مقدمه:

در سالهای اخیر فضاهای زیرزمینی مخصوصاً حفر تونل در کشورمان اهمیت زیادی پیدا نموده چرا که مسئله آب به صورت یک مشکل اساسی در کشورهای خشک و کم آب مطرح می باشد، به طوریکه بعضی از تحلیل گران، جنگهای آینده را جنگ بر سر آب می دانند، به همین خاطر در کشور ما نیز، مهار آبهای سطحی سر لوحه برنامه های سازندگی قرار گرفته است. لذا تونلهای انحراف و انتقال آب بسیاری در حال انجام گرفتن است و یا در برنامه های درازمدت دولت قرار دارند.
از طرف دیگر توسعه راههای کشور (چه اتوبانهای داخل شهری و چه جاده های خارج از شهر) باعث افزایش روزافزون تونلزنی در سالهای اخیر گردیده و روش حفر مکانیزه تونیل بعنوان یکی از روشهای سریع و رایج در دنیا حائز اهمیت می باشد.
اما انتخاب غلط دستگاهها در بعضی از پروژه های موجود، گواه این مطلب است که نه تنها هیچ پارامتر کمی و کیفی درباره مشخصات این دستگاهها، اعم از نیروی لازم و توان موردنظر و … وجود ندارد تا کارفرما بتواند براساس آن طرح موردنظر را ارزیابی کند، بلکه حتی شناخت کافی نیز از انواع دستگاهها و محدوده کاری و نحوه عملکرد آنها دردست نمی باشد.
در فصل اول به معرفی و جایگاه این صنعت، مقایسه این روش با دیگر روشها، تقسیم بندی دستگاهها از دیدگاههای مختلف و معرفی دستگاههای مهم روش حفر مکانیزه پرداخته شده است.
در فصل دوم نحوه انتخاب دستگاهها و محدوده کاری آنها و خلاصه ای راجع به چگونگی تهیه پارامترهای با ارزش بحث گردیده است.
در فصل سوم علاوه بر آشنایی پارامترهای مهم و اصلی دستگاه، نحوه بدست آوردن آنها بصورت بسیار ساده بیان شده است که مشخص کردن این پارامترها دیگر مشخصات و تجهیزات دستگاه را تعیین می کند.
در فصل چهارم آزمایشهای مختلفی که در محل و یا در آزمایشگاه باید انجام گیرد تا مشخصات و پارامترهای مختلف زمین و دستگاه قابل محاسبه باشند از منابع مختلف جمع آوری شده اند.
و در فصل آخر یک پروژه در حال کار (تونل امامزاده هاشم) به عنوان طویل ترین تونل راه کشور ارائه گردیده است. کارفرمای این طرح وزارت راه و ترابری، مشاور شرکت ایران استن و پیمانکار موسسه حرا می باشد و در پایان روش اجرایی تونل امامزاده هاشم و مشکلات ناشی از حفر تونل در زمین های سست و ریزش آن ارائه گردیده است.

 

فهرست مطالب

چکیده:……………………………………………………………………………… 1
مقدمه:……………………………………………………………………………… 2

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

فصل اول

در چندسال اخیر ایجاد فضاهای زیرزمینی رشد فزاینده ای داشته است. اگر قبلاً این فضاها فقط برای مقاصد خاصی مانند معدنکاری و یا حمل و نقل در محل های صعب العبور و کوهستانی استفاده می گردید، اما امروزه به علت زندگی شهری و توسعه شهرنشینی، مشکلات تراکم و کمبود فضاهای سطحی، ایجاد سازه های زیرزمینی از توجه خاصی برخوردار شده است و کاربرد این سازه ها را در زمینه های مختلف گسترش داده است. تنوع کاربری و الزامات موجود، موجبات گسترش و رشد صنعت تونلسازی و احداث سازه های زیرزمینی را فراهم آورده است.
1-1- دسته بندی فضاهای زیرزمینی:
امروزه فضاهای زیرزمینی جهت حل مشکل حمل و نقل جاده ای بیرون و درون شهری انتقال آب، خدمات آب رسانی همگانی، ایجاد مراکز صنعتی مانند نیروگاهها، انبارها و پناهگاهها، سیستم فاضلاب، مترو، معدنکاری و موارد بیشمار دیگر، مورد استفاده قرار می گیرند.
این فضاها برحسب شیب، سطح مقطع و طول به سه دسته کلی تونلها ، چاهها و مغارها تقسیم می شوند. در جدول شماره 1-1- دسته بندی صورت گرفته برای سه نوع فضاهای ذکرشده بر مبناهای مختلف آورده شده است.

دستگاه هوای فشرده با اتاقک فشار در جلوی دستگاه.

دستگاه هوای فشرده با اتاقک فشار در جلوی دستگاه.

مقدمه:…………………………………………………………………………….. 5
1-1- دسته بندی فضاهای زیرزمینی:………………………………………………. 5
1-2- مطالعات و طراحی:…………………………………………………………….. 7
1-2-1- عملیات پیوسته………………………………………………………………: 8
مزایا:………………………………………………………………………………….. 9
معایب:……………………………………………………………………………….. 9
1-4- هزینه ها……………………………………………………………………… 10
1-5-2-1- نگهداری طبیعی:………………………………………………………… 13
1-5-2-2- نگهداری مکانیکی:……………………………………………………….. 14
1-5-2-3- نگهداری با هوای فشرده………………………………………………….: 16
1-5-2-4- نگهداری دوغابی:………………………………………………………… 18
1-5-2-5- روش متعادل نمودن فشار زمین:………………………………………. 19
1-5-3- تقسیم بندی براساس سیستم حمل مواد…………………………….: 19
1-5-3-1- نوار نقاله………………………………………………………………..: 20
1-5-3-2- نقاله زنجیری:………………………………………………………… 21
1-5-3-3- نقاله مارپیچی…………………………………………………………: 21
1-5-3-4- پمپاژ:……………………………………………………………………. 22
1-6- معرفی چند دستگاه مهم………………………………………………….. 24
1-6-1- دستگاههای تمام مقطع:…………………………………………………. 24
1-6-2- دستگاههای حفر سنگهای سخت:………………………………………… 24
1-6-3- سپرهای متعادل با فشار زمین……………………………………………….. 26
1-6-4- سپرهای ترکیبی……………………………………………………………….: 26
1-7- دستگاههای مقطعی……………………………………………………………..: 27
1-7-1- ماشینهای حفار بازویی/ بیلهای مکانیکی:………………………………….. 28
1-8- حفاری کم قطر…………………………………………………………………….: 30
1-8-1- دستگاههای حفرAVN : ا……………………………………………………….30
2- دستگاههای حفرAVT ا…………………………………………………………….: 31
1-9- تجهیزات لوله گذاری: ………………………………………………………………32

فصل دوم

از آنجایی که ویژگیهای زمین شناسی منطقه حفر از عمده ترین عوامل انتخاب دستگاه است، می توان دستگاههای حفر مکانیزه را از این حیث به دو دسته مستقل تقسیم نمود:
1- دستگاههایی که در زمین های خاکی و محیط های رسوبی کار می کنند، مانند سپر متعادل با فشار زمین و سپر دوغابی
2- دستگاههایی که در زمینهای صخره ای و سنگی کار می کنند، مانند ماشینهای حفار بازویی و ماشینهای حفار سنگهای سخت.در تعیین دامنه کاری دستگاههای تونلزنی شاید به طور قطع نتوان محدوده مشخصی معرفی نمود چرا که اکثر دستگاهها براساس ویژگیهای زمین شناسی منطقه حفر طراحی و ساخته می شود و روز به روز با پیشرفتهای موجود و احتیاجات جدید، شرکتهای تهیه کننده ماشینهای جدیدی به بازار عرضه می کنند، اما به طور کلی مراجع مختلف و شرکتهای گوناگون تقسیم بندیهایی ارائه نموده اند که نمونه ای از آن در شکل شماره 2-1 آمده است جهت انتخب دستگاه لازمست مشخصات زمین منطقه حفر، به طور دقیق شناخته شود، این شناخت منوط به اجرای روشهای استاندارد جهت تبدیل مفاهیم کیفی به مقادیر کمی است. به همین دلیل انجام برخی آزمایشها و عملیات صحرایی ضروری است.

کلیات:………………………………………………………………………………………… 34
2-1- شناسایی منطقه:……………………………………………………………………. 35
2-2- نمونه برداری (گمانه زنی):…………………………………………………………… 36
2-3- رسم نقشه های زمین شناسی و تهیه گزارش:……………………………………. 36
2-4- انجام آزمایشها و تهیه داده های مربوطه:…………………………………………….. 36
2-5- انتخاب دستگاه………………………………………………………………………….. 37
2-5-1- زمینهای خاکی و محیطهای رسوبی:……………………………………………… 38
2-6- سپرهای آبی……………………………………………………………………………: 40
2-7- سپرهای دوغابی………………………………………………………………………..: 40
2-8- سپرهای متعادل با فشار زمین:……………………………………………………….. 41
2-9- ساختار صخره ای و سنگی:…………………………………………………………… 43

