عنوان پایان‌نامه
بررسی انواع آسیبهای وارده به سگمنت های بتنی در نونل ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2810;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65441
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمد مهتدی نیا
- استاد راهنما
- محمد شکرچی زاده
- چکیده
- سیستم نگهداری تونل های حفر شده به وسیله ماشین های تمام مقطع از مجموعه ای از قطعات پیش ساخته بتنی تشکیل یافته است که در محلی خارج از تونل تولید شده و جهت نصب به وسیله ماشین حفار، به تونل منتقل می-شوند. این قطعات در طی فرآِیند تولید، انتقال به تونل، نصب و حتی در طی زمان بهره برداری از تونل دچار آسیب-دیدگی های متعددی می شوند که همین امر دوام پوشش نگهداری را تحت تاثیر قرار میدهد. گاه هزینه بازسازی پوشش نگهداری آسیب دیده در حدی است که پروژه را از لحاظ اقتصادی با مشکلات جدی روبرو می سازد. هدف از این پایان نامه در وهله اول شناخت و دسته بندی آسیب های وارده به سگمنت های بتنی از مرحله تولید آن ها تا بهره-برداری از تونل می باشد. به همین منظور بازدید های میدانی متعددی از تونل های خط 3 و 7 متروی تهران، خط 1 متروی تبریز، خط 2 متروی مشهد، تونل انتقال آب نوسود و کارخانه های سگمنت خط 3 و 7 متروی تهران و خط 1 متروی تبریز صورت گرفته و همچنین، اطلاعات مربوط به آسیب های وارده به سگمنت های بتنی تونل انتقال آب گلاب از پیمان کار مربوطه دریافت شده است. پس از شناخت آسیب های وارده به این قطعات، اطلاعات مربوط به داده-های جمع آوری شده از بازدیدهای مذکور مورد تحلیل آماری قرار گرفته است. داده های جمع آوری شده شامل اطلاعات 282 و 342 عدد از سگمنت های آسیب دیده موجود در کارخانه سگمنت خط 3 و 7 متروی تهران می باشند که به ترتیب جهت بررسی لب پریدگی و ترک خوردگی سگمنت های بتنی در محل تولید مورد استفاده قرار گرفته اند. علاوه بر این تعداد 2174 عدد از سگمنت های بتنی نصب شده در تونل های خط 3 متروی تهران، خط 1 متروی تبریز، خط 2 متروی مشهد و تونل انتقال آب نوسود جهت بررسی لب پریدگی و 1000 عدد از سگمنت های بتنی خط 7 متروی تهران و 20458 عدد از سگمنت های بتنی تونل انتقال آب گلاب جهت بررسی ترک خوردگی در تونل مورد ارزیابی قرار گرفته اند. بررسی آماری انجام گرفته در محل تولید سگمنت های بتنی بیان گر این نکته است که خطای اپراتوری مهم ترین علت لب پریدگی سگمنت های بتنی و طرح اختلاط نامناسب، عدم عمل آوری صحیح توسط بخار و نیز نگهداری نامناسب در محل انبار دائمی مهم ترین علت ترک خوردگی سگمنت های بتنی در این محل می باشند. بررسی اطلاعات مربوط به لب پریدگی سگمنت های بتنی در تونل، بیان گر این نکته است که سگمنت های معکوس کلید در قطعات مستطیلی و سگمنت های قرار گرفته در مجاورت سگمنت کلید در قطعات متوازی الاضلاع دارای بیشترین میزان لب پریدگی هستند. همچنین داده های مربوط به ترک خوردگی سگمنت های بتنی نشان می دهد که قسمت های میانی این قطعات نسبت به سایر قسمت های آن، متحمل آسیب های بیشتری می شوند و میزان آسیب دیدگی آنان به نوع سگمنت بتنی بستگی ندارد. در نهایت پس از مدل سازی عددی به وسیله نرم افزار اجزا محدود آباکوس این نتیجه حاصل شده است که استفاده از سگمنت های کلید با زاویه جایگذاری 12 تا 17 درجه، موجب کاهش میزان لب پریدگی سگمنت های کلید و قطعات مجاور آن می شود. همچنین بررسی ها بیان گر این نکته است که جهت جلوگیری از ترک خوردگی سگمنت های بتنی هیچ گاه نباید امتداد نیروی وارده از سوی جک های ماشین حفار با محور سگمنت های بتنی بیش از 5 درجه باشد. در صورتی که وقوع این مسئله با توجه به هندسه قوس های تونل پیش بینی شود استفاده از ماشین های حفار با سیستم مفصلی توصیه می شود. واژه‌های کلیدی: تونل سازی مکانیزه، سیستم لاینینگ قطعه‌ای، آسیب های وارده به سگمنت های بتنی،مدل سازی عددی
- Abstract
- Lining system for excavated tunnels by TBM (Tunnel Boring Machine) is consist of several precast concrete segments which are manufactured somewhere out of tunnel and hauled in order to be installed by boring machine into the tunnel. These segments are being numerous damaged during production process, transportation to tunnel, installation and even in serviceability stage that affects the durability of linings. The cost of lining repair, sometimes, is so much that detrimentally affect the project from view point of economy. The goal of this thesis is, firstly, recognition and classification of concrete segment’s harm from production stage to the tunnel serviceability. For this purpose, some field observation have been performed from Tehran Metro lines 3 and 7, Tabriz Metro line 1, Mashhad Metro line 2, Nosud water conveyance tunnel and segment factories of Tehran Metro lines 3 and 7 as well Tabriz Metro line 1 and also, the data of concrete segments’ damages for Golab water conveyance tunnel has been taken from relevant contractor. After consciousness of occurred damages of segments all data and information, gathered from cited observation, have been statistically interpreted. The collected information includes data for 282 and 342 damaged segments existed in Tehran Metro segment factory lines 3 and 7 which have been investigated from view point of chipping and cracking of concrete segments in production site respectively. In addition, 2174 units of installed concrete segments have been studied for chipping in tunnels of Tehran Metro line 3, Tabriz Metro line 1, Mashhad Metro line 2 and Nosud water conveyance tunnel and also 1000 units of concrete segments in Tehran Metro line 7 and 20458 units of concrete segments in Golab conveyance water tunnel have been evaluated for their chipping in tunnel. Studies executed in segments production site indicates this fact that the most important reason for chipping of concrete segments is operator faults and the most crucial reasons for breaking of these segments are improper mixing method, incorrect steam curing and inappropriate maintenance in warehouse. Analyses of data in connection with chipping of concrete segments in tunnel reveals that the counter - key segments in rectangular pieces and also segments located adjacent key segments in parallelogram pieces are included of maximum chipping. The data in correspondence with concrete segments’ cracking signifies that the middle part of these blocks, in comparison with other parts, are sustained more damages and the rate of detriment is not dependent on the type of segment. And, finally, the conclusion obtained after numerical modeling by Abaqus Finite Element Software that the usage of key segments with insertion angle of 12 to 17 degrees will decrease the rate of key segments’ chipping and its next parts. Furthermore, investigations indicate that for prevention of concrete segment chipping it is considerable that the angle between direction of forces caused by TBM jacks and concrete segment axial must not exceeded more than 5 degrees. In case of anticipation of this problem, because of the geometry of tunnel arcs, utilizing of boring machines with articulation systems are recommended. Key words: mechanized tunneling, segmental lining system, damages of concrete segments, numerical modeling
