبه عمر ابزار برش به روش CMSا………………………………………………….. 147
5-3 – محاسبه عمر ابزار برش به روش RMIا…………………………………………………. 150
بخش دوم ………………………………………………………………………………………..: 153
نگرشی بر حفر تونل قمرود توسط دستگاه TBM ا……………………………………………..153

فصل ششم : کلیات طرح قمرود

طرح ملی انتقال آب از سرشاخه های دز به قمرود با هدف تامین نیاز آب شرب دراز مدت شهر های گلپایگان ، خمین ، محلات ، دلیجان ، قم و همچنین تخصیص مقداری از آب مورد نیاز بخش صنعت ، طراحی شده که در قبل از حفر تونل نیاز آبی شهر های مذکور از منابع زیرزمینی و سد پانزده خرداد تامین می شد . طرح به طور کلی شامل سه قسمت، تونل های انتقال آب آبگیر ها ، سد کوچری و خط لوله آبرسانی میباشد. تونلهای انتقال شامل پنج قطعه تونل مجزا بین رودخانه های دره لکو ، دره دزدان، دره داییو انوج بوده که وظیفه این تونل ها ، هدایت آب از سرشاخه های دز به پایین دست سد گلپایگان می باشد . با توجه به تصمیم دولت برای سرعت بخشیدن به روند اجرایی آبرسانی به شهرها ی هر قسمت از طرح به طور مستقل به مناقصه گذاشته شد . همان طور که گفته شد ، تونل مزبور جهت اجرا به پنج قطعه تقسیم شده است و پیمانکاران اولیه زیر پس از انجام مناقصه انتخاب شده اند.
1- قطعه اول به طول تقریبی 9 کیلومتر توسط شرکت پیماب
2- قطعه دوم به طول تقریبی 9 کیلومتر توسط شرکت استراتوس
3- قطعه سوم و چهارم به طول 18 کیلومتر توسط قرارگاه سازندگی خاتم الانبیاء (ص) – قرب قائم- موسسه فاطر
4- قطعه پنجم به طول 9 کیلومتر توسط قرارگاه سازندگی خاتم الانبیاء(ص) – قرب قائم – موسسه فاطر

مشخصات تونل های سیستم انتقال آب ازرود خانه های فوق الذکر به حوضه قمرود در جدول ( 1-1 ) آورده شده است. در سال 1383 مرحله اجرایی تونل اصلی انوج به قمرود که تقریبا ” به طول 36 کیلومتر می باشد ، آغاز شده است .

) نحوه آرایش سگمنت های بتنی در تونل قمرود

) نحوه آرایش سگمنت های بتنی در تونل قمرود

6-1-معرفی طرح ………………………………………………………………………………….155
6-2-موقعیت جغرافیایی و حدود منطقه مورد مطالعه………………………………………… 156
6-3-هدف از انجام طرح انتقال آب قمرود………………………………………………………. 157
6-4-سابقه مطالعات…………………………………………………………………………….. 157

فصل هفتم :

بی شک یکی از پارامتر های اصلی و اساسی در طراحی و اجرای طرح ها و پروژه های کوچک و بزگ بررسی های زمین شناسی می باشد . این امر به این دلیل است که کلیه سازه های مهندسی به نوعی با زمین زیر پی و اطراف خود در ارتباط هستند و ویژگی های زمین تاثیر مستقیم بر نوع سازه ( از نظر شکل سازه ،اندازه سازه، جنس مصالح به کار رفته و …) دارد .
انجام مطالعات زمین شناسی معمولا هزینه چندانی ندارد ولی نتایج آن می تواند از عواقب بسیار خطر ناک جلوگیری کند . چه بسیار سازه هایی که در نقاط مختلف دنیا و از جمله کشور ما ایران طراحی و احداث شده اند و در آنها مطالعات زمین شناسی نادیده گرفته شده و بعدا دچار مشلات اساسی شده اند. از جمله نمونه های بارز این مدعا می توان به تونل کندوان ،تونل امامزاده هاشم و سد لار اشاره کرد . در این بخش سعی می شود شرایط زمین شنای در راستای وضعیت هیدروژئولوژی منطقه مورد بررسی قرار گرفته و ویژگی های عمومی “زمین شناسی ناحیه ای ” وضعیت چینه شناسی و به ویژه زمین شناسی ساختمانی منطقه تشریح گردد.

مطالعات زمین شناسی منطقه………………………………………………………………….. 158
7-1- مطالعات زمین شناسی عمومی …………………………………………………………….159
1-2-چینه شناسی تفصیلی مسیر تونل…………………………………………………………. 160

فصل دهم :

پیش بینی سرعت نفوز TBMدر تونل قمرود……………………………………………………… 197
1-روش کار…………………………………………………………………………………………… 198
3- شرایط زمین شناسی مسیر تونل……………………………………………………………… 204
4 – بررسی عملکرد ماشین حفر تمام مقطع در تونل قمرود توسط مدل NTH ا………………205
5- بحث و تفسیر نتایج………………………………………………………………………………. 208

فصل یازدهم:

محاسبه نرخ مصرف دیسک های برشی دستگاه TBM در پروژه قمرود……………………….. 210
11-1 – انواع دیسکهای برشی……………………………………………………………………… 211

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوازدهم:

نگهداري تونل قمرود………………………………………………………………………………… 216
2- تونل انتقال آب قمرود……………………………………………………………………………… 217
3- روش کار……………………………………………………………………………………………… 218
منابع:……………………………………………………………………………………………………..239



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان