طراحی و ساخت دستگاه اندازه‌گیری چسبناکی خاک رسی به سطح فلز و بررسی تکرارپذیری نتایج آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری زمین شناسی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد،

2 دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد یار زمین شناسی مهندسی، دانشگاه تهران

4 کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی، دانش آموخته دانشگاه تهران

چکیده

کلاگینگ (Clogging) یا انسداد یکی از مشکلاتی است که در حفاری تونل با دستگاه TBM به دلیل چسبیدن زمین‌های رسی به پیشانی برشی و ابزار تخلیه دستگاه‌ها در سطوح مختلف رخ می­دهد. مرور طرح­های ارزیابی ارائه شده و ابزار ابداعی به کار گرفته شده جهت اندازه‌گیری چسبناکی خاک و برآورد پتانسیل کلاگینگ، دستگاه جدایش پیستون را از میان روش­های پیشنهادی کارا و مستعد توسعه نشان می­دهد. در تحقیق حاضر دستگاه جدایش پیستون برای اندازه‌گیری چسبناکی خاک رسی به سطح فلز و تعیین وقوع یا عدم وقوع انسداد طراحی و ساخته شد. سپس به منظور بررسی عملکرد دستگاه و اطمینان از نتایج به دست آمده از خروجی‌های دستگاه، مقدارچسبناکی (Adhesion) بین سطوح فلزی و ماده‌های طبیعی و مصنوعی (آب، عسل، چسب‌آهن و خاک رس) اندازه­گیری گردید. نمودارهای رفتار جمعی و روش‌های آماری دقت و تکرارپذیری نتایج آزمایش‌ها را تأیید نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and manufacturing of the soil-metal adhesion assessment device and check the repeatability of the results

نویسندگان [English]

  • Amir Khabazian 1
  • Mohammad Ghafoori 2
  • Akbar Cheshomi 3
  • Younes Karami Azandariani 4
1 Ph.D. candidate, Engineering Geology, Ferdowsi University of Mashhad
3 Assistant professor, Engineering Geology, University of Tehran
4 M.Sc. of Engineering Geology, University of Tehran
چکیده [English]

The adhesion of clay minerals to metal surfaces leads to clogging of equipment during mechanized tunneling through clay-bearing formations. Among proposed methods to measure adhesion and evaluate clogging potential, Piston Separation Device is found practical and capable to be developed. The Device was designed based on literature and built in this study. Performance of test device was investigated by natural and synthetic materials (water, honey, stick and clayey soil). Statistical study confirmed accuracy and reproducibility of test results. Study of wetness effect in adhesion of Montmorillonite showed adhesion increases with decrease in moisture to twice as much Plasticity Limit (w=2PL). Also it is perceived that clogging will occur in wetness much than twice as much Plasticity Limit but in less not.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clay
  • Adhesion
  • Clogging
  • TBM
Atkinson, J.H., Fookes P.G., Miglio B.F., 2003., Destructuring and disaggregation of Mercia Mudstone during full-face tunneling, Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 36: 293-303.

Duncan, J.M., 2000. Factors of safety and reliability in geotechnical engineering. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 126(4): 307-316.

Fernández-Steeger, T.M., Post, C., Feinendegen, M., Bäppler, K., Zwick, O., Azzam, R., Ziegler,  M., Stanjek, H., Peschard, A., Pralle, N., 2008. Interfacial processes between mineral and tool surfaces – causes, problems and solution in mechanical tunnel driving. Geotechnologien Science Report 12: 46-57.

GEODATA, S.P.A., 1995. Review of alternative construction methods and feasibility of proposed methods for constructing Attiko Metro Extension of Line 3 to Egaleo: Attiko Metro S.A., 191–193.

Gill, D.E., Corthesy, R., Leite, M.H., 2005.Determining the minimal number of specimens for laboratory testing of rock properties. Engineering Geology, 78: 29–51.

Kooistra, A., 1998. Verkleving van klei in tunnel boor machines.Memoirs of the Centre of Engineering Geology in the Netherlands, 165, Delft.

Sass, I., Burbaum, U., 2008. A method for assessing adhesion of clays to tunneling machines. Bulletin of Engneering Geology and the Environment, 68:27-34.

Spagnoli, G., Stanjek, H., Fernández-Steeger, T., Feinendegen, M. Azzam, R. 2009. Modification of mechanical behavior of clays for improving TBM tunnel driving. Get Underground, Proceeding of Rock Engineering Seminar, Helsinki, pp. 217-224.

SubbaRao, K. S., Allam, M. M., and Robinson, R. G., 2002. An Apparatus for Evaluating Adhesion Between Soils and Solid Surfaces. Journal of Testing and Evaluation, 30(1): 27–36.

Thewes, M., Burger, W., 2005. Clogging of TBM drives in clay- identification and mitigation of risks, Underground space use: Analysis of the past and lessons for the future, Volume: 1-2. London.

Zumsteg, A., Puzrin, A.M., 2012. Stickiness and adhesion of conditioned clay pastes, Tunnelling and Underground Space Technology, 31: 86–96.