| تبليغات | X |
Construction
Tunnels are dug in various types of materials, from soft clays to hard rocks, and the method of excavation heavily depends on the ground conditions
Cut-and-cover
Cut-and-cover is a simple method of construction for shallow tunnels where atrench is excavated and roofed over. Strong supporting beams are necessary to avoid the danger of the tunnel collapsing.
Two basic forms of cut-and-cover tunnelling are available
Bottom-up method: A trench is excavated, with ground support as necessary, and the tunnel is constructed within this. The tunnel may be of insitu concrete, precast concrete, precast arches, corrugated steel arches, etc. (Early examples used brickwork.) The trench is then backfilled, with suitable precautions regarding balancing compaction of the backfill material, and the surface is reinstated.
******
Shallow tunnels are often of the cut-and-cover type (if under water, of the immersed-tube type), while deep tunnels are excavated, often using a tunnelling shield. For intermediate levels, both methods are possible
Boring machines
tunnel boring machine (TBMs) can be used to automate the entire tunneling process. There are a variety of TBMs that can operate in a variety of conditions, from hard rock to soft water-bearing ground. Some types, (bentonite slurry and earth-pressure balance machines), have pressurised compartments at the front, allowing them to be used in difficult conditions below the water table. This pressurizes the ground ahead of the TBM cutter head in order to balance the water pressure. The operators work in normal air pressure behind the pressurised compartment, but may occasionally have to enter that compartment to renew or repair the cutters; this requires special precautions, such as local ground treatment or halting the TBM at a position locally free from water. Despite these difficulties, TBMs are now preferred to the older method of tunneling in compressed air, with an air lock/decompression chamber some way back from the TBM, which required operators to work in high pressure and go through decompression procedures at the end of their shifts, much like divers
Until recently the biggest TBM built was used to bore the Green Heart Tunnel (Dutch: Tunnel Groene Hart) as part of the HSL-ZUID in the Netherlands. Its diameter is 14.87 m
Nowadays 4 even larger machines exist: 2 for the M30 ringroad in Madrid, Spain, 2 for the Chong Ming tunnels in Shanghai, China. These machines are 15,2m and 15,4m in diameter respectively. The two machines for Spain were built by Mitsubishi/Dura Fuelgo and Herrenknecht
A tunnel boring machine (TBM) typically consists of one or two shields (large metal cylinders) and trailing support mechanisms.
At the front end of the shield a rotating cutting wheel is located. Behind the cutting wheel there is a chamber where, depending on the type of the TBM, the excavated soil is either mixed with sslurry (so-called slurry TBM) or left as-is. The choice for a certain type of TBM depends on the soil conditions. Systems for removal of the soil (or the soil mixed with slurry) are also present
Behind the chamber there is a set of hydraulic jacks supported by the finished part of the tunnel which are used to push the TBM forward. The action here is very much like an earthworm. The rear section of the TBM is braced against the tunnel walls and used to push the TBM head forward. At maximum extension the TBM head is then braced against the tunnel walls and the TBM rear is dragged forward
Behind the shield, inside the finished part of the tunnel, several support mechanisms which are part of the TBM can be found: dirt removal, slurry pipelines if applicable, control rooms, rails for transport of the precast segments, etc.
The cutting wheel will typically rotate at 1 to 10 rpm (depending on size and geology), cutting the rock face into chips or excavating soil (muck). Depending on the type of TBM, the muck will fall onto a conveyor belt system and be carried out of the tunnel, or be mixed with slurry and pumped back to the tunnel entrance.
Depending on geology and tunnel requirements, the tunnel may be cased, lined, or left unlined. This may be done by bringing in precast concrete sections that are jacked into place as the TBM moves forward, by assembling concrete forms, or in some hard rock geologies, leaving the tunnel unlined and relying on the surrounding rock to handle and distribute the load.
Shields
Modern TBMs typically have an integrated shield The choice of a single or double shielded TBM depends on the type of geology and the excavation speed required.