فصل سوم

کلیات:
در بررسیهای نیروهای بین دستگاه و زمین، نیروهای موجود را به دو دسته عمده می توان تقسیم کرد: نیروهایی که از اطراف زمین به دستگاه وارد می شود و نیروهایی که از طرف دستگاه به زمین وارد می شوند.
از طرف زمین دو دسته نیرو به دستگاهها وارد می شود که باید بر آنها غلبه کرد. بعضی از این نیروها، نیروهای ثابتی هستند که همیشه به دستگاه وارد می شوند، مانند نیروی حاصل از آب طبقات بالایی زمین که به دیواره ها و پیشانی تونل وارد می گردد و بعضی دیگر نیروهایی هستند که در موارد خاصی به دستگاه وارد می شوند، مانند نیروی اصطکاک بین سپر و زمین که در هنگام پیشروی به دستگاه وارد می شوند.
اما در دستگاههای تمام مقطع دو نیروی عمده از طرف دستگاه به زمین وارد می شود که اساس کار حفر را تشکیل می دهد:
– نیروی فشارنده پیشانی دستگاه
– نیروی گشتاور دستگاه
3-1- نیروی فشارنده پیشانی تونل:
نیروی فشارنده دستگاه با توجه به نحوه پیشروی به طرق مختلف تأمین می شود سه روش مختلف پیشروی وجود دارد:
 روش دیوارگیر
 روش لوله گذاری
 روش اتکا به قطعات پوشش.
3-1-1- روش دیوارگیری:
در این روش که در دستگاه حفار سنگهای سخت (دستگاههای بدون سپر) استفاده می شود. دستگاه توسط دیوارگیرها به دیواره تونل اتکا کرده و بوسیله جکهای پیشروی به جلو می رود. یک چرخه پیشروی دستگاه در شکل شماره 3-1 نشان داده شده است.
گام اول: شروع حفاری- ماشین توسط دیوارگیرها محکم می شود و جک تعلیق در حالت جمع شده می باشد.
گام دوم: اتمام حفاری- ماشین همچنن توسط دیوارگیرها محکم می باشد و پیشانی دستگاه تا جای امکان به جلو پیشروی کره است و همچنان جک تعلیق جمع می باشد.
گام سوم: شروع برای برگشت به حالت شروع ماشین با جمع شدن دیوارگیرها رها می گردد و جک تعلیق باز می شود تا قسمت جلوی دستگاه را معلق نگهدارد.
گام چهارم: اتمام عملیات برگشت- ماشین همچنان در حالت تعلیق می باشد جکهای پیشروی دستگاه جمع می شوند و ماشین برای شروع چرخه پیشروی آماده می شود.

نحوه پیشروی دستگاه به روش اتکا به قطعات پوشش

نحوه پیشروی دستگاه به روش اتکا به قطعات پوشش

کلیات:……………………………………………………………………………………………….. 46
3-1- نیروی فشارنده پیشانی تونل……………………………………………………………….: 46
3-1-1- روش دیوارگیری:…………………………………………………………………………….. 47
3-1-2- روش لوله گذاری……………………………………………………………………………: 49
3-1-3- اتکا به قطعات پوشش…………………………………………………………………….: 49
3-2- نیروی گشتاور دستگاه:……………………………………………………………………….. 49
3-3- محاسبه نیروهای وارد بر دستگاه حفار:…………………………………………………….. 51
3-3-1- نیروهای وارد بر دستگاه در زمینهای خاکی:………………………………………………. 51
3-3-1-2- نیروی حاصل از وزن طبقات و آب موجود:…………………………………………………. 57
3-3-1-3- نیروی اصطکاک بین سپر و زمین………………………………………………………….. 59
3-3-1-4- نیروی اصطکاک بین سپر و قطعات پیش ساخته پوشش………………………………….. 60
3-3-1-5- نیروی مقاوم لبه برنده سپر………………………………………………………………… 61
3-3-1-6- نیروی مقاوم برش دهنده ها………………………………………………………………. 62
3-3-2- نیروهای وارد بر دستگاه، در زمینهای سنگی و صخره ای:………………………………. 63
3-3-2-1- برش دهنده های قلمی………………………………………………………………….. 68
3-3-2-2- نیروهای وارد بر برش دهنده ها:………………………………………………………… 69
3-3-2-3- عوامل مؤثر در عملکرد برش دهنده های قلمی:……………………………………….. 71
3-3-2-4- عمق نفوذ…………………………………………………………………………………..: 72
3-3-2-5- زاویه تمایل به جلو:………………………………………………………………………… 73
3-3-2-6- سرعت برش:……………………………………………………………………………….. 74
3-3-27- فاصله برش دهنده:………………………………………………………………………….. 74
3-3-2-8- محاسبه نیروها:…………………………………………………………………………….. 75
3-3-3- برش دهنده های دیسکی…………………………………………………………………. 80
3-3-3-1- عوامل مؤثر در عملکرد برش دهنده های دیسکی:……………………………………. 81
3-3-3-2- عمق نفوذ:………………………………………………………………………………….. 82
3-3-3-3- زاویه لبه برش دهنده های دیسکی………………………………………………………: 82
3-3-4-3- قطر برش دهنده های دیسکی………………………………………………………….. : 85
3-37- محدوده کاری برش دهنده های دیسکی……………………………………………………… 85
3-3-4- سرعت…………………………………………………………………………………………….: 86
3-3-5- فاصله بین برش دهنده ها:………………………………………………………………………. 86
2-3-6- محاسبه نیروها:…………………………………………………………………………………… 88

