دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-311110220210622Numerical analysis of the blasting damaged zone in tunnel using UDECتحلیل عددی ناحیه آسیب ناشی از انفجار در تونل با نرمافزار UDEC119131234810.22044/tuse.2022.9982.1398FAمحمد حسین امیری هزاوهدانشجوی کارشناسی ارشد؛ دانشکدهی مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود0000-0002-0820-285Xشکرالله زارعدانشیار؛ دانشکدهی مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهروددانیال شیریندانشجوی کارشناسی ارشد؛ مهندسی معدن، دانشگاه تهرانJournal Article20200928Despite many improvement in the underground construction by mechanized methods and the whole section, the drilling and blasting still plays an important role in the construction of tunnels and mines. In addition to various advantages such as flexibility and low capital cost, this method also has disadvantages, one of which is the expansion of the blast damage zone around the underground structure, which leads to increased joints and cracks in the surrounding environment and consequently reduced resistance and increased permeability also In some cases land subsidence occurs . Various factors affect the damage zone. Various methods such as measurement, experimental and modeling methods are available to investigate these factors. In this paper, numerical modeling has been done for three different state of drilling a. In addition to a brief mention of different factors affecting the damage zone, it is determined that the maximum impact on the damage area is related to tensile strength and cohesion of rock. In addition, the effect of rock geological strength index (GSI) has been investigated as one of the important factors in recognizing rock mass and the effect of reducing the damage area with increasing GSI has been observed.با وجود پیشرفتهای فراوان در احداث سازههای زیرزمینی به روشهای مکانیزه و تمام مقطع همچنان روش چالزنی و انفجار در احداث تونل ها و معادن نقش بسزایی دارد. این روش علاوه بر مزایای گوناگون مانند انعطافپذیری و هزینه سرمایهای پایین معایبی نیز دارد که یکی از آنها گسترش ناحیه آسیب ناشی از انفجار در اطراف سازه زیرزمینی است که منجر به افزایش درزه و ترک در محیط اطراف و بالتبع کاهش پایداری و افزایش تراوایی و در مواردی نشست زمین میشود.عوامل مختلفی بر ناحیه آسیب ناشی از حفاری موثر است. روشهای مختلفی مانند روش اندازهگیری، تجربی و مدلسازی برای بررسی این عوامل موجود است. در این مقاله مدلسازی عددی برای سه حالت مختلف از حفاری صورت گرفته است و علاوه بر ذکر اجمالی عوامل مختلف موثر بر ناحیه آسیب ناشی از حفاری، مشخص میشود بیشترین تاثیر بر روی ناحیه آسیب مربوط به مقاومت کششی و چسبندگی ذاتی سنگ است. علاوه بر آن تاثیر شاخص مقاومت زمین شناسی سنگ (GSI) به عنوان یکی از شاخصههای مهم در شناخت توده سنگ مورد بررسی قرار گرفته است و تاثیر کاهش ناحیه آسیب با افزایش GSI مشاهده شده است.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-311110220210622Numerical modeling of the effect of different attenuator elements on reducing the energy of shock waves in the soil environmentمدلسازی عددی تأثیر جنس مستهلککننده در کاهش انرژی امواج ضربهای در محیط خاک133149235910.22044/tuse.2022.10959.1421FAسینا فرجیاندانش آموخته کارشناسی ارشد؛ پدافندغیرعاملمحمدیاسر رادان کوهپائیاستادیار؛ مجتمع دانشگاهی پدافندغیرعامل، دانشگاه صنعتی مالک اشتر0000-0003-3121-7184سیداحمد حسینیاستادیار؛ مجتمع دانشگاهی پدافندغیرعامل، دانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20210704Structures with different shapes or materials show different behaviors against shock waves, and a correct understanding of the structure's performance against these waves can be useful and effective in choosing the appropriate shape of materials. In this study, the amount of energy reduction of impulsive mechanical waves on the attenuator elements with different materials and different thicknesses has been investigated. Attenuator elements that have been considered in the world today and have shown good results have been modeled. The soil model employed was chosen from the U.S. Army TM 5-855-1 soil classification as Type 5, i.e., highly saturated clay.<br />With the increasing development of software and hardware facilities in recent decades, the use of finite element software in solving engineering science problems has made significant progress. Like ABAQUS, FLAC and ANSYS software. For example, ABAQUS software compared to other similar finite element software, due to its explicit and implicit solution procedures, has advanced and diverse behavioral models for different materials such as metals, rubber, concrete, soil, stone, fluids and ability to quick development of models with complex geometry. Therefore, in the past few years, this software has attracted the attention of many researchers.<br />One of the important results in this study is effect of Geofoam in reducing by 60% and Auxetic sandwich panel in reducing by 50% of the emitted wave energy in the soil. One of the innovative aspects of this project is the study of the effect of new materials. Another aspect of innovation compared to previous studies is the study of all these effects is in a composite environment, such as the earth, which is composed of different components such as rock and soil. Each of these components, due to their parameters and properties, have an effect on the propagation of mechanical waves and cause differences.سازهها با شکل، جنس یا مصالح مختلف، رفتارهای متفاوتی در برابر امواج ضربهای از خود نشان میدهند و درک صحیح عملکرد سازه در برابر این امواج میتواند در انتخاب شکل مناسب مصالح، مفید و مؤثر واقع شود. در این مطالعه، بررسی میزان کاهش انرژی امواج مکانیکی ضربهای، بر روی سازه مستهلک کننده با جنسهای متفاوت و با ضخامت مختلف بررسی شده است. مستهلک کنندههایی که امروزه در دنیا مورد توجه قرار گرفته و نتایج مطلوبی داشتهاند، مدلسازی شدهاند. خاک مورد استفاده در این مدلسازی، نوع 5 در دستهبندی کد TM 5-855-1 ارتش آمریکا ، میباشد. مدلسازی با نرمافزار آباکوس انجام شده است که نسبت به سایر نرمافزارهای اجزاء محدود مشابه، به دلیل داشتن رویههای حل صریح و ضمنی، و دارا بودن مدلهای رفتاری پیشرفته برای مواد مختلف، محبوب است. از نتایج مهم بدست آمده میتوان به تأثیر مستهلک کننده ژئوفوم در کاهش60 درصدی و ساندویچ پنل آگزتیک در کاهش 50 درصدی انرژی موج منتشر شده در خاک، اشاره نمود. از جنبههای نوآورانه این تحقیق میتوان به بررسی میزان اثر مصالح نوین اشاره کرد. یکی دیگر از جنبههای نوآوری نسبت به مطالعات گذشته، بررسی همه این آثار در محیط ترکیبی مانند زمین است که از اجزای مختلف یعنی سنگ و خاک تشکیل شده است. این اجزاء هر کدام به واسطهی پارامترها و خاصیتهایی که دارند تأثیر خود را در انتشار امواج مکانیکی گذاشته و باعث ایجاد تفاوتها میشوند.