وبلاگ

، تاریخچه و اهداف حفر سازه های زیر زمینی و تونل:
با پیشرفت تكنولوژی در عرصه های مختلف، فن تونل سازی نیز از این امر مستثنی نبود و تحولات عمده
ای در آن صورت گرفت، هر چند كه هنوز هم روش های سنتی كاربرد وسیعی در این زمینه دارند ولی این
حالت نیز بدلیل استفاده از ماشین آلات جدید و تلفیق این روشها با روش های بهسازی و حتی با روش های جدید
میسر و باعث كارآمدتر شدن این روشها به ویژه در تونلهایی با مقاطع بزرگ گردیده است.
برای طراحی و نیز حفر تونل ها می بایست اول به اهداف حفر تونل بپردازیم و سپس با مطالعه و بررسی
كلیه روش های تونل زنی و نگهداری آنها ، تونل ها را طراحی و سپس به حفر آنها بپردازیم .
برخی از نكاتی كه بطور كلی می توان در ارتباط با تونل سازی بدان اشاره كرد با توجه به محدودیت زمان
ایستایی، بشرح زیر می باشد:
شكل مقطع تا حد ممكن حالت بیضوی داشته باشد، نصب نگهداری باید سریعا به منظور حداقل رساندن
حركات توده در برگیرنده تونل انجام گیرد. پایداری جبهه كار ، بررسی و اقدامات لازم برای نگهداری صورت
گیرد. در هر بخش از مراحل حفاری، حلقه شاتكریت مسلح باید سریعا كامل و بسته شود و در صورت امكان
برای مقاطع بزرگ كه به چند بخش تقسیم می شوند، توصیه شده كه حفر گالری ها بطور متقارن انجام شود ،
به این ترتیب توزیع تنش مجدد در لاینینگ و توده در برگیرنده به آرامی و بدون مشكل صورت می پذیرد .
در ایران از چند هزار سال پیش ، به منظور استفاده از آب های زیرزمینی ، تونل هایی موسوم به قنات

حفر می شده است . قنات یكی از ابتكارات شگفت انگیز ایرانیان است كه بر كشاورزی و آبیاری فلات ایران از
یک سو و از دیگر سو در شكوفایی تمدن و فرهنگ ایران تأثیر ماندگار داشته است . طول بعضی از این سازه
های زیرزمینی كه نوعی تونل های انتقال آب به حساب می آیند به 70 كیلومتر و یا بیشتر نیز می رسد .
تعداد قنات های ایران بالغ بر 50000 رشته برآورد شده و جالب توجه آن است كه این قناتهای متعدد طویل و
حساس از لحاظ جهت و شیب با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند . موقعیت جغرافیایی كشور ایران شرایط
ویژه اقتصادی را بوجود آورده كه لزوم ایجاد شبكه های حمل و نقل كارا ، مناسب و استاندارد را ایجاب می
كند در صورتی كه این شرایط و امكان استفاده از هر یک به عنوان فرصتی مناسب جهت توسعه حمل و نقل
3
كشور را دركنارجغرافیای كوهستانی ایران مورد توجه قراردهیم , به نیاز فوق العاده كشور به حفر تونل های
آب ، راه و راه آهن پی برده می شود . در قرن حاضر ، پیشرفت تكنولوژی از یک سو و افزایش روز افزون
جمعیت و نیاز آن به خدمات بیشتر از سوی دیگر ، باعث افزایش درخواست برای فضاهای عمومی شده است .
از مهمترین نقش های این خدمات ، شبكه راه های درون شهری است .
بطور كلی تونل ها با توجه به اهداف آنها به انواع زیر تقسیم می شوند :
1- تونل های معادن : به منظور دسترسی ، شناسایی و استخراج ماده معدنی
2- تونل های خدماتی : این تونل ها از خیابان های اصلی عبور می كند و برای عبور كابل های برق ،
تلفن و …. ، لوله های فاضلاب ، گاز و …..
3- تونل های ارتباطی : تونل های راه آهن ، مترو ، راه و …
4- فضاهای زیرزمینی : كه به منظور الف ) احداث تاسیساتی از قبیل استخر ، مجموعه های ورزشی و …
ب ) احداث نیروگاه در زیرزمین و انبارها از قبیل نیروگاه برق ، پناهگاه های جنگ ، انبار مواد سوختی ،
نیروگاه اتمی (نروژ ، سوئد ، سوئیس و فرانسه) و …

