دانلود رایگان ترجمه مقاله حفاظت از تزریق داخل تونل برای حفاری تونل های دوقلو زیر یک تونل موجود (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۸)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

هر دو جزء به میزانی مقاومت دارند که پمپاژ نزدیک به سوراخ‌ها را ممکن می‌سازد. یکی از این اجزا مخلوط سیمان- بنتونیت و جزء دیگر آب-شیشه است (ژل شکل داده‌شده). زمان واکنش تزریق را می‌توان با کنترل حجم جریان این دو جزء کنترل کرد. زمان تنظیم اولیه تزریق تقریباً ۱۰ دقیقه و زمان نهایی حدوداً ۲۵ دقیقه است. همان‌طور که در شکل ۶ نشان داده‌شده است، پمپ دو پیستونیبه‌منظورحمل‌ونقل مخلوط استفاده شد که حجم انتقالی توسط گام پیستون تنظیم می‌شود. ترکیب‌های مورداستفاده، در جدول ۲ نشان داده‌شده‌اند.
در حین تزریق به داخل تونل موجود از طریق لوله‌های تزریق، اصولی که در ادامه اشاره‌ شده‌اند به‌طور کامل اعمال می‌شوند. (a) قبل از حفر تونل‌های جدید در زیر تونل موجود، عمل تزریق به‌منظور تقویت خاک اطراف انجام شد که به دلیل ارتعاشات ناشی از حرکت قطارها، پایداری کمی داشت.

(b) در حین ساخت تونل جدید در زیر تونل موجود، عملیات تزریق نیز به‌طور همزمان به‌منظور جبران اتلاف انجام شد. بدین منظور فشار تزریق موردنیاز کمتر از ۲/۰ مگاپاسکال بود که حد پایین فشار تزریق بر اساس قابلیت تزریق مواد کنترل شد. (c) این طرح بر تغییر شکل تونل موجود ناشی از حفرتونل‌ها در مراحل مختلف تأکید می‌کند.

۴٫ مانیتورینگ و ساخت
۴٫۱ سیستم مانیتورینگ خودکار
حفر تونل جدید تأثیر بسیار زیادی بر تونل موجود دارد که موجب تغییر شکل بیش‌ازحد و ترک در سازه می‌شود. مانیتورینگ تغییر شکل و تنش‌های اضافی در تونل موجود، به کمک روش جدیدی انجام می‌شود. داده‌ها نشان‌دهنده تأثیربرسازه تونل و ایمنی آن است. در حین ساخت تونل‌های دوقلوی جدید، تغییر شکل و تنش اضافی در تونل موجود شامل تنش حلقه و تنش طولی است که موردبررسی قرار گرفتند. چیدمان نقاط مانیتورینگ در شکل ۷ نشان داده‌شده است. ۲۴ سطح مقطع مانیتورینگ در امتداد طول ۱۲۰ متری به‌منظور بررسی جابجایی‌ها در تونل موجود ایجاد شد. متون داخل پرانتز (MD) و (MS) در شکل ۷ نشان‌دهنده مانیتورینگ سطح مقطع تغییرشکل تونل و تنش اضافی است. فاصله بین مقاطع مختلف در تونل‌های جدید برابر با ۴/۳ متر است. چیدمان نقاط اندازه‌گیری در شکل‌های ۸ و ۹ نشان داده‌شده است. نقاط مانیتورینگ توسط سیستم ایستگاهی خودکار که شامل منشورهای بازتابنده است نشان داده‌شده است. مطابق شکل ۱۰، تنش اضافی در سطح داخلی تونل، توسط گیج‌های کرنش‌سنج نشان داده‌شده‌اند. تعداد ۹ سطح مقطع در امتداد تونل موجود ایجاد شد تا تنش اضافی اعمالی به تونلرا مشخص کند.

۴٫۲ پارامترهای کاری ماشین محافظ
پارامترهای کاری ماشین محافظ EBPتأثیر بسیاری برسازه‌های اطراف خواهند داشت و خاک اطراف باید در حین حفر تونل کنترل شود. آماده‌سازی و برنامه‌ریزی صحیح تضمین کرد که تحرک در زیر تونل موجود به‌آرامی انجام شود. در حین حفر اولین تونل، پارامترهای کلیدی بدین‌صورت بودند: فشار در محفظه حفاری تقریباً ۲/۰-۳/۰ مگاپاسکال، نفوذ کلی تقریباً ۱۰۰۰-۱۱۰۰، گشتاور سر ابزار برشی تقریباً ۱۹۰۰-۲۱۰۰ کیلونیوتون متر، سرعت دوران ابزار برشی تقریباً ۴/۱-۶/۱ دور بر دقیقه، سرعت حرکت محافظ تقریباً ۴۰-۵۰ میلی‌متر بر دقیقه، میزان تخلیه به ازای یک حلقه تقریباً ۶۰-۷۰ مترمکعب، جبران همزمان تقریباً ۶-۷ مترمکعب به ازای هر رینگ و فشار تزریق تقریباً ۳ بار بود.

برای دومین حالت نیز نفوذ کلی تقریباً ۱۱۰۰-۱۲۰۰، گشتاور سر ابزار برشی تقریباً ۱۴۰۰-۱۷۰۰ کیلونیوتن متر، سرعت دورانی سر ابزار تقریباً ۵/۱-۲ دور بر دقیقه، سرعت حرکت محافظ تقریباً ۴۰-۴۵ میلی‌متر بر دقیقه، تخلیه به ازای هر رینگ تقریباً ۶۰ مترمکعب، جبران همزمان تقریبا ۶ مترمکعب و فشار تزریق تقریبا ۵/۲ تا ۷/۲ بار بود. نسبت ترکیب تزریق در جدول ۳ نشان داده‌شده است. نسبت تزریق Foam(FER) برابر با ۱۲ بود. هر دو ماشین محافظ کار خود را به‌خوبیوبا کمترین اختلال انجام دادند.

۵٫ مشخصات رفتاری تونل‌های موجود
۵٫۱ پاسخ طولی تونل‌های موجود
۵٫۱٫۱ توسعه مکان تونل‌های موجود
با توجه به داده‌های مانیتورینگ، توسعه مکانی نقاط در بالای تونل‌های موجود در شکل ۱۱ نشان داده‌شده است. بستر سنگی و شنی این تونل‌ها شدیداً در فرایند حفاری تحت تأثیر قرار می‌گیرند. این بسترها ابتدا به سمت بالا حرکت کرده و سپس نشست می‌کنند. نشست تونل‌ها در ۳ مرحله اتفاق افتاد. (a) اولین مرحله از خط aتا خط bاست که در این حالت سر ابزار با سطح تونل تماس پیدا نکرده است. در این حالت میزان نفوذ و اصطکاک بین ماشین و خاک منجر به جابجایی تونل موجود به میزان ۱ میلی‌متر شد. (b) دومین مرحله از خط bتا خط cاست. در این مرحله فاصله بین دو حد دنباله محافظ منجر به تغییر شکل خاک در حین ساخت‌وساز می‌شود.درنتیجه میزان نشست تونل موجود سریع افزایش یافت و به میزان ۵-۶ میلی‌متر رسید. تزریق در این تونل موجب کاهش جابجایی شد تا نشست را کنترل کند. (c) سومین مرحله از خط cتا خط dاست. در این مرحله منحنی نشست ملایم‌تر خواهد بود زیرا که ماشین محافظ از تونل خارج می‌شود. تغییر شکل در این مرحله اساساً ناشی از تثبیت خاک است.

۵٫۱٫۲ پروفیل نشست تونل موجود
اولین عبور در ۱۴ نوامبر ۲۰۱۶ شروع و دومین عبور نیز نزدیک یک ماه بعد انجام شد. نشست در تونل‌ها بعد از اولین و دومین عبور در شکل ۱۲ نشان داده‌شده است. نشست تونل در اولین عبور که در شکل ۱۲ نشان داده‌شده است، نسبت به خط مرکزی تونل متقارن است. حداکثر میزان نشست در تونل‌های چپ و راست به ترتیب برابر با ۶ و ۵ متر است. شیب نشست طولی در تونل موجود بعد از اولین عبور تقریبا ۵۰ متر است. پروفیل سازه تونل بعد از عبور اول به شکل Vو بعد از عبور دوم به شکلWاست.
نشست اولین تونل بعد از دومین عبور به شکل متقارن است. شیب نشست طولی در تونل موجود بزرگ‌تر از عبور اول است. میزان حداکثر نشست به مقدار ۵۰ درصد افزایش یافت که از مقدار ۶ میلی‌متر به ۳/۸ میلی‌متر رسید. این پدیده موجب تضمین بیشتر در ساخت تونل‌های دوقلو می‌شود.

۵٫۱٫۳ تنش طولی در تونل‌های موجود
تنش اضافی در مقاطع LSMP3، MCS3، MCS4، MCS5 و MCS6 نشان‌دهنده پاسخ تونل موجود به حفر تونل محافظ است.به‌عنوان‌مثالMCS3 و LSMP4نشان‌دهنده مانیتورینگ نقطه ۴ از تنش طولی در مقطع ۳ است. تنش اضافی ناشی از حفر تونل محافظ در شکل ۱۳ نشان داده‌شده است. تنش اضافی در نقاط مربوطه نشان می‌دهد که قسمت پایینی سازه تونل تحت کشش قرار دارد. تنش اضافی MCS5-LSMP3 وMCS6-LSMP3ناشی از عبورهای اول و دوم، همانند MCS4-LSMP3 و MCS3-LSMP3 در دومین عبور ثابت ماندند که ارتباطی با حفر تونل زیری نداشت. حداکثر تنش اضافی ثبت‌شده تقریبا ۷/۰ مگاپاسکال بود که در MCS5-LSMP3 رخ داد.ازآنجاکه میزان اختلاف نشست طولی قبل از عبور کمتر بود، تنش اضافی ثبت‌شده در تونل موجود نشان‌دهنده مقدار واقعی تنش است. در این حالت اگر تنش بیش‌ازحد مجاز باشد، ممکن است موجب آسیب‌دیدگی تونل شود.
۵٫۲ پاسخ سطح مقطع تونل موجود
مشخصه‌های تأثیر حفر تونل جدید بر روی تونل موجود، در این بخش بررسی‌شده است. پروفیل‌های مقطعی تنش حلقه و تغییر شکل ناشی از حفر تونل در شکل ۱۴ نشان داده‌شده است. تنش‌های کششی به‌صورت منفی و تنش‌های فشاری به‌صورت مثبت در نظر گرفته‌شده‌اند. مراحل مختلف متناظر با فازهای ساخت‌وساز، در زیر توضیح داده‌شده‌اند.