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-311110220210622Predicting the performance of roadheader in tunnel excavation using teaching learning based optimization algorithm and firefly algorithm-A case studyپیشبینی عملکرد ماشین حفار بازویی در حفر تونل با استفاده از الگوریتم کرم شبتاب و الگوریتم مبتنی بر آموزش و یادگیری- مطالعه موردی151166229210.22044/tuse.2021.11010.1423FAهادی فتاحیدانشیار؛ دانشکدهی مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک0000-0001-6427-0534حسین قائدیدانشجو؛ دانشکدهی مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراکفرشاد ملک مجمودیدانشجو؛ دانشکدهی مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراکJournal Article20210724Roadheader machine is one of those machines that have high drilling capability in rocks with low to medium strength. Hence they are widely used in underground excavations. Estimating the performance of roadheader machine is one of the main and important issues in estimating the approximate project completion time as well as project costs. Therefore, the purpose of this paper is to propose intelligent forecasting models for estimating the performance of roadheader machine by two intelligent methods (the firefly algorithm (FA) and the Teaching-learning based optimization algorithm (TLBO)) and using a database (a case study). Is. In these models, the Schmidt hammer rebound values and the rock quality degree (RQD) are used as input parameters and the cutting rate of the roadheader is used as the output parameter. Finally, to evaluate the accuracy of the models and modeling, the indices of square correlation coefficient (R2), variance account for (VAF), root mean square error (RMSE) and mean square error (MSE) have been used. The results indicated that the two models have strong potentials to estimate roadheader performance with high degrees of accuracy and robustness.ماشین حفار بازویی از آن دسته از ماشینهایی میباشند که قابلیت حفاری بالایی در سنگهایی با مقاومت کم تا متوسط را دارا میباشند. از این رو به طور گسترده در حفریات زیرزمینی مورد استفاده قرار میگیرند. تخمین عملکرد ماشین حفار بازویی یکی از موضوعات اصلی و مهم در تخمین تقریبی زمان اتمام پروژه و همچنین هزینههای پروژه به حساب میآید. به همین منظور هدف از نگارش این مقاله پیشنهاد مدلهای پیشبینی هوشمند برای تخمین عملکرد ماشین حفار بازویی بوسیلهی دو روش هوشمند الگوریتم کرم شبتاب (FA) و الگوریتم مبتنی بر آموزش و یادگیری (TLBO) و با استفاده از یک پایگاه داده (یک مطالعه موردی) است. در این مدلها از مقادیر واجهشی چکش اشمیت و شاخص کیفیت تودهسنگ (RQD) به عنوان پارامترهای ورودی و از نرخ برش ماشین حفار بازویی به عنوان پارامتر خروجی استفاده شده است. در پایان برای ارزیابی دقت مدلها و مدلسازی از شاخصهای ضریب همبستگی مربع (R2)، شمول واریانس (VAF)، جذر میانگین خطای مربع (RMSE) و میانگین خطای مربع (MSE) استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده در این مقاله و همچنین اعتبارسنجی مدل ایجاد شده، مقادیر پیشبینی عملکرد ماشین حفار بازویی توسط الگوریتمهای بهینهسازی مبتنی بر آموزش و یادگیری و کرم شبتاب با مقادیر واقعی بسیار نزدیک بوده و از خطای کمی برخوردار است. بنابراین از مدل ایجاد شده میتوان برای عملکرد ماشین حفار بازویی در شرایط زمینشناسی مشابه دیگر استفاده کرد.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-311110220210622Evaluation of the effect of injection pressure on Surface Settlement in Excavation with Earth Pressure Balanced Shield Machine (Case study: Tabriz Metro Line 2)ارزیابی تأثیر فشار تزریق بر نشست سطح زمین در حفاری با دستگاه EPB (مطالعه موردی: خط 2 متروی تبریز)167182238210.22044/tuse.2022.11221.1428FAروح اله امجدیدانشآموختهی کارشناسیارشد؛ دانشکدهی مهندسی معدن، دانشگاه زنجانفرهاد صمیمی نمیندانشیار؛ دانشکده مهندسی دانشگاه زنجان، گروه مهندسی معدنhttps://orcid.org/00حمید چاکریدانشیار؛ دانشکده مهندسی دانشگاه صنعتی سهند، گروه مهندسی معدنمحمد متین روحانیدانشجوی کارشناسیارشد؛ دانشکدهی مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر0000-0001-6477-4230Journal Article20210921Earth Pressure Balance Machines (EPB) were used to excavate the Tabriz metro line 2. A critical section of the tunnel Has