مقایسه روش‌های حفاری تونل در محیط‌ عمیق آبرفتی، مطالعه موردی " قطعه شماره یک تونل انتقال آب گلاس"

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته‌ی کارشناسی ارشد؛ تونل و فضاهای زیرزمینی، بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد؛ گروه مکانیک سنگ، بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در عملیات احداث تونل‌ها و فضاهای امن زیرزمینی همواره چالش‌ها و مشکلات متعددی وجود دارد که اغلب روند پیشرفت کار را با کندی یا توقف مواجه می‌سازد. یکی از این چالش‌ها حفاری در زمین‌های سست بوده که در مناطق آبدار و در لایه‌های خاص، ساختاری ویژه را به وجود می‌آورد. لذا در چنین شرایطی آگاهی از روش‌های مناسب جهت بهبود وضعیت زمین و روش‌های حفاری مناسب به منظور دستیابی به حداکثر ایمنی و بازدهی عملیات بسیار حائز اهمیت است. در این تحقیق حفاری تونل انتقال آب گلاس در بخش آبرفتی مسیر مطالعه شده است. مطالعات انجام شده حاکی از آن است که محدوده‌ی مورد مطالعه، جز مناطق پر خطر محسوب می‌شود. وضعیت پایداری این تونل در اجرای روش‌های NATM، EPB TBM و ADECO–RS مورد بررسی قرار گرفته است. طراحی تونل و شرایط پروژه با استفاده از نرم‌افزار FLAC3D انجام شده است. در روش EPB پایداری سینه‌کار با استفاده از روش عددی و روش‌های تحلیلی جانسز و استینر و کواری و آنگونستا مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به تطابق بسیار خوب نتایج در هر دو روش و به خصوص روش کواری و آنگونستا، مقدار فشار سینه‌کار 13 بار در شرایط فعلی پروژه باعث کنترل مناسب ناپایداری‌ها خواهد شد. در ادامه مقدار نیروی پیشران دستگاه برای پیشروی در آبرفت عمیق پروژه MN826/105 محاسبه شده است. با توجه به پیش‌محدودیت‌های اعمال شده در جلوی سینه‌کار در روش ADECO–RS تونل به لحاظ پایداری در مقایسه با روش NATM وضعیت بهتری دارد. سیستم‌ نگهداری پیشنهاد شده در تونل، در برابر نیروهای مخرب از مقاومت کافی برخوردار است. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده از اجرای سه روش فوق و قرارگیری تونل در محیط آبرفتی ضخیم اجرای تونل به روش ADECO-RS نسبت به روش‌های بررسی شده مناسب‌تر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of Tunnel Excavation Methods in Deep Alluvial Deposit, Case Study: Part No. 1 Water Conveyance Tunnel of Glass

نویسندگان [English]

  • A. Rezai 1
  • M. Ahmadi 2
1 Graduated in the field of Tunnel and Underground Spaces; Tarbiat Modares University
2 Professor in Rock Mechanics; Mining Engineering Department, Engineering Faculty, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

Excavation of tunnels and construction of underground safe facilities are always faced with numerous challenges and problems that often hinder or stop the work progress. Excavation of loose media is such a challenge which creates a special structure in weak strata. Therefore, in such conditions, it is important to be aware of proper method for improving the condition of the ground and the excavation methods in order to achieve the maximum safety and operational efficiency. The present study aimed to investigate excavation method of Glass water transmission tunnel in the alluvial section of the path.The present study aimed to investigate excavation method of Glass water transmission tunnel in the alluvial section of the path. The stability of this tunnel has been investigated during the implementation of NATM, EPB, TBM and ADECO-RS excavation methods. Studies have shown that the study field is a high-risk area. Excavation of the tunnel was studied through the ADECO-RS method. The tunnel and the project conditions were designed using the FLAC3D software. With regard to the pre-constraints imposed on the face, the obtained displacements were within an acceptable range. On the other hand, the predicted support systems in the tunnel have the capacity to withstand the loads and moments. Therefore, implementation of the ADECO-RS method is recommended in deep alluvial condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Comparison of Excavation Methods
  • Glass Tunnel
  • Deep Alluvial Deposit
  • NATM Method
  • EPB Method
  • ADECO-RS Method
ACI Committee 318. (1989). Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI318-89) and Commentary (318R-89). Detroit: American Concrete Institute.

Alvarez, L., Sjöberg, J., Eriksson, M., Bertilsson, R., & Mas Ivars, D. (2016). Tunnelling and Reinforcement in Heterogeneous Ground – A Case Study. Ground Support Conference. Luleå, Sweden.

Anagnostou, G., & Kovari, K. (1997). Face Stabilisationin Closed Shield Tunnelling. Rapid Excavation and Tunnel Construction, Las Vegas.

