ارزیابی نتایج آزمایش پیش‎بینی‎ لرزه‎ای تونل (TSP) بر اساس شواهد زمین‎شناسی و تحلیل پارامترهای عملیاتی دستگاهِ EPB Hard Rock

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه سازه های زیرزمینی، شرکت مهندسین مشاور ساحل امید ایرانیان

2 دانشیار، دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه تهران

3 استاد، دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه اصفهان

4 استادیار، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران

5 . دکترا، گروه ژئوفیزیک، شرکت امبرگ تکنولوژی

چکیده

تونل انتقال آب بازی‎دراز در زون ساختاری زاگرس چین‎خورده قرار گرفته است. برای حفاری این تونل از یک دستگاه TBM (از نوع EPB Hard Rock) استفاده شده است. محور تونل در یک تاقدیس قرار گرفته است. در این تاقدیس ساختارهای متنوع زمین شناسی از قبیل چین خوردگی، گسل، کارست و... وجود دارد. مطالعات زیرسطحی طرح و اجرای گمانه‎های اکتشافی در هسته این تاقدیس با محدودیت مواجه بوده است. در این تونل برای پیش‎بینی شرایط زمین‎شناسی حین حفاری، مطالعات‎ پیش‎بینی‎ لرزه‎ای تونل (TSP) در دو موقعیت کیلومتراژهای 287+3 و 577+5 اجرا شد. در این روش ژئوفیزیکی از امواج لرزه‎ای برای تصویرسازی ساختارهای زمین‎شناسی استفاده می‎شود. توزیع امواج برشی در مدل سه بُعدی تونل، شواهدی از تغییرات لیتولوژیکی (تناوب لایه‎های مارنی، شیلی و آهکی) و وجود چند زون خردشده در مسیر حفاری ارائه می‎کند. تونل بازی‎دراز اولین پروژه در دنیا است که از روش TSP در مسیر حفاریِ یک دستگاه حفار از نوع EPB، استفاده شده است. در این پژوهش از تحلیل پارامترهای عملیاتی دستگاهِ EPB و نیز کنترل وضعیت سینه‎کار حفاری، برای ارزیابی میزان درستی نتایج پیش‎بینی‎های صورت گرفته توسط روش TSP، استفاده شده است. نوسانات پارامترهای نرخ نفوذ، نیروی تراست و گشتاور در مسیر حفاری، منطبق بر نواحی کم سرعت و سرعت بالا در مدلهای سه بُعدی امواج برشی است. نتایج کنترل وضعیت سینه‏کار و مصالح حفاری نیز نشان می‎دهد که مدلهای توزیع امواج برشی، با تغییرات شرایط زمین‎شناسی در مسیر حفاری، انطباق نسبتاً خوبی دارند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Tunnel Seismic Prediction (TSP) Test Results based on Geological Observations and Analysis of the Parameters of the EPB Hard Rock Machine

نویسندگان [English]

  • vahid joudaki 1
  • Abdollah Sohrabi-bidar 2
  • Radoul Ajalloeian 3
  • Navid Amini 4
  • Dickman Thomas 5
1 Department of Underground Structures, Sahel Omid Iranian Consultant Engineers Co.,
2 Associate Professor, School of Geology, University of Tehran
3 Professor,School of Geology, University of Isfahan
4 Assistant Professor, Institute of Geophysics, University of Tehran
5 PH.D., Department of Geophysics, Amberg Technologies Co.
چکیده [English]

Bazideraz's water transfer tunnel is located in the Zagros structural zone. To excavation this tunnel, an EPB Hard Rock type TBM machine was used. The axis of the tunnel is located on an Anticline. In this anticline, there are various geological structures such as folding, fault, karst, and so on. The underlying studies of the design and implementation of exploratory specimens in the core of this anticline have been confined. In this research, for study of geological conditions during drilling, seismic prediction of tunnel (TSP) test was carried out at two positions of 287 + 3 and 577 + 5. In this geophysical method, seismic waves are used to illustrate geological structures. The distribution of shear waves in a three-dimensional tunnel model provides evidence of lithological changes (alternation of marl and shale and limestone layers) and the existence of several crushed zones along the drilling path. Bazideraz Tunnel is the first project in the world to use the TSP method to drill a EPB machine. In this study, the analysis of the operational parameters of the EPB machine and Observe rock mass during drilling was used to measure the accuracy of the TSP results. The fluctuations of the penetration rate, thrust and torque in the drilling path are in accordance with the low velocity and high velocity regions of the three-dimensional shear waves. Results of controlling the drilling materials indicate that the shear waves distribution models have a relative adaptation to the geological conditions in the drilling path.

کلیدواژه‌ها [English]

  • TSP
  • Geology
  • Crushed zones
  • Operational Parameters of the EPB Machine

آقانباتی، ع.،1383. زمین‎شناسی ایران، انتشارات سازمان زمین‎شناسی و اکتشافات معدنی کشور، چاپ اول، 586 صفحه.

امینی، ن.، دیکمن، ت، پروز، ر. و عبدالرزاق‎نژاد، ع.، 1395. پیش‎بینی مخاطرات زمین‎شناسی در حفاری تونل بلند زاگرس با استفاده از فن‎آوری TSP، چهارمین همایش و نمایشگاه سد و تونل ایران، تهران.

امینی، ن.، دیکمن، ت، پروز، ر. و عبدالرزاق‎نژاد، ع.، 1395. پیش‎بینی ویژگی‎های مکانیکی سنگ در تونل بلند زاگرس با استفاده از روش TSP، ششمین کنفرانس ملی مکانیک سنگ ایران، تهران.

پروز، ر.، نادعلی‎زاده، م. و سالاری، ا.، 1396. کاهش ریسک حفاری تونل انتقال آب طویل زاگرس با استفاده از روش TSP، سومین کنفرانس منطقه‎ای و دوازدهمین کنفرانس تونل ایران (تونلسازی و تغییر اقلیم)، تهران.

جودکی، و. و اجل‏لوئیان، ر.، 1394. نقش شرایط زمین‎شناسی و سنگ‎شناسی سازندها در رخداد مخاطرات حفاری (مطالعه موردی تونل قمرود)، فصلنامة علمی پژوهشی علوم زمین، سال بیست و پنجم، شماره 97، صفحات 162-151.

جودکی، و.  اجل‏لوئیان، ر. و یزدخواستی، ن.، 1397. مقایسة نتایج برگردان دوبُعدی داده‎های مقاومت‎سنجی با شرایط زمین‏شناسی در مسیر حفاری قطعه 3 و 4 تونل قمرود، مجله علمی پژوهشی انجمن زمین‎شناسی مهندسی ایران، جلد یازدهم، شماره 1، صفحات 64-49.

 صادق اسلام، گ.، میکائیل، ر.، شفیعی‎حق‎شناس، س. و علیمرادی، ا.، 1393. پیش‎بینی نواحی مخاطره انگیز زمین‎شناسی در تونل‎زنی با استفاده از روش TSP و خوشه‎بندی فازی، پنجمین کنفرانس مهندسی معدن، تهران.

Alimoradi, A., Moradzadeh, A., Naderi, R., Zad Salehi, M. and Etemadi, A., 2008. Prediction of geological hazardous zones in front of a tunnel face using TSP-203 and artificial neural networks. Tunnelling and Underground Space Technology 23 (6), 711–717.

Bourbie, T,. Coussy, O. and Zinszner, B,. 1987. Acoustics of Porous Media, Translated from the French by Nissim MARSHALL, Gulf Publishing Company. Book Division, Houston, London, Pp.329.

Chang, P.S. and YU., C.W., 2005. Reliability of geological exploration methods during construction of the Hsuehshan tunnel,World LongTunnels. pp 129-138.

Dickmann,  T., and Sander B.K., 1996. Drivage concurrent Tunnel Seismic Prediction (TSP), Felsbau. 14, 6: 406-411.

Dickmann,  T., 2008. Theoretical and Applied Case Studies of  Seismic Imaging in Tunneling, Geomechanics and Tunneling, 5: 436-441.

Dickmann, T., 2014. The Role of Tunnel Seismic prediction in a Tunnelling projects: best practises. Proceedings of the Fifth Indian Rock Conference, Delhi, India.

Geotech Co., 2004. TSP 203: Case Histories, Amberg Co., Switzerland, p. 26.

Hecht-Méndez, J.  and Dickmann, T., 2016. 3D-TSP – Advanced geological prediction during tunneling projects in the Andes, xv colombian geotechnical congress  & II international specialized conference of  soft rocks. cartagena on october 5th -7th 2016.

Li, S., Li, S., Zhang, Q., Xue, Y., Liu, B., Su, M., Wang, Z. and Wang, S., 2010. Predicting geological hazards during tunnel construction. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2 (3): 232–242.

Lin, C.J. and Li, S.C., 2014. Tunnel Seismic Prediction (TSP) and its Application in Tunnel Engineering", Applied Mechanics and Materials, Vols. 501-504, pp. 1779-1782.

Movahednejad, A.E., 2008. Deep tunnelling in fault zone case study in Kuhrang 3 water conveyance tunnel", World Tunnel Congress, Underground Facilities for Better Environment and Safety, India.

SCE (Sahel Consultant Engineers)., 2015. Geological and Engineering Geological Review of Bazideraz Water Conveyance Tunnel.

Stocklin, J., 1977. Structural correlation of the Alpine range between Iran central Asia. Memoire Hors-Serve No.8 dela Societe Geologique de France, 8: 333-353.

Tsai, D.T., Hwang, F.L., Shih, H.M., Kao, S.C., Tseng, J.S. and Shi. L.P., 2005. Application of tunnel Seismic Prediction  for the Hsuehshan tunnel, World LongTunnels. pp 171-176.

Zarei, H.R., Uromiyehi, A. and Sharifzadeh, M., 2010. Identifying geological hazards related to tunneling in carbonate karstic rock- Zagros, Iran". Arabian Journal of Geosciences, In press, Online available.