modeled in this study. The model has been verified by the monitoring data using the installed instruments on site. In addition, some crucial operational parameters of the Earth Pressure Balance Tunnel Boring Machine (EPBM) have also been studied to determine their effect on ground deformation and subsidence during tunnel excavation. Tunneling in shallow urban areas and on soft ground is always associated with risks that can have unpleasant consequences if ignored. Tunnel excavation removes a mass of soil and rock, leading to significant changes in strength around them, and causing the Earth to move. The tunnel has been excavated in a shallow soil environment; these effects will transfer to the ground. An earth pressure balance shield (EPB) is one of the most suitable methods to control the pressure in the tunnel front, decreasing the surface subsidence by controlling this pressure. The study applied three-dimensional (3D) numerical modeling to study the effects of TBM-EPB operating parameters on the deformation and subsidence of soft soils using FlAC3D software. According to the obtained numerical results, it seems that these slurry injection pressures did not have a significant effect on the improvement of stresses. The study investigated the influence of overburden pressure, cohesion, density, and diameter on injection pressure. The results indicate that decreasing or increasing the injection pressure in environments with different parameters has little effect on vertical displacement. To investigate how geomechanical factors of the environment influence deformation of the Earth's surface, models were constructed by keeping all the parameters constant according to which, with increasing cohesion and internal friction angle, the rate of subsidence decreases. While increasing the specific gravity of the soil, the amount of vertical displacements increases.با توجه به حساسیت فضای شهری، حفر تونل با عمق کم، به دقت و توجه بسیاری نیازمند است. از مهمترین نکات قابل توجه در حفر این فضاها میتوان به نشست سطحی ناشی از حفر تونل اشاره کرد. در این مطالعه، به پیشبینی نشست خط 2 متروی تبریز با روشهای تجربی، تحلیلی و عددی پرداخته شدهاست. بر اساس نتایج بدست آمده، میزان نشست بیشینه در روش تجربی پک 23/8، روش تحلیلی لاگاناتان و پولوس 14/9 و روش عددی تفاضل محدود با نرمافزار FLAC3D، 17/2 میلیمتر بدست آمده که با توجه به میزان نشست قرائت شده از ابزاربندی (که برابر 16میلیمتر است) دقت نسبی روشهای عددی و تحلیلی مشخص میگردد. سپس به تأثیر تغییرات فشار تزریق بر روی نشست سطحی زمین با روش مدلسازی عددی پرداخته شدهاست. نتایج حاصل نشان داد که میزان تغییر شکل ناشی از فشار تزریق، بسیار ناچیز بوده و هدف اصلی آن، کمک به پرشدن فضاهای ایجادشده است. با بررسی سایر پارامترهای تاثیرگذار بر نشست سطحی میتوان دریافت که با افزایش فشار روباره و چگالی، میزان جابجایی قائم افزایش و با افزایش فشار جبههکار، چسبندگی و زاویه اصطکاک، مقدار جابجایی قائم کاهش مییابد. همچنین در ادامه با بررسی پارامتریک میزان نشست سطحی و فشار روباره، چگالی و چسبندگی، نمودارها و روابطی ارائهشد که بر این اساس، میزان نشست پیشبینیشده را در مدل مذکور بیان میکند.