Bodagh Abadi, S., Zare, S., Akhondi, M., & Moadikhah, A. (2011). Determination of Face Pressure in Tunnels Excavation with EPBS Using Numerical Method, Case Study Subway Line 7 of Tehran. The First Asian Conference and the 9th National Tunnel Conference. Tehran.

Carranza – Torres, A., & Diederichs, M. (2009). Mechanical Analysis of Circular Liners With Particular Reference to Composite Supports. for Example, Liners Consisting of Shotcrete and Steel Sets. Tunnelling and Underground Space Technology 24, 506-532.

Coulter, S., & Martin, C. (2006). Effect of Jet-Grouting on Surface Settlements Above the Aeschertunnel, Switzerland. Tunnelling and Underground Space Technology 21, 542-553.

Eshraghi, A. (2014). Determination of Face Pressure in Tunnel Line No.3 Tehran Metro Using Probabilistic Analysis Method. M.Sc. Thesis, Shahrood University of Technology.

Hasanpour, R. (2014). Advance Numerical Simulation of Tunneling By Using a Double Shield TBM. Computer and Geotechnics 57, 37-52.

Hasanpour, R., Rostami, J., & Barla, G. (2015). Impact of Advance Rate on Entrapment Risk of a Double Shield TBM in Squeezing Grounds. Rock Mechanics and Rock Engineering 48(3), 1115-1130.

Hasanpour, R., Rostami, J., & Onver, B. (2014). 3D Finite Difference Model for Simulation of Double Shield TBM Tunneling in Squeezing Grounds. Tunnelling and Underground Space Technology 40, 109-126.

Hasanpour, R., Rostami, J., & Ozcelik, Y. (2016). Impact of Overcut on Interaction Between Shield and Ground in the Tunneling With a Bouble-Shield TBM. Rock Mech Rock Eng 49, 2015-2022.

Hasanpour, R., Rostami, J., & Sohrabian, B. (2016). Prediction of Face Pressure and Require Thrust Force Within TBM Tunneling Through Alluvial Ground. 2th International Confrance on Tunnel Boring Machines in Difficult Grounds (TBM Digs Istanbul). Istanbul.

Imen Sazan Consulting Engineers. (2013). Report of Entrance Tunnel Engineering Geology. Tehran.

Itasca Consulting Group. (2005). FLAC3D User’s Manual. Minneapolis: Itasca Consulting Group.

Jancsecz, S., & Steiner, W. (1994). Face Support for a Large Mix-Shield in Heterogeneous Ground Conditions. Tunnelling 94, Conf. Proc., Inst. of Mining and Metallurgy and British Tunnelling Society, (Pp. 531-549). Chapman And Hall, London.

Kitchah, F. (2015). 3D Numerical Study of Tunnel Advance Core Reinforcement. Jordan Journal of Civil Engineering, Volume 9.

Lunardi, P. (2008). Design and Constraction of Tunnels. Springer.

Lunardi, P., Bindi, R., & Cassani, G. (2014). The Reinforcement of the Core-Face: History and State of the Art of the Italian Technology That Has Revolutionized the World of Tunnelling. Some Reflections. Proceedings of the World Tunnel Congress 2014 – Tunnels for a Better Life. Foz Do Iguaçu, Brazil.

Lunardi, P., Cassani, G., Gatti, M., & Zentl, C. (2010). The ADECO RS Approach and the Recent European Application Expriences.

Nozari, A., Khosravi, M., & Asghari, M. (2016). Numerical Study the Effect of Mechanical Precutting and Fiberglass on Alborz Tunnel Passing from Kandovan Fault Zone. , Volume 5, Number 1. Pp. Journal of Tunneling and Underground Spaces Engineering (TUSE), Volume 5, Number 1, 99-112.

Rezaei, A. (2017). Study of Excavation Methods and Stability of Tunnel in the Deep Alluvial, Case Study Part No.1 of Glass Water Transfer Tunnel. M.Sc. Thesis, Tarbiat Modares University, Tehran.

Rezaei, A., Ahmadi, M., Masoumi Nasab, S., & Rooh, A. (2017). Determination of Face Pressure in EPB TBM Excavation and Study of TBM Jamming in Deep Alluvial Ground Using Numerical Methods. 12th Iranian and 3rd Regional Tunnelling Conference, (Pp. 519 - 52). Tehran.

Shroff, A. (2010). Developments in Design and Execution in Grouting Practice. Indian Geotechnical Journal 40(2), 85 – 115.

Tonon, F. (2011). ADECO Full-Face Tunnel Excavation of Two 260 M2 Tubes in Clays with Sub-Horizontal Jet-Grouting Under Minimal Urban Cover. Tunneling and Underground Space Technology 26, 253–266.

Wittke, W., Pierou, B., & Erichsen, C. (2006). New Austrian Tunneling Method (NATM) Stability Analysis and Design. Geotechnical Engineering in Research and Practice.