فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

تونل‌سازی مکانیزه در سنگ سخت با چالش‌ها و ریسک‌های متفاوتی همراه است که یکی از آن‌ها مساله نرخ نفوذ ماشین حفار تمام مقطع و وقوع پدیده آسیاب‌کاری و ایجاد تراشه‌های حفاری در شرایط مختلف زمین‌شناسی و ژئومکانیکی است. در شرایطی که مقاومت سنگ زیاد و میزان درزه‌داری آن کم باشد و همچنین مقدار نیروی لازم پیشران تامین نشود، نرخ نفوذ ماشین کاهش یافته و  به جای تشکیل تراشه‌های سنگی در جبهه‌کار تونل، سنگ اصطلاحا آسیاب می‌‌شود. در این شرایط که آسیاب‌کاری نام‌گذاری شده است، تونل‌سازی با سایش و مصرف زیاد ابزار برشی و همچنین کاهش شدید راندمان عملیات حفاری همراه است. در این مقاله، مرز دو فرآیند آسیاب‌کاری و تشکیل تراشه در دو پروژه‌ای که با این پدیده مواجه بوده‌اند، بررسی می‌شود و معیاری برای تعیین حداقل نیروی نرمال در شرایط مختلف ژئومکانیکی که برای ایجاد تراشه لازم است، ارایه می‌شود. به این منظور، داده‌های مربوط به پروژه‌های تونل انتقال آب کرمان و تونل توسعه جنوبی خط 6 متروی تهران مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این راستا با مقایسه مقادیر نیروی نرمال وارد بر ابزار برشی و نرخ نفوذ حاصل، آستانه تغییر شرایط از پدیده آسیاب‌کاری به تشکیل تراشه مشخص می‌شود. نتایج حاصل نشان می‌دهد، مقدار نیروی نرمال لازم که باید از سوی تیغه برشی به توده سنگ دربرگیرنده جبهه‌‌کار تونل اعمال شود تا حفاری در شرایط ایجاد تراشه رخ دهد برای سنگ‌هایی با مقاومت فشاری متوسط، بالا  و خیلی بالا به ترتیب برابر با 130، 210 و 225 کیلونیوتن است. همچنین با بررسی داده‌های خط 6 مترو، نقش درزه‌داری در فراهم کردن شرایط تشکیل تراشه بررسی شد و نتیجه حاکی از آن بود که مرز بین آسیاب کاری و تشکیل تراشه برای سنگ‌هایی با مقاومت متوسط، می‌تواند در RQD=75 درصد باشد. همچنین مشخص شد که با عبور نرخ نفوذ از آستانه‌ای خاص، افزایش اندکی در نیروی نرمال موجب افزایش قابل ملاحظه نرخ نفوذ می‌شود که این موضوع افزایش راندمان و کاهش هزینه‌های عملیاتی را در پی دارد.