تاثیر ذرات ریزدانه بر روی مقدار افت مخروط اسلامپ در خاک بعمل آوری شده با فوم برای حفاری با ماشین EPB

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای زمین‌شناسی مهندسی؛ دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد؛ گروه زمین‌شناسی مهندسی؛ دانشگاه فردوسی مشهد

3 استادیار؛ گروه زمین‌شناسی مهندسی؛ دانشگاه تهران

چکیده

یک خاک ایده آل برای ماشین EPB خاکی است که پس از حفاری و ورود به اتاقک فشار، تبدیل به یک ماده پلاستیک و خمیری با قابلیت اعمال فشار به سینه کار باشد. بدیهی است که یک خاک واقعی در طبیعت به ندرت دارای چنین ویژگی هایی می باشد. بنابراین همیشه سعی می شود با تزریق فوم به مصالح جمع شده در اتاقک فشار، خاکی با خصوصیات مذکور را بدست آورد. به افزودن فوم و پلیمر به خاک، عملیات بعمل آوری می گویند. در تونلسازی با ماشین EPB رفتار خاک حفاری شده از هنگامیکه در جلوی کاترهد ماشین با فوم مخلوط می شود تا زمانیکه از نقاله مارپیچ خارج می شود بستگی به ویژگی کارپذیری خاک بعمل آوری شده دارد که معمولا با آزمایش اسلامپ ارزیابی می گردد. عواملی که بر روی کارپذیری خاک موثر هستند شامل شاخص استحکام، درصد رطوبت، مقدار ذرات ریزدانه و نسبت تزریق فوم (FIR) می باشند. هدف اصلی این مقاله بررسی تاثیر پارامترهای فوق بر روی کارپذیری خاک بعمل آوری شده با فوم می باشد. در این مطالعه، به منظور دست یافتن به یک رابطه تجربی بین دو متغیر مستقل (شامل: درصد ریزدانه و پارامترهای کمی تزریق فوم) و متغیر وابسته (مقدار افت اسلامپ) ابتدا آزمون‌های آزمایشگاهی ترکیب فوم و خاک با محتوای رطوبت 15 درصد و شاخص استحکام 75/0 تا 1 انجام شد. سپس رابطه بین متغیرهای مختلف بوسیله مدل های رگرسیون چند متغیره مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که یک رابطه معنی دار بین آنها وجود دارد و کارپذیری مناسب در شرایطی بدست می آید که مقدار ذرات ریزدانه‌ی خاک بین 25 تا 60 درصد باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Thewes, M., Budach, C, Galli, M. (2010). Laboratory tests with various conditioned soils for tunnelling with earth pressure balance shield machines. Tunnel 6.
[2]     Tarigh Azali, S., Moammeri, H. (2012). EPB-TBM tunneling in abrasive ground, Esfahan Metro Line 1. In: Phienwej, N., Boonyatee, T. (Eds.), ITA-AITES World Tunnel Congress (WTC), Bangkok, Thailand.
[3]     Tarigh Azali, S., Ghafoori, M., Lashkaripour, G., Hassanpour, J. (2013). Engineering geological investigations of mechanized tunneling in soft ground: A case study, East–West lot of line 7, Tehran Metro, Iran. Engineering Geology 166, 170–185.
[4]     بخشنده امینه، ح.، زمزم، م.، موسوی، س.ا.، طریق ازلی، ص. (1392). انتخاب مناسب‌ترین مجموعه‌ی بهسازی خاک در حفاری مکانیزه‌ی تونل خط 7 متروی تهران. مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی، دوره 2، شماره 2، صفحه 145-154.
[5]     Peron, J. Y., Marcheselli, P. (1994). Construction of the ‘Passante Ferroviario’ link in Milan. Italy. Lots 3P, 5P, and 6P: Excavation by large EPBS with chemical foam injection: Tunnelling ’94: IMM, Chapman & Hall, London, United Kingdom.
[6]     Quebaud, S., Sibai, M., Henry, J.P. (1998). Use of chemical foam for improvements in drilling by earth pressure balanced shields in granular soils. Tunnelling and Underground Space Technology 13 (2), 173–180.
[7]     Jancsecz, S., Krause, R., Langmaack, L. (1999). Advantages of soil conditioning in shield tunnelling: Experiences of LRTS Izmir. In Alten, T. and Broch, E. (Editors), ITA-AITES World Tunnel Congress (WTC), Oslo, Norway.
