بررسی مشخصات فوم و تأثیر آن بر مقاومت برشی خاک‌های دانه‌ای و مخلوط (مطالعه موردی: متروی تبریز)

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

اصلاح خاک‌ها شامل تزریق مواد اصلاح‌گر از ماشین حفار بر جبهه کار و خاک‌های حفاری شده با هدف ایجاد مخلوطی با خواص خمیری و قابلیت تراکم‌پذیری بالا، مقاومت برشی پایین و نفوذپذیری مناسب می‌باشد. خواص خاک‌های اصلاح‌شده که دارای تاثیر قابل‌توجه بر عملکرد ماشین می‌باشد شدیداً به نوع خاک، مقدار و مشخصات مواد اصلاح‌گر بستگی دارد. در تحقیق حاضر مشخصات فنی فوم‌های مختلف مورد استفاده در حفاری مترو تبریز مطالعه و تاثیر پارامترهای مختلف تولید فوم بر مشخصات فنی و همچنین تاثیر کاربرد این فوم‌ها بر مقاومت برشی خاک‌های واقع در مسیر حفاری تونل ارزیابی شده است. بر اساس آزمایشات مشخصه فوم تفاوت عمده این مواد در زمان پایداری آن‌ها بوده و عموما با افزودن پلیمر به محلول فوم‌ساز افزایش قابل‌ملاحظه‌ای در زمان پایداری فوم مشاهده شد. از منظر مقاومت برشی، کاربرد تمامی فوم ها منجر به کاهش تقریبا یکسان در زاویه اصطکاک داخلی شده و میزان این کاهش تابعی از مشخصات خاک مورد حفاری و نسبت تزریق فوم است. بیشترین کاهش در زاویه اصطکاک داخلی مربوط به نسبت تزریق 60 درصد بوده که میزان این کاهش برای نمونه‌های شن و ماسه سیلت‌دار حدود 20% و برای نمونه‌های سیلتی حدود 35% بوده است. البته تزریق فوم از یک نسبت به بالاتر، تاثیر زیادی در کاهش بیشتر مقاومت برشی نداشته و نسبت تزریق 20 الی 40 درصد به عنوان نسبت مناسب برای پروژه مورد مطالعه در نواحی برداشت نمونه‌ها پیشنهاد می‌شود. همچنین استفاده از میزان FIR بالاتر از حد مورد نیاز همگنی مخلوط خاک-فوم را از بین می‌برد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of foam characteristics and its effect on shear strength of granular and mixed soils (Case study of Tabriz Metro)

نویسندگان [English]

  • Sahand Maghsoudi 1
  • Amir Hassan Rezaei 1
  • Masoud Hajialiloue-Bonab 2
1 Faculty of Engineering, University of Azarbaijan Shahid Madani, Tabriz, Iran
2 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz 5166616471, Iran
چکیده [English]

In earth pressure balanced tunnel boring machine (EPBM) operation, soil conditioning is critical for effective performance (Zhou and Yang, 2020). Foam as a soil conditioning agent has been widely used in EPBM tunneling to modify the mechanical and hydraulic properties of excavated soils. Soil conditioning involves the injection of improvement materials from the mechanized tunneling machine to the work field and excavated soils (Hajialilue-Bonab et al., 2014). The purpose of this process is to change the properties of excavated soils so that the excavation process can be possible for different types of soils. But the performance of this modification is not the same for all types of soils and depends on some factors. Some of these factors are related to the geotechnical properties of excavated soils and some other are related to the injection system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil Conditioning
  • Specifications of Foam
  • Soil Shear Strength
  • Polymer
  • Tabriz Metro
  • FIR