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-311110220210622Dynamic modeling and sensitivity analysis of tunnel boring of the whole section system to manage tunnel projectsمدلسازی پویا و تحلیل حساسیت سیستم حفاری مکانیزه تمام مقطع جهت مدیریت پروژههای تونلی183197231810.22044/tuse.2022.11226.1430FAمحمود جهانبانیمدیر برنامهریزی و کنترل پروژه؛ پروژه خط 2 و 3 قطار شهری شیرازکیانوش پیکریمسوول فنی؛ پروژه خط 2 قطار شهری شیرازمحمد ستوده پورمسوول پیمان و رسیدگی؛ پروژه خط 2 قطار شهری شیرازJournal Article20210923Today, the use of tunnel boring machines to drill long tunnels under different geological conditions has become widespread. On the other hand, in tunnel projects, especially subway projects, the situation of tunnel boring due to time consuming and high cost, determines the main strategy of the project. In this research, using a systemic approach, the dynamic relationship of the factor affected by tunnel boring machines in tunnel projects has been investigated and analyzed.<br />The system in this model includes three subsystems for the production of precast concrete parts, tunnel boring machine and the process of discharging drilling materials, in this model, the data obtained from two TBM machines in a period of 3 years have been used.<br />The simulation results show the effect of tunnel boring character from factors such as drilling diameter, production rate of precast concrete parts, discharge rate of drilling pool and various problems. Finally, the model is validated and sensitivity analysis is performed on the model.<br />According to the initial input numbers of the model, the quantitative results of the model indicate that if the production rate of precast concrete parts is reduced from 12 to 7 per day, tunnel boring will be completed 40 days later and If the number of shifts of tunnel boring machines changes from 2 shifts to one shift per day, the drilling time will increase from 397 days to 823 days.<br />By changing the number of shifts from 2 to 3 tunnel boring shifts per day and increasing the number of mud trucks serviced from 55 to 75 services, the time required for tunnel boring will be reduced from 397 days to 277 days.<br />Considering the general inclusion of the model for all tunnel boring systems, by changing each of the independent variables of the model and defining different scenarios, the best possible result can be achieved for project management and project strategies can be developed based on it.امروزه استفاده از ماشینهای حفاری مکانیزه تمام مقطع بهمنظور حفاری تونلهای طویل و تحت شرایط زمینشناسی مختلف گسترش زیادی پیداکرده است. از طرفی در پروژههای تونلی و بخصوص پروژههای مترویی وضعیت حفاری مکانیزه به دلیل زمانبر بودن و هزینه بالا تعیینکننده راهبرد اصلی پروژه است. در این تحقیق با بهرهگیری از رویکرد سیستمی به بررسی ارتباط پویای عوامل متعدد تأثیرگذار بر حفاری مکانیزه در پروژههای تونلی پرداخته شده است.<br />این مدل شامل سه زیرسیستم تولید قطعات بتنی پیشساخته کارخانه سگمنت، حفاری مکانیزه توسط دستگاه حفاری مکانیزه تمام مقطع و روند تخلیه مواد حاصل از حفاری در نظر گرفتهشده و از دادههای بهدستآمده از دو دستگاه TBM در یک دوره 3 ساله استفاده شده است.<br />نتایج کلی شبیهسازی تأثیرپذیری حفاری مکانیزه از عواملی مانند قطر حفاری، نرخ تولید قطعات پیشساخته بتنی، نرخ تخلیه حوضچه حفاری، ظرفیت دپوی قطعات پیشساخته بتنی و مشکلات متعدد مؤثر بر سرعت دستگاه حفار را نشان میدهند که درنهایت نیز مدل اعتبارسنجی شده و تحلیل حساسیت بر روی مدل صورت گرفته است.<br />با توجه به اعداد اولیه ورودی مدل، نتایج کمی چند سناریو در این مدل بیان میکند که چنانچه نرخ تولید قطعات پیشساخته بتنی از 12 به 7 عدد در روز کاهش یابد حفاری مکانیزه 40 روز دیرتر به اتمام میرسید و در صورت تغییر تعداد شیفت کاری دستگاه حفاری مکانیزه از 2 شیفت به یک شیفت کاری در روز، مدتزمان حفاری از 397 روز به 823 روز میرسد و با تغییر تعداد شیفت کاری از 2 به 3 شیفت حفاری مکانیزه در روز و افزایش تعداد سرویس کامیونهای تخلیه گل حاصل از حفاری از 55 به 75 سرویس، مدتزمان موردنیاز جهت حفاری مکانیزه از 397 روز به 277 روز کاهش مییابد. البته با توجه به شمول کلی مدل جهت تمامی سیستمهای حفاری مکانیزه، با تغییر هر یک از متغیرهای مستقل مدل و تعریف سناریوهای مختلف میتوان به بهترین نتیجه ممکن جهت مدیریت پروژه موردنظر دستیافت و راهبردهای پروژه را بر مبنای آن تدوین نمود.