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته معدن با عنوان : عوامل مؤثر بر نرخ نفوذ ماشین حفار تمام مقطع تونل
در ادامه مطلب می توانید صفحات ابتدایی این پایان نامه را بخوانید

 دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشكده تحصیلات تكمیلی
“M.Sc”سمینار برای دریافت درجه كارشناسی ارشد
استخراج– مهندسی معدن
عنوان :
عوامل مؤثر بر نرخ نفوذ ماشین حفار تمام مقطع تونل

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكیده:
انتخاب ماشین حفر تونل مناسب با توجه به شرایط حاكم در مسیر حفاری یكی از مهمترین فاكتورهای تعیین
كننده در موفقیت پروژه میباشد و قبل از شروع حفاری با TBM لازم است اطلاعات دقیقی از شرایط زمین بدست
آید.با آگاهی از شرایط زمین و ارزیابی صحیح نحوه عملكرد عوامل مؤثر بر كاركرد TBM میتوان تا حدود زیادی
كاركرد این ماشین در شرایط مورد نظر را پیشبینی نمود. پارامترهای بسیاری از جمله خصوصیات ماده سنگ،
خصوصیات توده سنگ، هندسه كاتر، هندسه برش، مشخصات ماشین و پارامترهای اجرایی را میتوان در نرخ نفوذ
ماشین حفار مؤثر دانست.

قدمه، تاریخچه و اهداف حفر سازه های زیر زمینی و تونل: با پیشرفت تكنولوژی در عرصه های مختلف، فن تونل سازی نیز از این امر مستثنی نبود و تحولات عمده ای در آن صورت گرفت، هر چند كه هنوز هم روش های سنتی كاربرد وسیعی در این زمینه دارند ولی این

 حالت نیز بدلیل استفاده از ماشین آلات جدید و تلفیق این روشها با روش های بهسازی و حتی با روش های جدید میسر و باعث كارآمدتر شدن این روشها به ویژه در تونلهایی با مقاطع بزرگ گردیده است. برای طراحی و نیز حفر تونل ها می بایست اول به اهداف حفر تونل بپردازیم و سپس با مطالعه و بررسی كلیه روش های تونل زنی و نگهداری آنها، تونل ها را طراحی و سپس به حفر آنها بپردازیم. برخی از نكاتی كه بطور كلی می توان در ارتباط با تونل سازی بدان اشاره كرد با توجه به محدودیت زمان ایستایی، بشرح زیر می باشد: شكل مقطع تا حد ممكن حالت بیضوی داشته باشد، نصب نگهداری باید سریعا به منظور به حداقل رساندن حركات توده در برگیرنده تونل انجام گیرد. پایداری جبهه كار، بررسی و اقدامات لازم برای نگهداری صورت گیرد. در هر بخش از مراحل حفاری، حلقه شاتكریت مسلح باید سریعا كامل و بسته شود و در صورت امكان برای مقاطع بزرگ كه به چند بخش تقسیم می شوند، توصیه شده كه حفر گالری ها بطور متقارن انجام شود، به این ترتیب توزیع تنش مجدد در لاینینگ و توده در برگیرنده به آرامی و بدون مشكل صورت می پذیرد. در ایران از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آب های زیرزمینی، تونل هایی موسوم به قنات حفر می شده است. قنات یكی از ابتكارات شگفت انگیز ایرانیان است كه بر كشاورزی و آبیاری فلات ایران از یک سو و از دیگر سو در شكوفایی تمدن و فرهنگ ایران تأثیر ماندگار داشته است. طول بعضی از این سازه های زیرزمینی كه نوعی تونل های انتقال آب به حساب می آیند به 70 كیلومتر و یا بیشتر نیز می رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر 50000 رشته برآورد شده و جالب توجه آن است كه این قناتهای متعدد طویل و حساس از لحاظ جهت و شیب با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند. موقعیت جغرافیایی كشور ایران شرایط ویژه اقتصادی را بوجود آورده كه لزوم ایجاد شبكه های حمل و نقل كارا، مناسب و استاندارد را ایجاب می كند در صورتی كه این شرایط و امكان استفاده از هر یک به عنوان فرصتی مناسب جهت توسعه حمل و نقل كشور را دركنار جغرافیای كوهستانی ایران مورد توجه قراردهیم، به نیاز فوق العاده كشور به حفر تونل های آب، راه و راه آهن پی برده می شود. در قرن حاضر، پیشرفت تكنولوژی از یک سو و افزایش روز افزون جمعیت و نیاز آن به خدمات بیشتر از سوی دیگر، باعث افزایش درخواست برای فضاهای عمومی شده است. از مهمترین نقش های این خدمات، شبكه راه های درون شهری است. بطور كلی تونل ها با توجه به اهداف آنها به انواع زیر تقسیم می شوند : 1- تونل های معادن : به منظور دسترسی، شناسایی و استخراج ماده معدنی 2- تونل های خدماتی : این تونل ها از خیابان های اصلی عبور می كند و برای عبور كابل های برق، تلفن و ….، لوله های فاضلاب، گاز و ….. 3- تونل های ارتباطی : تونل های راه آهن، مترو، راه و … ٣ 4- فضاهای زیرزمینی : كه به منظور الف ) احداث تاسیساتی از قبیل استخر ، مجموعه های ورزشی و … ب ) احداث نیروگاه در زیرزمین و انبارها از قبیل نیروگاه برق، پناهگاه های جنگ، انبار مواد سوختی، نیروگاه اتمی (نروژ، سوئد، سوئیس و فرانسه) و …