Double shielded TBMs are normally used in unstable geology, or where a high rate of advancement is required. Single shielded TBMs, which are less expensive, are more suitable to hard rock geology
..... TO BE CONTINUED
A tunnel may be for pedestrains or cyclists, for general road traffiic, for motor vehicles only, for rail traffic, or for a canal. Some are acqueducts, constructed purely for carrying water — for consumption, for hydroelectric purposes or as sewers — while others carry other services such as telecommunication cables. There are even tunnels designed as wild crossing for European badgers and other endengered spicies. Some secret tunnels have also been made as a method of entrance or escape from an area, such as the Cu Chi tunnels or the tunnels connecting the Gaza Stip to Egypt.
In the United Kingdom a pedestrian tunnel or other underpass beneath a road is called a subway. This term was also used in the past in the United States, but is now used to refer to underground rapid transit systems.
The longest canal tunnel is the Standedge tunnel in the United Kingdom, which stretches over three miles
The central part of a rapid transit network is usually built in tunnels. To allow non-level crossings, some lines run in deeper tunnels than others. At metro stations there are usually pedestrian tunnels from one platform to another. Often, ground-level railway station also have one or more pedestrian tunnels under the railway to enable passengers to reach the platforms without having to walk across the tracks. However, in the United Kingdom bridges are an equally popular method of pedestrian access between two or more different railway station platforms
.....TO BE CONTINUED
روش استخراج انباره ای به طور عمده در مورد کانسارهای غیر لایه ای پر شیب به کار میرود . و از این لحاظ درکنار روشهای استخراجی مانند استخراج از طبقات فرعی ٬ vcr و تخریب در طبقات فرعی قرار میگیرد. که در دسته بندی هارتمن از روش استخراج انباره ای از روش بدون نگهداری مصنوعی نام برده شده است.
اساس این روش که روشی با استخراج در جهت رو به بالا و قائم میباشد انبار نمودن حدود 3/2 از سنگ معدنی خرد شده در فضای خالی کارگاه استخراج میباشد . هدف از این کار ایجاد یک سکو برای انجام عملیات استخراج توسط کارگران و خنثی کردن نیروهای سطحی وارد بر کمر بالا و پایین ماده معدنی می باشد .
پیش روی رو به بالا در داخل کارگاهها با برشهای افقی ماده معدنی انجام میگیرد . سنگ پس از استخراج نسبت به حالت بکر خود حدود 30 الی 40 درصد افزایش حجم پیدا میکند بنا بر این باید روزانه این مقدار حجم افزایشی به بیرون منتقل گرددیده و بقیه تا پایان عملیات استخراج به صورت انبار شده در درون کارگاه باقی می ماند
این روش به طور عمده روش دستی بوده و قابلیت مکانیزاسیون آن در قیاس با سایر روشهای استخراج بسیار اندک میباشد .
به سه دلیل عمده در روش انباره ای نمی تون از ماشین آلات مکانیزه استفاده کرد :
1 )سطح ناصاف ماده معدنی و عدم استحکام آن بعد از عملیات آتشباری
2 ) کوچک بودن فضا برای ماشین آلات بزرگ مکانیزه
3 )عدم تخلیه مواد خورد شده به دلیل فشرده شدن در اثر رفت و آمد ماشین آلات
شرایط کاربرد روش استخراج انباره ای:
این روش استخراج معمولا برای کانسارهای رگه ای باریک و در بسیاری از موترد کاتنسارهایی که سایر روشهای استخراج برای آنها قابل استفاده و یا اقتصادی نباشند به کار میرود .
ویژگی های مهم برای استفاده از این روش عبارتند از :
1) شیب :
زاویه شیب ایده آل برای کاربرد این روش 90 درجه میباشد و شیب های کمتر از 90 و تا حدود 70 درجه نیز برای استفاده از این روش مطلوب است . هرچه زاویه به 90 نزدیکتر باشد شرایط بهتری ایجاد میشود
علت این امر سادگی و روان تر شدن تخلیه مواد استخراجی تحت زاویه شیب میباشد .
2) ضخامت :
ضخامت رگه ای کانسارهای مناسب برای این روش از 1 تا 3 متر متغیر میباشد اما کاتنسارهایی که ضخامت آنها بین3 الی20 مترباشد مطلوب ترند .
انتخاب ضخامت در روش انباره ای خود به شرایط زیر بستگی دارد :
الف ) پایداری کانسار ب ) پایداری کمر بالا بدون نگهداری
3) یکنواختی :
کانسار باید نسبتا یکنواخت بوده و تغییرات شیب و ضخامت آن کم باشد . چرا که در غیر این صورت جریان مواد به سمت پایین در نقاطی که ضخامت کم می باشد کند شده و مانعی در جهت تخلیه مواد خواهد بود .
4) پایداری ماده معدنی :
در روش استخراج انباره ای کانسنگ باید کاملا مقاوم ٬ پایدار و مقاوم با شد .
استحکام ماده معدنی در این روش بیشتر از سایر روشها اهمیت دارد چراکه در این روش کارهای استخراجی بالای سر کارگر قرار دارد وبه منظور ایمنی بیشتر در این روش استحکام بیشتر ماده معدنی نسبت به سنگ دیوار بسیار حائز اهمیت میباشد .
ارتعاش حاصل از ماشین آلات چالزنی نیز میتواند هرگونه مواد سست ر ا به پایین بیندازد و مشکل ایمنی برای کارگران ایجاد نماید بنابر این ماده ی معدنی باید کاملا پایدار باشد و علاوه بر این پس از عملیات آتشباری و قبل از شروع عملیات چالزنی کار لق گیری کاملا انجام شود.
5) پایداری دیواره ها :
در این روش سنگ دیوار نیز باید محکم باشد ٬البته استحکام دیواره میتواند کمی پایین تر از استحکام ماده معدنی نیز باشد .
گاهی اوقات برای استحکام بیشتر دیواره ها در داخل کار گاه پیلار باقی میگذارند تا کارگاه بسته نشود .
6) خواص فیزیکی ماده معدنی :
مادهی معدنی باید فاقد خواص فیزیکی نامطلوب از قبیل خودسوزی ٬ چسبندگی ٬ و آبداری باشد .
ادامه دارد .....
به منظور آگاهی از شرایط زمین شناسی و ژئوتکنیکی اعماق بیشتر زمین ، معمولا گمانههایی حفر میشود. گمانه در واقع چاه قائمی است که توسط وسایل مکانیکی در خاک یا سنگ حفر میشود. گمانههای کم عمق گاه توسط دستگاه سادهای به نام اوگر (auger) که طرز کار آن مانند مته بخاری است، حفر میشوند. حفاری گمانهها به صورتهای مختلف انجام میشود. در روش حفاری ضربهای پیشروی توسط ضربات پی در پی به سر مته تیغهای شکل انجام میشود و مدار کنده شده و خرد شده هر چند مدت یکبار بوسیله ابزار مخصوصی به نام گل کش از چاه خارج میشود. حفاری ضربهای بیشتر در آبرفتها و رسوبات ناپیوسته ، مخصوصا اکتشاف زیر زمینی بکار میروند. نمونههایی که به این ترتیب بدست میآید، کاملا دست خورده است.
در ادامه مطلب به تشریح موارد زیر می پردازیم :
وسایل حفر گمانه
ماشین حفاری
لولههای جدار
لولههای حفاری
مته حفاری
روش حفر گمانه
برنامه ریزی عملیات حفاری
انتخاب وسایل
فاصله بین گمانهها
عمق گمانه
جهت یابی گمانه
1) نمونه سطحی گرفته میشود.
2) لوله جدار آغازین تا عمق 1 متری رانده میشود.
3) خاکهای داخل لوله جدار تا 10 سانتیمتری پایین تر از لبه خارج میشود (از همین مواد میتوان جهت حلقه بندی مصالح استفاده کرد.)نمونه گرفته میشود.
4) حفاری چاه برای یک متر بعد ادامه مییابد. پیشروی با راندن لوله جدار و برداشتن خاکهای داخل آن (مثل مرحله 3) یا با استفاده از گل روان (جهت تثبیت دیواره چاه و بالا آوردن نمونهها) انجام میشود.
5) چرخه فوق آن اندازه ادمه مییابد تا به عمق دلخواه برسیم (در حفاری یا برنامههای حفاری تکمیلی فواصل نمونه گیری به 3 تا 6 متر افزایش مییابد.)
6) در برخورد با سنگ لبه لوله جدار را در سطح سنگ قرار داده تا بتوان مغره گیری را با آب تمیز داد. آب سر مته را خنک و تمیز نگهداشته ، از کند شدن آن جلوگیری میکند.
7) موقعیت لوله جدار ، لوله حفاری و سر مته یا لوله حفاری و ابزارهای نمونه گیری ، در شروع هر مرحله پیشروی به دقت اندازه گیری و یادداشت میشود. باید دقت شود که چاه ریزش نکرده باشد و سر مته درست در ته چاه قرار گرفته باشد. همچنین نمونه گیری باید در 10 سانتیمتری زیر لوله جدار یا در عمق نهایی حفاری قبل از آغاز نمونه گیری باشد.
باید توجه داشت که دستیابی به گمانه کاملا افقی با اغلب روشهای موجود امکان پذیر نیست. زیرا معمولا در آغاز حفاری ، گرانش زمین سر مته را به سمت پایین میکشد. سپس با افزایش پیشروی ، نیروی گرانش به روی وزن زیاد لولههای حفاری عمل میکند که ممکن است حرکت به سمت بالای سر مته را باعث شود. تغییرات در کیفیت سنگ نیز ممکن است در تغییر راستای گمانه تاثیر بگذارد.
1) حفاری شوئیدنی (Wash boring)
10) ماشین های حفر تونل ( نحوه تخلیه ، قیمت آنها ، اجزاء این ماشین ها )
1) حفاری شوئیدنی (Wash boring)
این حفاری برای بدست آوردن نمونههای خاک ، حفاری اکتشافی برای بررسیهای اولیه ، حفر گمانه برای برخی آزمونهای برجا از جمله آزمایش SPT بکار میرود.
روش حفاری :بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لوله تزریق آب میشود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خردهها را به خارج هدایت میکند.
مزایا : نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
محدودیتها : اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ در خاک مقاوم مشکل و در سنگ غیر ممکن است. خارج کردن گراول از لوله جدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونهها میشود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است.
^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
این روش هم نمونههای خاک و سنگ را بدست میدهد و هم نمونههایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد میکند. این روش در حفر گمانههای غیر قائم برای زهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد. امروزه کاربرد دستگاههای حفاری چرخشی بسیار متداول شده است. این دستگاهها را میتوان در هر نوع زمین بکار برد. ولی برتری کاربرد آنها در زمینهای نرم بیشتر است. پیشروی این دستگاهها در داخل سنگهای سخت به کندی صورت میگیرد. در این روش سر مته فولادی که متصل به انتهای لوله فولادی است، از سر چاه به کمک موتور ، حرکت دورانی مینماید. گل حفاری از داخل لوله به درون چاه تزریق شده و از اطراف لوله به سر چاه بر میگردد.
گل حفاری ضمن خنک کردن سر مته اعمال حمل خرده سنگهایی که بوسیله سر مته از ته چاه تراشیده شده است، به سر چاه و جلوگیری از فشار طبقات سست و ریزش آنها به داخل چاه را نیز انجام میدهد. با روش حفاری دورانی چاههای بسیار عمیق حفر میگردد. عمیق ترین چاه جهان که با این روش حفر گردیده در سال 1956 در لوئیزیانا (آمریکا) به عمق 21535 فوت بود که به نفت نرسید.
روش حفاری : پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قرار دارد و تحت