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-311110220210622Numerical modeling of pipe splitting operations in sand and clayمدلسازی عددی عملیات لولهشکافی در ماسه و رس199214234610.22044/tuse.2022.11410.1437FAوحید غلامرضازادهدانشآموخته کارشناسی ارشد؛ تونل و فضاهای زیرزمینی، گروه مکانیک سنگ، دانشکدهی فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس،احسان طاهریاستادیار؛ گروه مکانیک سنگ، دانشکدهی فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20211122Trenchless methods are increasingly utilized to replace the worn out pipelines or to fabricate the new pipelines. The advantage of these methods is to prevent the vast amount of excavations and also to reduce damages to the adjacent facilities. The settlement of the surface area is one of the greatest concerns in trenchless methods. The pipe splitting method is a sophisticated 3D activity. In the present work, numerical modeling of pipe splitting strategy considering the expander transmission, the surrounded soil response and also geotechnical parameters have been regarded. The simulation has been carried out with Abaqus software considering the pipe spilling experimental test case profound analysis. In this research, not only have the embedded depth, the replaced pipe diameter, the type of soil, the pipe splitting machine type been evaluated, but also the blade orientation has been assessed. The results show that the bullet have more horizontal deformation and the clampbuster has more vertical deformation. The orientation of the blade determines whether the deformations are horizontal or vertical, and increasing the depth of the buried pipe causes a nonlinear decrease in surface deformations. With an increase of 400 mm in depth, the deformations have been reduced by 20 mm. As the diameter of the pipe increases, the general pattern of deformations is the same, but the values are different. Surface deformation in sand is greater than in clay. The values for sand and clay are 36 and 12 mm, respectively. The amount of lateral deformation of the sand around the pipe was also doubled.فنّاوریهای بدونحفاری به دلیل اجتناب از حفاریهای روباز و کاهش آسیب به زیرساخت های مجاور بطور گسترده ای برای راه اندازی خط لوله های جدید و جایگزینی خطوط لوله های غیراستاندارد استفاده میشوند. در طول عملیات لوله شکافی، گسترش حفره خاک و حرکتهای محوری منبسط کننده باعث ایجاد تغییرشکل سهبعدی در سطح و اطراف لوله قدیمی شده است که ممکن است سبب آسیب زیرساختهای دفنی و پیادهروهای سطحی شود؛ بنابراین الگوی جابه جایی زمین از مهمترین ملاحظات برای طراحی عملیات لوله شکافی است. در این پژوهش مطالعات عددی سهبعدی با نرم افزار آباکوس برای تجزیهوتحلیل آزمایشهای لوله شکافی انجام شده و واکنش خاک تحت تأثیر پارامترهای مختلف بررسی گردیده است. نتایج نشان داده بولت تغییر شکل افقی و کلمپبورستر تغییرشکل عمودی بیشتری ایجاد کرده اند. افقی یا عمودی بودن تغییرشکلها به جهتگیری تیغه وابسته بوده و افزایش عمق لوله مدفون سبب کاهش غیرخطی تغییرشکلهای سطحی شده است، بطوریکه که با افزایش 400 میلیمتری عمق، تغییرشکلها 20 میلیمتر کاهش یافته است. با افزایش قطر لوله الگوی کلی تغییرشکلها یکسان بوده اما مقادیر متغیری ثبت شده است. تغییر شکل های سطحی در ماسه بیشتر از رس بوده که این مقدار برای ماسه و رس به ترتیب 36 و 12 میلیمتر شده است. میزان تغییر شکلهای جانبی ماسه در اطراف لوله نیز دو برابر رس گزارش شده است.