عوامل موثر در طراحی و انتخاب روش حفاری
مشكلات زمین شناسی خاصی در جریان حفر تونل موجود میباشند كه هر كدام تاثیر خاصی را در طراحی و
اجرای تونل دارند كه به شرح زیر می باشند :

 الف ) شیب دار بودن سطح زمین اثر تضعیف كننده ای در جریان حفر تونل دارد.
 ب ) آب شناسی
1 ج ) یكی از مشكلات عمده و بارز، انحلال در سنگ های آهكی است كه تولید حفرات یا كارست ها
را موجب می شود
و این انحراف باعث سهولت جریان آب می شود. مناطق برشی و محور تاقدیس ها مناطق متعددی برای تشكیل كارست
هستند.[1]
عوامل مختلفی كار تونل سازی را تحت تاثیر قرار می دهند. مهمترین این عوامل عبارتند از :
1- عوامل طبیعی
2- عوامل فنی و محاسباتی
3- عوامل درونی (تاثیر نوع سنگ بر حفاری)

روش استخراج جبهه كار بلند، روش قدیمی است كه از اوایل قرن هفدهم میلادی در معادن زغالسنگ
اروپا رواج پیدا كرد و به سرعت در تمام كشورهای تولید كننده زغالسنگ به استثنای ایالات متحده به كار گرفته
بتدریج مورد استفاده قرار گرفت، كاربرد روش 1 شد.از اوایل دهه 1960 به بعد كه وسایل نگهداری خود پیشرو
روشی مابین دو روش جبهه كار بلند و ، اتاق در ایالات متحده نیز رواج یافت. روش استخراج جبهه كار كوتاه
وپایه است و از مزایای هردوی این روشها بهره مند می باشد به طوری كه با به كارگیری ماشین دارای تولیدی
پیوسته بوده و با به كارگیری نگهدارنده های قدرتی محیط ایمنی را در كارگاه فراهم ساخته است[3].
ایجاد یک نگهدارنده متحرك و جدا كردن منطقه 2 وظایف عمده نگهدارنده های قدرتی، نگهداری سقف بلافاصل
تخریب از جبهه كار زغال جهت ایجاد محل كاری ایمن برای تردد افراد و ماشین زغال كن می باشد علاوه بر
این راه مفیدی نیز برای تهویه جبهه كار فراهم خواهد آمد. نگهدارنده های قدرتی در انواع مختلفی كاربرد دارند
كه شامل قاب، گوه، سپر و سپر تخریب می باشند.

