بررسی ومقایسه مدل‌های رایج در پیش بینی عملکرد ماشین با استفاده از داده‌های واقعی در قطعه دوم تونل انتقال آب زاگرس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 . کارشناسی ارشد زمین‌شناسی‌مهندسی، دانشکد علوم پایه، دانشگاه تهران

2 عضو هیات علمی گروه زمین‌شناسی، دانشکد علوم پایه، دانشگاه تهران

چکیده

روش‌های مختلفی برای تخمین عملکرد ماشین‌های حفر تونل (TBM) برای هر منطقه معرفی‌شده‌اند؛ بنابراین ممکن است که استفاده آن‌ها در دیگر پروژه‌ها با شرایط زمین‌شناسی متفاوت، موجب خطاهایی شود. لذا ضروری است برای هر پروژه از مدل‌هایی استفاده شود که شرایط زمین‌شناسی مشابه­ای را با پروژه دارند. در این مقاله ابتدا با استفاده از داده‌های واقعی عملکرد ماشین در پروژه تونل سازی انتقال آب زاگرس، عملکرد ماشین به‌وسیلهٔ مدل‌های رایج، پیش‌بینی‌شده است. سپس نتایج به‌دست‌آمده از مدل‌های رایج ازجمله مدل‌های تجربی NTNU، Palmestrom (1995)  و مدل تئوریک CSM را با نتایج به‌دست‌آمده از مدل Hassnpour et al. (2009, 2011) که بر اساس داده‌های پروژه‌هایی با شرایط زمین‌شناسی مشابه توسعه داده‌ شده است، مقایسه و اختلاف میان آن‌ها به‌صورت کمی تبیین گردیده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که مدل تجربی حسن‌پور و همکاران به دلیل همخوانی بانک اطلاعاتی با پروژه‌های داخلی، نتایج نزدیک‌تر به واقعیت را نسبت به دیگر مدل‌ها نشان می‌دهند. همچنین مدل‌های تجربی NTNU و RMi به دلیل در نظر گرفتن پارامترهای زمین‌شناسی مختلف به‌ویژه پارامترهای درزه‌داری توده سنگ، نتایج قابل‌قبول‌تری را نسبت به مدل CSM ارائه می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation and comparison of common TBM performance prognosis models using the actual data from the second lot of Zagros

نویسندگان [English]

  • Aliasghar Ghaedi 1
  • Jafar Hasanpour 2
  • Akbar Cheshomi 2
1 . کارشناسی ارشد زمین‌شناسی‌مهندسی، دانشکد علوم پایه، دانشگاه تهران
2 عضو هیات علمی گروه زمین‌شناسی، دانشکد علوم پایه، دانشگاه تهران
چکیده [English]

Different methods have been introduced for estimating the performance of tunneling boring machines (TBMs) for each area; therefore, their use in other projects may lead to errors in different geological conditions. Therefore, it is necessary for each project to use models that have similar geological conditions with the project. In this paper, using the actual machine data in the Zagros Water conveyance Tunneling Project, the machine's performance has been predicted by conventional models. Then, the results obtained from the common models including the empirical models of NTNU, Palmestrom (1995) and the theoretical model of CSM compared with the results obtained from Hassnpour et al. (2009, 2011) model, which has been developed based on data from projects with similar geological conditions, and the differences between them are quantitatively explained. The results of this study indicate that the empirical model of Hassanpour et al., due to the compatibility of the database with internal projects, shows the results closer to reality than the other models. Then, empirical models of NTNU and RMi provide more reliable results than CSM model due to consideration of different geological parameters, especially rock masses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zagros Water conveyance Tunnel
  • Tunnel Boring Machine
  • Empirical Models
  • theoretical model

حسن پور، ج.، 1388. بررسی تأثیرپارامترهای زمین شناسی مهندسی برعملکردماشین حفارتمام مقطع واصلاح مدل‌های پیشبینی، رساله دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

مهندسین مشاور ساحل، 1386. گزارشات زمین‌شناسی و زمین‌شناسی مهندسی تونل انتقال آب زاگرس (قطعه دوم)، منتشر نشده.

Barton, N., 2000. TBM Tunneling In Jointed and Faulted Rock. Balkema, Rotterdam, 173.

