تاثیر جهت‌داری تنش‌های محصورکننده بر نفوذ دیسک TBM با استفاده از PFC2D

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه صنعتی همدان، گروه مهندسی معدن، همدان، ایران

2 دانشجوی فوق لیسانس معدن، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران

چکیده

در این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار PFC2D تاثیر جهت‌داری تنش‌های محصورکننده بر مکانیزم خردشدگی سنگ بررسی شده است. به این منظور 5 زاویه‌داری برای تنش‌های محصورکننده وارد بر سنگ با مقاومت کششی 1/2 مگاپاسکال انتخاب شده است. مدل‌های عددی با جهت‌داری‌های 0، 30، 45، 60 و 90 درجه به ترتیب تحت تنش محصورکننده 5، 10 و 15 درصد تنش شروع ترک قرار گرفتند. دیسک‌های انتخاب شده جهت حفاری سنگ U شکل و فاصله‌داری بین آنها ثابت1a بودند.(a عرض تیغه می باشد). در نهایت از  نتایج گرفته شده می‌توان دریافت که بهینه‌ترین جهت‌داری تنش‌های محصورکننده در فاصله‌داری ثابت a1، و در جهت صفر درجه می‌باشد که باعث خردایش بهتر و ایجاد تراشه در سنگ در فضای بین دیسک‌های برنده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of confining stress directionality on the TBM disc penetration using PFC2D

نویسندگان [English]

  • Vahab Sarafrazi 1
  • Rahman Shirkavand 2
1 Academic Member, Mining Engineering Department, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran.
2 MSc Student in Mining Engineering, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

In this paper, the effect of confining pressure directionality on the rock fragmentation has been investigated using PFC2D. For this purpose five different directionality  was used, i.e. 0°, 30°, 45°,60° and 90°. Tensile strength of all models is 2.1 MPa. These models are under confining pressure of 5%, 10% and 15% of crack initiation stress. Totally 15 model were simulated. Disc cutters are U shape and its spacing was fixed (1a: a, is cutter width). The result shows that the optimum directionality for confining pressure is when its angularity is 0°.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PFC2D
  • directionality
  • tensile strength
  • confining stress
  • disc spacing

سرفرازی، و.، میخک بیرالوند، ن.، 1395. مطالعه تاثیر نسبت مقاومت کششی به فشار محصورکننده بر نفوذ دیسک u  شکل TBMتوسط روش اجزای گسسته، نشریه علمی پژوهشی مهندسی معدن، دوره یازدهم، شماره23، پاییز، صفحه 33-45.

Bejari. H, Kakaie. R, Ataei .M, Khademi-Hamidi .J.2011. Simultaneous effects of joint spacing and joint orientation on the penetration rate of a single disc cutter. Mining Science and Technology (China) 21:507–512.

Bejari.H , Khademi Hamidi.J.2013. Simultaneous Effects of Joint Spacing and Orientation on TBM Cutting Efficiency in Jointed Rock Masses. Rock Mech Rock Eng 46:897–907.

Grandori R, Jaeger M, Antonini F, Vigl L. 1995. Evinos-Mornos Tunnel, Greece—construction of a 30 km long hydraulic tunnel in less than three years under the most adverse geological conditions. Proceedings of the RECT, San Francisco, Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. p. 747–67.

Gong, Q.M., Jiao, Y.Y., Zhao, J., 2006. Numerical simulation of influence of joint spacing on rock fragmentation by TBM cutters. Tunneling and Underground Space Technology 21 (1), 46–55.

Hongsu Ma, 2011. Numerical study of the effect of confining stress on rock fragmentation by TBM cutters, State Key Laboratory of High- Efficient Mining and Safety of Metal Mines, Ministry of Education, University of Science and Technology Beijing, Beijing, 100083, PR China.

Jung-Woo Cho, Seokwon Jeon, Sang-Hwa Yu, Soo-Ho Chang,2010. Optimum spacing of TBM disc cutters: A numerical simulation using the three-dimensional dynamic fracturing method. Tunnelling and Underground Space Technology 25: 30–244.

Liu, H.Y., Kou, S.Q., Lindqvist, C.A., Tang, C.A., 2002. Numerical simulation of the rock fragmentation process induced by indenters. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science 39, 491– 505..

Ramamurthy T. 1993. Strength and modulus responses of anisotropic rocks, comprehensive rock engineering, vol. 1. UK: Pergamon Press,. p. 313–29 [Chapter 13].

Seung-Joong Lee, Sung O. Choi.. , 2009.  Numerical Analysis on Fragmentation Mechanism by Indentation of Disc Cutter in a Rock Specimen with a Single Joint. TUNNEL & UNDERGROUND SPACE, Vol. 19, No. 5, pp. 440-449.