وش اتاق وپایه، استخراج از طبقات فرعی و استخراج به روش كارگاه و پایه جزء روش های بدون
نگهداری می باشند. به عبارت دیگر در این روشها از وسایل نگهداری مصنوعی جهت نگهداری سقف كارگاه
تقریبا هیچ استفاده ای نمی شود. در بعضی از این روشها مانند اتاق وپایه، كارگاه و پایه و انباره ای از خود ماده
معدنی به عنوان نگهدارنده سقف كارگاه استفاده میشود اما به دلیل اینكه نگهدارنده مصنوعی در كار نیست لذا
این روش جزء دسته روش های بدون نگهداری می باشند [8].
در روش های با نگهداری، همانطور كه از نام آنها مشخص است، از یک وسیله نگهداری مصنوعی جهت
نگهداری سقف كارگاه استفاده می شود. این نگهداری به صورت پر كردن كارگاه اتخراج نیز می تواند باشد.
روش هایی از قبیل استخراج ستونی و استخراج با چوب بست كاری وسیله نگهدارنده غالب، تیرهای چوبی می
باشند كه پس از اتمام كار استخراج بازیابی نخواهند شد.در روش كندن و پر كردن كه روشی پر هزینه می
باشد(به دلیل عمل پر كردن كارگاه استخراج) كارگاه به طور مرتب و پس از استخراج هر برش در ماده معدنی، با
باطله پر میشود. این عمل به دو دلیل عمده انجام می شود: یكی نگهداری دیوارهای كارگاه و دیگری ایجاد
سكوی كاری برای انجام برشهای بعدی [9].
استفاده از روش هایی كه در آنها از روش های نگهداری پر كردن استفاده می شود از دهه های بعد از
جنگ جهانی دوم رو به كاهش گذارده است. امروزه فقط روش استخراجی كندن و پركردن به علت آنكه قابلیت
مكانیزاسیون بالایی دارد و همچنین افزایش یافتن هزینه های سایر روش های نگهداری مصنوعی (بطور نسبی) در
شرایط كاملا خاصی به كار برده میشود [8].
روش های با نگهداری در استخراج كانسارهای فلزی و غیرفلزی كاربردهایی پیدا كرده اند،ولی فقط درصد
كمی(حدود 4 درصد) از تولیدات مواد معدنی زیرزمینی با این روش ها استخراج می شوند. در كلیه این روش
ها، استخراج ماده معدنی به صورت قائم رو به بالا انجام می گیرد. به عبارت دیگر عملیات استخراج از پایین
ترین افق ماده معدنی شروع میشود وبه موازات دیوارهای ماده معدنی و به سمت بالا ادامه می یابد [8].
روش های تخریبی، كه روش هایی با تولید و راندمان بالا می باشند، عبارتند از روش جبهه كار طولانی،
روش جبهه كار كوتاه، روش تخریب در طبقات فرعی و روش تخریب توده ای. در این روش ها همراه با استخراج
ماده معدنی سقف كارگاه بلافاصله تخریب می شود و به داخل كارگاه استخراج فرو می ریزد.مهمترین عامل در
استفاده از این روش ها قابلیت تخریب سقف كارگاه می باشد. در شرایطی كه سقف كارگاه به خوبی تخریب
نشود، ممكن است كه این گونه روش ها كارایی مناسب نداشته باشند.علت این امر این است كه بارهای قائم
6
وارده بر جبهه كار پیشروی با عدم تخریب سقف افزایش می یابد و شرایطی را ایجاد میكند كه خطر بالقوه انفجار
در معدن را افزایش می دهد [8].

:
 اکتشاف مواد معدنی، زیربنای اقتصاد و صنعت هر جامعه را تشکیل میدهنـد. بشـر از همـان آغـاز
آفرینش خود و در طول تاریخ، بر حسب نیازمندیها و شناخت، از مـواد معـدنی اسـتفاده کـرده اسـت .
اکنون نیز انسان، از تمامی مواد معدنی به حالتها و شیوه های گوناگون، اقدام به اکتشاف مواد معـدنى
و بهره برداری ار آنها می نماید. به عبارت دیگر، همین مواد معدنی هستند که پاپه و اسـاس تمـدن را
تشکیل می دهند.