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

فصل چهارم

کلیات:
شناخت ساختار زمین شناسی منطقه حفاری، در انتخاب، طراحی و راهبری دستگاههای مکانیزه حفاری از اهمیت خاصی برخوردار است. لذا بررسی کیفی و کمی منطقه حفاری از نظر زمین شناسی جزء اقدامات مقدمات جهت حفاری است. نتایج این بررسی در انتخاب روش حفاری، نوع ماشین حفاری و تعیین امکانات و تجهیزات جانبی دستگاه مستقیماً به کار گرفته می شود.
آنچه در این قسمت می خوانید بخشی از مفاهیم مربوط به خاک و سنگ، آشنایی با آزمایش های کاربردی و مقادیر کمی جهت شناخت کلی از مکانیک خاک و سنگ است.
از آنجا که جنس پوسته زمین متشکل از دو دسته مواد است: خاک و سنگ، لذا فصل اول اختصاص به خاک و فصل دوم به تشریح آزمایشهای سنگ دارد.

4-1- خاک
4-1-1- تعاریف کلی خاک:
الف- خاک
سنگدانه های غیرسیمانی از ذرات معدنی و مواد آلی فاسد و ذرات جامدی تعریف شده اند که فضای خالی بین ذرات جامد را مایع یا گاز پر کرده است.
ب- ضریب نفوذپذیری:
ضریب نفوذپذیری خاک با دانه بندی و تراکم خاک و میزان آن ارتباط مستقیم دارد. با ریزشدن دانه های نفوذپذیری خاک نیز کاهش پیدا می کند و با متراکم شدن خاک نیز این پارامتر کاهش می یابد اما هرچه میزان اشباع خاک بیشتر باشد، میزان نفوذپذیری k افزایش می یابد.

کلیات:………………………………………………………………………………………………………. 91
4-1- خاک ……………………………………………………………………………………………………..92
4-1-1- تعاریف کلی خاک…………………………………………………………………………………: 92
4-1-3- آزمایشهای خاک……………………………………………………………………………………. 96
4-2- سنگ…………………………………………………………………………………………………. 104
4-2-1- تعاریف کلی سنگ………………………………………………………………………………..: 104
4-2-2- مغزه گیری از سنگ………………………………………………………………………………. 106
4-2-3- طبقه بندی سنگها …………………………………………………………………………………107
4-2-4- آزمایشهای سنگ………………………………………………………………………………… 113
مطالعه پروژه امامزاده هاشم:…………………………………………………………………………… 120
5-1- آتشباری……………………………………………………………………………………………..: 120
5-1-2- دستگاه حفار:……………………………………………………………………………………… 121
5-1-3- روش اجرشده جهت بازگشایی تونل در دهانه ورودی…………………………………………. 121
5-1-4- روش اجرای fore poling (پیش لوله گذاری) ………………………………………………………..122
5-2- روش اجرا:……………………………………………………………………………………………….. 122
5-2-1- روش پلکانی:………………………………………………………………………………………… 122
5-2-2- روش مستقیم:……………………………………………………………………………………… 123
5-3- مشخصات کلی سیستم حفار و لوله ها:…………………………………………………………. 124
5-5-1- چینه شناسی…………………………………………………………………………………….. 125
5-5-1-1- سازند شمشک:……………………………………………………………………………….. 126
5-5-1-2- سازند الیکا:……………………………………………………………………………………. 127
5-5-1-4- سازندهای جیرود لالون:………………………………………………………………………. 127
5-5-2- زمین ساخت……………………………………………………………………………………..: 127
5-5-2-1- گسله شمالی (قره داغ)……………………………………………………………………. 128
5-5-2-2- گسله جنوبی (مشا)……………………………………………………………………….. 128
5-6- توضیحاتی پیرامون پروژه:……………………………………………………………………… 129
5-6-1- مشکلات زمین شناسی………………………………………………………………………: 129
5-6-2- ریزش های بوقوع پیوسته و تمهیدات……………………………………………………….. 130
5-6-4- خلاصه ای از ریزش های بوقوع پیوسته در دهانه خروجی………………………………..: 132
5-6-5- تمهیدات انجام گرفته جهت مهار ریزش:……………………………………………………… 133
5-7- ایجاد دال بتنی……………………………………………………………………………………… 135
5-8- احداث تونل دسترسی (Adit)ا……………………………………………………………………. 135
منابع………………………………………………………………………………………………………..137



  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