[8]     Williamson, G. E., Traylor, M. T., Higuchi, M. (1999). Soil conditioning for EPB shield tunneling on the South Bay Ocean Outfall. In Hilton, D. and Samuelson, K. (Editors), Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC) 1999: SME, Littleton, CO, pp. 897–925
[9]     Leinala, T., Grabinsky, M., Delmar, R., Collins, J. R. (2000). Effects of foam soil conditioning on EPBM performance. In Ozdemir, I. A. (Editor), North American Tunneling (NAT) 2000: Balkema, Rotterdam, The Netherlands.
[10]  Peña, M. (2003). Soil conditioning for sands. Tunnels Tunnelling International, Vol. 7, pp. 40–42.
[11]  Hanamura, T., Kurose, J., Aono, Y., Okubo, H. (2007). Integral studies on mechanized functions of mudding agents and the properties of muddified soils in the EPB shield tunneling technology. In Bartak, J.; Hrdina, I.; Romancov, G.; and Zlamal, J. (Editors), ITA-AITES World Tunnel Congress (WTC), Prague, Czech Republic.
[12]  Vinai, R., Oggeri, C., Peila, D. (2008). Soil conditioning of sand for EPB applications: a laboratory research. Tunnelling and Underground Space Technology 23, 308–317.
[13]  Peila, D., Oggeri, C., Borio, L. (2009). Using the slump test to assess the behaviour of conditioned soil for EPB tunnelling. Environmental & Engineering Geoscience XV (3), 167–174.
[14]  Zumsteg, R., Puzrin, A.M. (2012). Stickiness and adhesion of conditioned clay pastes. Tunnelling and Underground Space Technology 31, 86–96.
[15]  Peila, D., Picchio, A., Chieregato, (2013). Earth pressure balance tunnelling in rock masses: Laboratory feasibility study of the conditioning process. Tunnelling and Underground Space Technology 35, 55–66
[16]  Thewes, M., Budach, C. (2010). Soil conditioning with foam during EPB tunnelling. Geomechanics and Tunnelling 3 (3), 256–267.
[17]  Psomas, (2001). Properties of foam/sand mixtures for tunneling applications, University of Oxford.
[18]  Peila, D., Oggeri, C. and Borio, L. (2008). Influence of granulometry, time and temperature on soil conditioning for EPBS applications. In: Underground Facilities for Better Environment and Safety. In: Kanjlia, V.K., Ramamurthy, T., Wahi, P.P., Gupta, A.C., (Editors), ITA-AITES World Tunnel Congress (WTC), Agra, India.
[19]  Borghi, F.X. (2006). Soil conditioning for pipe jacking and tunnelling. PhD Dissertation, Cambridge University, UK.
[20]  DAUB (2010). Empfehlungen zur Auswahl von Tunnelvortriebsmaschinen. Available online atwww.daub-ita.de/uploads/media/gtcrec14.pdf.
[21]  ITA (2001). Recommendations and Guidelines for Tunnel Boring Machines (TBM). Working group n°14 - mechanized tunnelling - international tunnelling association.
[22]  Ball, R.P.A., Young, D.Y., Isaacson, J., Champa, J., Gause, C. (2009). Research in soil conditioning for EPB tunneling through difficult soils. In: Almeraris, G., Mariucci, B. (Eds.), Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC), Las Vegas, USA, pp. 320–333.
[23]  BTS (2005). Closed-Face Tunneling Machines and Ground Stability. British Tunneling Society (Closed-Face Working Group) in association with the Institution of Civil Engineers: Thomas Telford Publishing, London (77 pp.).
[24]  ASTM D422 (2007). Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soil.
[25]  ASTM C143 (2003). Standard test method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete.
[26]  Peila, D., Oggeri, C., Vinai, R. (2007). Screw conveyor device for laboratory tests on conditioned soils for EPB tunneling operations. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE 133, pp. 1622–162.