همان گونه که می دانیم استان تهران به دلیل ویژگی های مهم اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی، سیاسـی
و غیره در بین دیگر استانهای کشور از مقام والاتری برخوردار می باشد. بـه همـین سـبب شناسـایی و
اکتشاف مناطق دارای پتانسیل منابع معدنی در این استان همیشه از دغدغه های مهندسین اکتشاف و
زمین شناسان و متخصصان این علم بوده است. شناسایی این پتانسیل های خفته در خـاك، هـم راه را
برای استخراج و بهره گیری از این منابع ارزشمند هموار می کند و هم اینکه اگـر بـا توجـه بـه وجـود
برخی محدودیت ها نتوان عمل استخراج را انجام داد ولی در ترقی و افـزایش مقـام اسـتان در داشـتن
ذخایر معدنی نقش بسزایی دارد.
فعالیتهای زمین شناسی و اکتشافی انجام شده در استان تهران بـه الحـاظ گونـاگون نظیـر مرکزیـت،
سهولت دسترسی، نیاز صنایع اقماری استان به مواد معدنی و… در مقایسه بـا بسـیاری از اسـتانها ی
کشور در خور توجه است فعالیت های مورد نظر از دو نوع موضوعی و ناحیه ای است که مـی تـوان آن
را در دو بخش زمین شناسی و اکتشاف و به شرح زیر ساما ن داد:

1) بررسی های زمین شناسی ناحیه ای:
اگر چه بخش بیشتر مطالعات زمـین شناسـی اسـتان تهـران از نـوع موضـوعی اسـت ولـی مطالعـات
سیستماتیک مربرط به تهیه نفشه های زمین شناسی به دو مقیاس زیر است:
الف – بررسی های زمین شناسی به مقیاس 1: 250،000 :
نقشه های زمین شناسی به مقیـاس 1:250،000 بـه عنـوان اطلاعـات پ ایـه برنامـه هـای اکتشـافی و
عمرانی، با هدف شناخت خاصه های زمین شناسی به ویژه ساختار کلی و توان معدنی یک ناحیه تهیـه
می شود. تمام استان تهران با بخشی از 5 نقشه بنامهای قزوین – رشت، آمل، ساوه، تهـران و سـمنان
پوشیده می شود. بررسی های صحرایی نقشه های مذکور خاتمه یافته و در حـال حاضـر در پارهـای از
برنامه های عمرانی و بسیاری از برنامه های آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند.

به طور كلی، تعداد زیادی آلیاژهای پلاستیك-لاستیک ممكن هستند. این مطلب ناشی از این است كه تعداد
زیادی از پلاستیک ها و لاستیک های تجاری موجود می توانند با دامنه وسیعی از نسبت ها با هم آلیاژ شوند.
تركیب های مورد نظر نسبت های بیشتری از لاستیک نسبت به پلاستیک را دارا می باشند و در سال های اخیر
از نظر تكنولوژیكی جهت استفاده به عنوان ترموپلاستیک الاستومرها (TPE) مورد توجه قرار گرفته اند. آنها
می توانند خیلی از خواص لاستیک ها را داشته باشند، اما در عین حال مانند ترموپلاستیک ها فرایند شوند و
احتیاج به پخت قطعه نهایی در هنگام ساخت ندارند و لذا این یک مزیت اقتصادی قابل توجه را جهت ساخت
قطعات پیشنهاد می كند. اگرچه تعداد زیادی تركیب های آلیاژی الاستومری وجود دارند ولی تعداد نسبتا كمی
از آنها از لحاظ تكنولوژیكی مهم بوده اند و این مطلب اكثرا از آنجا ناشی می شود كه بیشتر پلیمرها حداقل از
نظر ترمودینامیكی با یكدیگر ناسازگارند. توسعه آلیاژهای پلیمری با مشكلات زیادی روبرو بوده است و یكی
از مهمترین این مشكلات عدم اختلاط پذیری مناسب اغلب پلیمرها با یكدیگر است. بعبارت دیگر هنگامی كه
پلیمرها با یكدیگر مخلوط می شوند، اجزای مخلوط تمایل به جدایی از یكدیگر دارند و هر یك، فاز جداگانه
ای را تشكیل می دهند. اگر چه این خصوصیات اختلاط ناپذیری همواره با نیروهای جاذبه فیزیكی ضعیف بین