Bruland, A., 1998. Hard rock tunnel boring, vol.1-10, ph.D.thesis, Norwegian university of science and technology (NTNU), Trondheim, Norway.

Blindheim, O.T., (1979) Boreability Predictions for Tunneling. Ph.D. Thesis, Department of Geological Engineering, Norwegian Institute of Technology, p. 406.

Cheema, S., 1999. Development of a Rock Mass Boreability Index for the Performance of Tunnel Boring Machines. Doctoral Dissertation, Department of Mining Engineering, Colorado School of Mines, Golden, CO, USA.

Delisio A, Zhao, J., 2014. A new model for TBM performance in blocky rock conditions. Int J Tunn Undergr Space Technol 43:440–452

Palmstrom, A.1995. RMi-a rock mass characterization system for rock engineering purposes'', chapter7, PhD thesis, Oslo University, Norway.

Farmer, I.W. and Glossop, N.H., 1980. Mechanics of disc cutter penetration, Tunnels and Tunneling 12(6), pp. 22-25.

Hassanpour, J., Rostami, J., Khamehchiyan, M., Bruland, A., 2009. Development new equations for performance prediction. Geo Mechanics and Geoengineering: An International Journal 4 (4), 287–297.

Hassanpour, J., Rostami, J., Khamehchiyan, M., Bruland, A., Tavakoli, H.R., 2010. TBM performance analysis in pyroclastic rocks, a case history of Karaj Water Conveyance Tunnel (KWCT). Journal of Rock mechanics and Rock Engineering 4, 427–445.

Hassanpour, J., Rostami, J., Zhao., J, 2011. A new hard rock TBM performance prediction model for project planning. Tunn Undergr Space Technol 26:595–603.

Nelson, P,. O’Rourke, TD,. Kulhawy, FH,. 1983. Factors affecting TBM penetration rates in sedimentary rocks. In: Proceedings, 24th US symposium on rock mechanics, Texas A&M, College Station, TX, p 227–237.

Ozdemir, L., 1977.Development of Theoretical equations for predicting Tunnel boreability. phD, Thesis, T-1969,Colorado school of mines, Golden Co.,1977.

Ozdemir, L., Miller, R.J. and Wang, F.D., 1978. Mechanical Tunnel   Boring Prediction and Machin Design,'' NSF APR73-07776-A03, Colorado Scool of Mines, Golen Co, USA.

Ramezanzadeh, A., 2005. Performance analysis and Development of new models for performance prediction of hard rock TBMs in rock mass. phD. Thesis, INSA, Lyon, France (unpublished).

Rostami, J., Ozdemir, L., Nilsen, B., 1996. Comparison between CSM and NTH hard rock TBM performance prediction models. In: Proceedings, The Annual Conference of the Institution of Shaft Drilling Technology (ISDT), Las Vegas, p.11.

Rostami, J., 1997. Development of a force estimation model for rock fragmentation with disccutters through theoretical modeling and physical measurement of crushed zone pressure, Ph. D.thesis, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, USA, P. 249.

Rostami, J., 2008. Hard rock TBM cutterhead modeling for design and performance prediction. Geomechanik und Tunnelbau, Ernst & Sohn, (Austrian Journal of Geotechnical Eng.), January 2008.

Salimi, A., Faradonbeh, RS., Monjezi, M., Moormann, C., 2016a. TBM performance estimation using a classification and regression tree (CART) technique. Int J Bull Eng Geol Environ. doi:10.1007/s10064-016-0969-0.

Salimi, A., Rostami, J., Moormann, C., Delisio, A., 2016b. Application of non-linear regression analysis and artificial intelligence algorithms for performance prediction of hard rock TBMs. Int J Tunn Undergr Space Technol 58:236–246.

Sato, K., Gong, F., Itakura, K., 1991. Prediction of disc cutter performance using a circular rock cutting ring. In: Proceedings, The first International Mine Mechanization and Automation Symposium, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, USA.

Sanio, H.P., 1985. Prediction of the performance of disc cutters in anisotropic rock. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 22, 153–161.

Yagiz S., 2002.Development of rock fracture and brittle enessindices to quantify the effects of rock mass features and toughness in the CSM model basic penetration for hard rock tunneling machines. phD. Thesis, Department of Mining and Earth systems Engineering, Colorado school of Mines, Golden, Colorado, USA, p 289.