مجموعه محتوای دانشجویی، علمی و آموزشی

پروژه کارشناسی مهندسی معدن با عنوان شعاع بهینه تزریق در تونل راه آهن کوهین آماده دریافت می باشد.

مقدمه

به طور کلی حفر تونل و فضاهای زیرزمینی باعث حذف توده‌ای از خاک می شود، که منجر به عدم تعادل تنش‌ها و تلاش برای وضعیت جدیدی از تعادل می شود. این وضعیت جدید باعث بروز برخی پدیده‌ها مانند نشست در سطح زمین، تغییر در سطح ایستابی و عدم پایداری در فضاهای حفر شده می‌شود. همچنین مواردی مثل حفر تونل در محیط‌های حاوی سنگهای سست و خاک، تونل‌هایی با مقطع بزرگ و حفر تونل‌های کم عمق به تشدید عوامل ذکر شده کمک می‌کند. جهت کاهش یا از بین رفتن اثرات نامطلوب حفر تونل، لازم است تا جهت بهسازی مشخصات زمین، روشهای لازم را به عمل آوریم. یک راه حل مناسب برای بهبود مشخصات زمین تزریق با فشار می‌باشد.

تزریق دوغاب (Grouting) عمدتا جهت کنترل آب زیرزمینی می‌باشد، می توان تزریق را در حالت کلی به فرآیند تزریق سیالات که به سمت ترکها و فضاهای خالی توده سنگ سرازیر می شود تعریف کرد.

تزریق در تونل معمولا در سیستم درزه‌های سنگ از طریق تعدادی چال که در سینه کار تونل حفر می‌شود، انجام می‌شود. متداول‌ترین سیال مورد استفاده در تزریق، مخلوط آب و سیمان می باشد، که در فشار بالا به طور فشرده به سیستم‌های درزه از طریق پمپ فرستاده می شود. دوغاب می تواند در موقعیت‌های مختلف، فرمول شیمیایی خاصی داشته باشد.

به طور کلی پروسه تزریق را می توان با توجه به پروژ های متفاوت به ترتیب زیر بیان کرد.

• حفاری
• تزریق
• اندازه گیری نشت آب
• وارسی گمانه ها
• تزریق دوباره در صورت لزوم

هر کدام از پنج مرحله اصلی تزریق تحت تأثیر عواملی چون تعداد چالها، طول چالها و در طور کلی زمان آب بندی می باشد.

تزریق دوغاب(Grouting)، در شرایطی که زمین ضعیف باشد برای بهبود مشخصات زمین به کار می رود.

مشکلات زمین ضعیف و ناپایدار برای حفر تونل، با تزریق با فشار و به وسیله‌ی پر کردن ناپیوستگی‌‌ها و درزه‌ها به وسیله‌ی دوغاب با مقاومت و چسبندگی مطمئن بهبود خواهد یافت.

جهت تزریق با فشار در سنگ، ابتدا گمانه‌هایی با قطر، طول، و جهت مناسب در درون سنگ حفر می شود. (برای بستن گمانه از پاکر استفاده می کنند) سپس با استفاده از لوله و شلنگ که رابط بین پمپ و گمانه است، دوغاب را فشار زیاد به درون گمانه و در نهایت ترکها و درزه‌های سنگ اطراف گمانه می‌فرستد.