فازها اغلب سبب ایجاد سیستمهای آلیاژی اختلاط ناپذیری می شوند كه در صورت عدم اصلاح، خواص
مكانیكی خوبی ندارند، ولی می توان با كنترل صحیح مورفولوژی فازها طی فرایند، یا استفاده از عوامل
سازگاركننده، آلیاژهایی با خواص قابل قبول بدست آورد. اگر پلیمرهای یک آلیاژ از لحاظ ترمودینامیكی
سازگار باشند، آلیاژ آنها می تواند به صورت تك فازی وجود داشته باشد و اختلاط در حد مولكولی اتفاق می
افتد. در چنین مواردی خواص آلیاژ حاصل متوسطی از از خواص دو فاز خالص است. برای مثال آلیاژ كردن
یک لاستیک با یک پلاستیک كه از لحاظ ترمودینامیكی سازگاری دارد یک تركیب با Tg بین Tg لاستیك
و پلاستیک می دهد و اساسا این Tg متوسط، نزدیک دمای اتاق است. از طرف دیگر، اگر لاستیک و
پلاستیک از لحاظ ترمودینامیكی سازگار نباشند، آنموقع آلیاژ دو فازی می شود و به هر حال دارای دو Tg نیز
خواهد بود. با گسترش روز افزون استفاده از مواد پلیمری، مسأله بازیافت آنها امروزه اهمیت بسیار زیادی پیدا
كرده است. ضایعات پلاستیكی به راحتی مجدداً جمعآوری شده و پس از گذشت مراحل سادهای ذوب شده و
دوباره محصولات دیگری از آنها ساخته میشود اما در مورد مواد الاستومری بازیافت به دلایل ایجاد شبكه
اتصالات عرضی در مرحله شكل دهی قطعات لاستیكی بسیار مشكلتر است. ضمناً قطعات لاستیكی به ویژه
تایرها مصرف بسیار زیادی دارند و ضایعات آنها (ضایعات تولید و تایرهای مستعمل) باعث آلودگی محیط
زیست میشوند. بنابراین مدتی پس از كشف فرایند ولكانیزاسیون اولین گامها در جهت بازیافت لاستیك
برداشته شد.
هدف 1-1
در به كارگیری و تحقیقات بر روی لاستیک بازیافتی در این پروژه دو هدف اصلی دنبال می شود: بهره
اقتصادی و حل مشكلات زیست محیطی. لاستیک بازیافتی جایگزین پلاستیكهای ارزان قیمت، فرشهای
اتومبیل، محصولات لاستیكی سخت، زیره و پاشنه كفش و سایر محصولات شده است. متأسفانه به دلیل سود
كم لاستیک بازیافتی، پژوهش در صنعت بازیافت به طور قابل ملاحظه ای كاهش یافته است. در حال حاضر،
دلایل اقتصادی كافی برای بهبود خواص لاستیک بازیافتی كه آنها را با پلیمرهای سنتزی قابل رقابت سازد
وجود ندارد. پس تنها عامل محرك، مسائل زیست محیطی می باشد كه تولید، بكارگیری و تحقیقات در این
زمینه را باعث می شود چرا كه در غیر اینصورت با تولید سالانه 8 میلیون حلقه لاستیک در ایران و مقدار قابل
توجه دیگری در جهان، مشكل عظیمی برمشكلات زیست محیطی ایران و جهان اضافه خواهد شد.
اگرچه افزودن لاستیک بازیافتی (Reclaimed Rubber) به پلی اتیلن خطی (LDPE) سبب كاهش در
خواص مكانیكی چون مدول و استحكام كششی می شود اما استفاده از عوامل سازگارساز و شروع كننده
رادیكالی به روش سازگار سازی غیر فعال و سازگار سازی غیر فعال توسط سازگاركننده های مختلف سبب
افزایش هر چند اندك در مدول و استحكام كششی می شود.