مراجع

Assadoulahi M, Moomivand H, “A critical analysis of the effect of earth pressure balance (EPB) on displacements of tunnel face by numerical modeling (Case study of Abuzar water transitional tunnel)”, Journal of Civil and Environmental Engineering, 2021, 50 (4), 83-94. https://doi.org/10.22034/jcee.2020.21903.1540
Bakhshandeh H, Zamzam MS, Mousavi SE, Tarighazali S, “Selection of the Most Appropriate Soil Conditioning Set in Mechanized Boring of Tehran Subway Line 7 Tunnel”, Tunneling and Underground Engineering, 2013, 2 (2), 145-154. https://doi.org/10.22044/tuse.2014.256
Ball RPA, Young DY, Isaacson J, Champa J, Gause C, “Research in soil conditioning for EPB tunneling through difficult soils”, In: Almeraris G, Mariucci B, (Eds.), Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC), Las Vegas, USA, 320-333, 2009.
EFNARC ed., “Specification and guidelines for the use of specialist products for mechanized tunneling (TBM) in soft ground and hard rock”, 2005.
Hajialilue-Bonab M, Sabetamal H, Bezuijen A, “Experimental study on foamed sandy soil for EPBM tunnelling”, Advances in Railway Engineering, 2014, 2 (1), 27-40.
Hasanpour J, Farajpour M, Hamzeh N, “Quantitative study of the effect of using anti-abrasion foams on the abrasion of geological materials in tunnel boring machine excavation”, 9th Conference of the Iranian Association of Engineering Geology and the Environment, Tehran, Iran, September 2016.
Jancsecz S, Krause R, Langmaack L, “Advantage of soil conditioning in shield tunnelling- experiences of lrts Izmir”, In T. Alten (Ed.), Challenges for the 21st Century: Proceedings of the World Tunnel Congress '99. Rotterdam: A. A. Balkema. 1999.
Katebi H, Rezaei AH, Hajialilue-Bonab M, Tarifard A, “Assessment the influence of ground stratification, tunnel and surface buildings specification on shield tunnel lining loads (by FEM)”, Tunnelling and Underground Space Technology, 2015, 49, 67-78. https://doi.org/10.1016/j.tust.2015.04.004
Maidl B, Herrenknecht M, Maidl U, Wehrmeyer G, “Mechanised shield tunnelling”, Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, Germany, 2012. https://doi.org/10.1002/9783433601051
Mostafaei M, Rezaei AH, Rastegarnia A, “Assessment of the impact of case parameters affecting abrasion and brittleness factors in alluviums of line 2 of the Tabriz subway, Iran”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2019, 78 (5), 3851-3861. https://doi.org/10.1007/s10064-018-1350-2
Peila D, Oggeri C, Vinai R, “Screw conveyor device for laboratory tests on conditioned soil for epb tunneling operations”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2007, 133 (12), 1622-1625. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:12(1622)
Plötze M, Puzrin A, Zumsteg R, “Reduction of the clogging potential of clays: New chemical applications and novel quantification approaches”, Géotechnique, 2013, 63 (4), 276-286. https://doi.org/10.1680/geot.SIP13.P.005
Poormand S, Chakeri H, Hajialilue-Bonab M, Rajaei MM, “Soil conditioning using additives (foam, polymer) in mechanized excavation (case study of Tabriz Metro Line 2)”, 12th Iranian & 3rd Regional Tunnelling Conference, Tehran, Iran, November 2017.
Rezaei AH, Babaei S, “The soil parameters effects on the optimum face pressure of mechanized tunnels in cohesive soils”, Journal of Civil and Environmental Engineering, 2017, 47 (3), 33-45. https://doi.org/10.22034/ceej.2020.7656
Rezaei AH, Shirzehhagh M, Baghban Golpasand MR, “EPB tunneling in cohesionless soils: A study on Tabriz Metro settlements”, Geomechanics Engineering, 2019, 19 (2), 153-165. https://doi.org/10.12989/gae.2019.19.2.153
Rezaei AH, Shirzehhagh M, “Determination of face pressure in epb tunneling applying empirical, analytical and numerical methods (Case study: Tabriz underground railway)”, Journal of Civil and Environmental Engineering, 2020, 49 (4), 21-32. https://doi.org/10.22034/ceej.2020.7656
Tarighazali S, Gafouri M, Lashkaripour G, Hasanpour J, “Influence of fine grains on decreasing slump value and workability during soil conditioning with foam for EPB-TBM tunneling”, Tunneling and Underground Engineering, 2014, 3 (2), 145-159. https://doi.org/10.22044/tuse.2015.379
Thewes M, Budach C, “Soil conditioning with foam during EPB tunneling”, Geomechanik und Tunnelbau, 2010, 3 (3), 256-267. https://doi.org/10.1002/geot.201000023
Vinai R, Oggeri C, Peila D, “Soil conditioning of sand for EPB applications: laboratory research”, Tunnelling and Underground Space Technology, 2008, 23 (3), 308-317. https://doi.org/10.1016/j.tust.2007.04.010
Zhou X, Yang Y, “Effect of foam parameters on cohesionless soil permeability and its application to prevent the water spewing”, Applied Sciences, 2020, 10 (5), 1787. https://doi.org/10.3390/app10051787

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار