لزوم بومی‌سازی دانش بهسازی ماشین‌های حفار تی‌بی‌ام در شرایط متنوع زمین‌شناسی ایران

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه سازه‌های زیرزمینی، شرکت مهندسین مشاور ساحل امید ایرانیان

2 دانشیار، گروه زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تهران

3 استاد، گروه زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه اصفهان

4 استادیار، گروه مهندسی مکانیک خودرو، دانشگاه علم و صنعت

چکیده

پیشینه حوزه‌های مطالعاتی مشترک مابین مهندسین مکانیک با متخصصین علوم زمین را می‌توان در شروع مباحث ترامکانیک دانست. مطالعات ترامکانیک در حیطه علوم زمین، بیشتر بر حوزه زمین‌شناسیِ نظامی (توسعه صنعت ماشین‌آلاتِ جنگی بر پایه شناخت مورفولوژی عوارض زمین‌ و نیز مباحث مکانیک خاک و سنگ) متمرکز بوده است. اما یکی از حوزه‌های صنعتیِ مشترک میان مهندسین مکانیک و زمین‌شناسان در کشور ما، فناوری تونل‌سازی مکانیزه است. طراحی و ساخت ماشین‌های حفار تی‌بی‌ام (در شرکت‌های سازنده خارجی)، بر اساس نتایج مطالعات زمین‌شناسی انجام می‌گیرد. شرایط خاص زمین‌شناسی ایران موجب شده استفاده از ماشین‌های حفار وارداتی، در پروژه‌های تونل‌سازی با چالش‌های فراوانی مواجه باشد. نقص‌های فنی و عملکرد قطعات مختلف دستگاه (و حتی میزان مواد مصرفی دستگاه: انواع روغن، گریس و...) نیز به‌طور مستقیم مرتبط با تغییرات شرایط زمین‌شناسی سازندهای مسیر پیشروی است. گاهی در حین حفاری، تغییرات ناگهانی شرایط زمین‌شناسی (وقوع مخاطراتِ پیش‌بینی نشده)، موجب می‌شود که اعضای تیم راهبری دستگاه برای ادامه روند پیشروی، ناگزیر به اِعمال تغییراتی در ساختار مکانیکی تی‌بی‌ام گردند. در این مقاله ضمن پرداختن به تجارب راهبری ماشین‌های تی‌بی‌ام در پروژه‌های «قمرود، چمشیر، بازی‌دراز و کرمان»، به ضرورت بومی‌سازی دانش در زمینه تأمین قطعات یدکی و بهسازی ماشین‌های تی‌بی‌ام پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Hassanpour, Jafar. Development of an empirical model to estimate disc cutter wear for sedimentary and low to medium grade metamorphic rocks. Tunnelling and Underground Space Technology, 75:90 – 99, 2018.

[۲] جودکی, وحید و اجل‌لوئیان, رسول. نقش شرایط زمین‌شناسی و سنگ‌شناسی سازندها در رخداد مخاطرات حفاری (مطالعه موردی تونل قمرود). فصلنامه علمی-پژوهشی علوم زمین, 25(97):151--162, 1394.

[۳] جودکی, وحید, اجل‌لوئیان, رسول, و یزدخواستی, نرگس. مقایسة نتایج برگردان دوبُعدی داده‌های مقاومت‌سنجی با شرایط زمین‏شناسی در مسیر حفاری قطعه 3 و 4 تونل قمرود. مجله انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران, 11(1):49--64, 1397.

[4] Sharifzadeh, Mostafa and Shaabani, A. Hemmati. Tbm tunneling in adverse rock mass with emphasis on the tbm jamming accident in ghomrud water transfer tunnel. 2006.

[۵] حسن‌پور, جعفر. پیشنهاد بهینه‌سازی کله حفاری ماشین S-124 پروژه چمشیر, 1391. طرح پژوهشی.

[۶] خسروتاش, محمد. امکان‌سنجی بهره‌گیری از دستگاه‌های TBM موجود در کشور با تکیه بر توان بازسازی داخلی در شرایط تحریم (مطالعه موردی: بازسازی و بهسازی TBM S124 برای پروژه تونل چمشیر, 1393. سمینار علمی کاربردی کارگروه حفاری مکانیزه انجمن تونل ایران، شرکت سابیر.

[7] Esmaeili Vardanjani, s, Hassanpour, j, Cheshomi, a, and Khosrotash, m. Predicting clogging potential of aghajari formation along chamshir water conveyance tunnel. in 11th Iranian and 2nd Regional Tunnelling Conference, Iran, 2015.

[8] Nikkhah, M., Mousavi, Seyed S., Zare, Sh., and Khademhosseini, O. Evaluation of structural analysis of tunnel segmental lining using beam-spring method and force-method (case study: Chamshir water conveyance tunnel). Journal of Mining and Environment, 8(1):111– 130, 2017.

[9] SCE (Sahel Consultant Engineers). Geological and engineering geological review of bazideraz water conveyance tunnel, 2015. SCE 4120 UNG TUN EG RP 001 D0.

[۱۰] جودکی, وحید, سهرابی بیدار, عبدالله, اجل‌لوئیان, رسول, امینی, نوید, و دیکمن, توماس. ارزیابی نتایج آزمایش پیش‌بینی‌
لرزه‌ای تونل (TSP) بر اساس شواهد زمین‌شناسی و تحلیل پارامترهای عملیاتی دستگاهِ EPB Hard Rock. مجله عملی-پژوهشی انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران, 11(2):15--31, 1397.

[11] Hassanpour, J, Rostami, J, Firouzei, Y, and Tavakoli, HR. Optimizing tbm cutterhead design for application in very strong and abrasive rocks, case study of kerman water tunnel. in Tunnels and Underground Cities. Engineering and Innovation Meet Archaeology, Architecture and Art, pp. 3803–3813. CRC Press, 2019.

[12] Saberinasr, Amir, Morsali, Massoud, Hashemnejad, Arash, and Hassanpour, Jafar. Determining the origin of groundwater elements using hydrochemical data (case study: Kerman water conveyance tunnel). Environmental earth sciences, 78(6):198, 2019.

[13] Stocklin, Jovan. Structural History and Tectonics of Iran1: A Review. AAPG Bulletin, 52(7):1229–1258, 07 1968.

[14] Dasch, Jean M and Gorish, David J. The TARDEC Story: Sixty-five Years of Innovation 1946-2010. US Army Research, Development and Engineering Command, 2012.

[15] Bekker, Mieczyslaw Gregory. Theory of land locomotion. 1956.

[16] Bekker, Mieczyslaw Gregory. Off-the-road locomotion. Research and development in terramechanics, 1960.

[17] Bekker, Mieczyslaw Gregory. Introduction to terrainvehicle systems. University of Michigan Press, 1969.

[18] Wong, J. W. Terramechanics and Off-Road Vehicle Engineering. Elsevier, 2 ed. , 2009.

[19] Drescher, Andrew and Hambleton, James. Geotechnics and terramechanics. in 58th Annual Geotechnical Engineering Conference, pp. 7–19. University of Minnesota, 02 2010.

[20] Arvidson, R.E., DeGrosse, P., Grotzinger, J.P., Heverly, M.C., Shechet, J., Moreland, S.J., Newby, M.A., Stein, N., Steffy, A.C., Zhou, F., Zastrow, A.M., Vasavada, A.R., Fraeman, A.A., and Stilly, E.K. Relating geologic units and mobility system kinematics contributing to curiosity wheel damage at gale crater, mars. Journal of Terramechanics, 73:73 – 93, 2017. Manned/Unmanned Ground Vehicles: Off-Road Dynamics and Mobility.

[21] Harmon, Russell S., Baker, Sophie E., and McDonald, Eric V. Military Geosciences in the Twenty-First Century. Geological Society of America, 01 2014.

[22] Bacon, Steven N., McDonald, Eric V., Baker, Sophie E., Caldwell, Todd G., and Stullenbarger, Graham. Desert terrain characterization of landforms and surface materials within vehicle test courses at u.s. army yuma proving ground, usa. Journal of Terramechanics, 45(5):167 – 183, 2008.

[23] Halvorson, Jonathan J, McCool, Donald K, King, Larry G, and Gatto, Lawrence W. Soil compaction and over-winter changes to tracked-vehicle ruts, yakima training center, washington. Journal of Terramechanics, 38(3):133 – 151, 2001.

[24] Shoop, S.A. Thawing soil strength measurements for predicting vehicle performance. Journal of Terramechanics, 30(6):405 – 418, 1993.

[25] Henderson, Joseph P. Dust storms and the 1980 Iran hostage rescue attempt. in Military Geosciences in the Twenty-First Century. Geological Society of America, 01 2014.

[26] Muro, Tatsuro. Drilling rate of rotary percussion drill bits and rock characteristics. Journal of Terramechanics, 25(3):191 – 199, 1988.

[۲۷] جودکی, وحید, اجل‌لوئیان, رسول, و حسن‌پور, جعفر. ضرورت بازنگری سرفصل‌های آموزشی و پژوهشی دانشکده‌های زمین‌شناسی جهت رویکرد به کاربردهای تکنولوژیکی در صنایع (با نگرش ویژه به فناوری تونل‌سازی مکانیزه). فصلنامه علمی-پژوهشی علوم زمین, 28(112):3--12, 1398.

[28] Bieniawski, Z. T. Engineering Rock Mass Classifications: A Complete Manual for Engineers and Geologists in Mining, Civil, and Petroleum Engineering. Wiley, 1989.

[۲۹] حسن‌پور, جعفر و رستمی, جمال. عملکرد ماشین‌های تونل‌بُری در سنگ سخت. نشر خرم-نشر فن, 1389.

[30] Rostami, Jamal and Ozdemir, Levent. A new model for performance prediction of hard rock tbms. in Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference, p. 793, Boston, 1997.

[31] Cerchar. Cerchar tests for the measurement of hardness and abrasivity of rocks. Centre Study Research, French Coal Industry, Document 59-73, pp. 1–10, 1973.

[32] Hassanpour, J., Rostami, J., and Zhao, J. A new hard rock tbm performance prediction model for project planning. Tunnelling and Underground Space Technology, 26(5):595 – 603, 2011.

[33] Hassanpour, Jafar, Rostami, Jamal, Zhao, Jian, and Azali, Sadegh Tarigh. Tbm performance and disc cutter wear prediction based on ten years experience of tbm tunnelling in iran. Geomechanics and Tunnelling, 8(3):239–247, 2015.

[34] Frenzel, Christian, Käsling, Heiko, and Thuro, Kurosch. Factors influencing disc cutter wear. Geomechanics and Tunnelling, 1(1):55–60, 2008.

[35] Wittke, Walter, Erichsen, C, and Gattermann, J. Stability analysis and design for mechanized tunnelling. WBI, Felsbau GmbH, Aachen, 2006.

[36] Bruland, A. Hard rock Tunnel Boring. Ph.D. thesis, The Norwegian university of Science and Technology (NTNU), Trondhein, Norway, 1998.