تزریق با فشار در رنج وسیعی از سنگها شامل سنگهای رسوبی ضعیف تا سنگهای گرانیتی، در فشارهای بالای استاتیک آب های زیرزمینی و همچنین در تونل های سطحی شهری قابل استفاده و کاربردی است. برای محاسبه ی کیفیت و عملکرد تونل‌زنی و همچنین تحلیل پایداری تونل چندین پارامتر خاص وجود دارد، که مهم‌ترین این پارامترها شامل این موارد می باشد: جابه‌جایی عمودی در تاج و کف تونل، جابه‌جایی افقی در دیواره، نشست در سطح زمین، بیشترین ممان خمشی بر سیستم نگهداری، بیشترین نیروی برشی و محوری بر سیستم نگهداری، زمان و هزینه. عملیات تزریق می تواند بر برخی از پارامترهای نامبرده اثرات مطلوبی بگذارد. افزایش شعاع تزریق میتواند اکثر پارامترهای نامبرده همانند میزان نشست در سطح زمین را بهبود بخشد ولی از طرف دیگر هزینه و زمان عملیات را افزایش می دهد. بنابراین پارامترهای ذکر شده را می توان در دو گروه مثبت ومنفی کلاس بندی کرد؛ پارامترهای مثبت شامل جابه جایی، نشست و بارهای وارد بر سیستم نگهداری و پارامترهای منفی شامل هزینه و زمان عملیات خواهند بود. از جنبه فنی اقتصادی پروژه ای موفق خواهد بود که بیشترین پایداری را در کمترین هزینه و زمان ممکن سازد که این امر مهم نیازمند محاسبه شعاع بهینه تزریق خواهد بود. برای نیل به این هدف در گام نخست، بعد از مدلسازی پروژه در نرم‌افزار FLAC^2D، (بر پایه روش تفاضل محدود) سعی بر محاسبه‌ی پارامترهای ذکر شده در شعاع‌های مختلف تزریق شود، و در گام بعدی با استفاده از روش VIKOR که بر پایه روش های تصمیم گیری چند معیاره بنیان نهاده شده است، شعاع بهینه‌ی تزریق انتخاب خواهد شد. بخشهای بعدی به این ترتیب خواهند بود: بخش دوم شامل معرفی پروژه است، در بخش سوم، مدل‌سازی و تحلیل عددی توضیح داده می شود. در بخش چهارم، پس از تبیین روشهای تصمیم گیری چند معیاره، شعاع بهینه‌ی تزریق انتخاب خواهد شد، و بخش پنجم شامل نتیجه‌گیری خواهد بود.

 فهرست مطالب

فصل اول (مقدمه)

فصل دوم (معرفی پروژه کوهین)

فصل سوم ( تحلیل عددی با استفاده از نرم‌افزار  FLAC ^2D )

1-3- معرفی نرم‌افزار FLAC

2-3- مشخصات تونل کوهین

3-3- نتایج حاصل از تحلیل عددی

1-3-3- جابه‌جایی قائم در تاج تونل

2-3-3- جابه‌جایی افقی در دیواره

3-3-3- جا به‌جایی قائم در کف

4-3-3- بار محوری روی سیستم نگهداری

5-3-3- بار برشی روی سیستم نگهداری

6-3-3- گشتاور خمشی روی سیستم نگهداری

7-3-3- نشست در سطح زمین

8-3-3- نتایج کلی

فصل چهارم ( تعیین شعاع بهینه تزریق با روش تصمیم‌گیری چند معیاره )

1-4- معرفی روش‌های تصمیم‌گیری چند معیاره

2-4- روش ویکور (VIKOR)

1-2-4- گامهای تصمیم‌گیری بر اساس روش ویکور

3-4- کاربرد روش ویکور در تعیین شعاع بهینه تزریق

4-4- فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی دلفی فازی (FDAHP)

5-4- مراحل ویکور جهت تعیین شعاع بهینه تزریق

1-5-4- تشکیل ماتریس تصمیم

2-5-4- تعیین بردار وزن معیارها

3-5-4- بی بعد ساختن ماتریس تصمیم گیری

4-5-4- تعیین نقطه ایده‌آل مثبت و ایده‌آل منفی

5-5-4- محاسبه مقدار سودمندی (S) و مقدار تأسف (R) برای هر گزینه

6-5-4- محاسبه شاخص ویکور (Q) برای هر گزینه

7-5-4- مرتب کردن گزینه‌ها بر اساس مقادیر S، R و Q

فصل پنجم (نتیجه‌گیری)

منابع