بررسی تأثیر دانهبندی خاک بر روی نفوذپذیری خاک اصلاحشده با فوم در حفاری مکانیزه
[پایاننامه]
Effect of Grain Gradation on the Permeability Characteristics of Soil Conditioned with Foam in Mechanized Excavation
/امیر عبدی بارنجی
: مهندسی معدن
، ۱۴۰۰
۱۱۵ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی معدن- مکانیک سنگ
۱۴۰۰/۰۴/۰۱
صنعتی سهند
در سالیان اخیر، حفاری تونل به علت رشد جمعیت و نیازهای اولیه جوامع بشری اهمیت زیادی پیداکرده است .حفاری تونلها در زمینهای نرم و ریزشی اغلب بهوسیلهی ماشینهای حفاری صورت می-گیرد که از فناوری پیشرفتهای بهرهمند بوده و در دنیای حفاری، بخصوص حفاریهای کمعمق از جایگاه ویژهای برخوردار هستند .یکی از انواع این ماشینهای حفاری، ماشین حفاری فشار تعادلی زمین (EPB) میباشد .در این ماشینها از خود خاک حفاریشده در داخل محفظه تحتفشار برای اعمال فشار نگهدارنده به سطح تونل در طول حفاری استفاده میشود .برای دستیابی به حفاری مطمئن و اقتصادی در روش فشار تعادلی نیاز میباشد تا مشخصههای مصنوعی به خاک درون چمبر و جبههکار اعمال شود تا مواردی مانند نفوذپذیری، پلاستیسیته، مقاومت برشی، تراکمپذیری و ... کنترل کند .برای تغییر خصوصیات خاک حفرشده و تبدیل آن به خمیر پلاستیک نرم ضروری میباشد که خاک حفرشده با مواد عملآور مانند فوم، پلیمر و ... اصلاح گردد .در این پایاننامه مخلوطهای خاک و فوم بصورت آزمایشگاهی موردبررسی قرار گرفته و به بررسی تأثیر دانهبندی، رطوبت و فشار بر روی نفوذپذیری خاک پرداخته شده است .در آزمایشهای تأثیرd ۱۰ از ۶ نوع خاک و در آزمایشهای تأثیر Cc و Cu به ترتیب از ۴ نوع خاک با دانهبندیهای مختلف و یک نوع فوم مورد استفاده در مسیر خط ۲ متروی تبریز بنامKF ۱۶۸ Bکمیل کاشان استفاده شده است .برای تولید فوم از دستگاه تولیدکننده فوم که در آزمایشگاه حفاری مکانیزه دانشگاه صنعتی سهند وجود داشت استفاده شده است .ابتدا با انجام آزمایشها، فوم با غلظت ۳ درصد و نسبت انبساط ۷/۵ و نسبت تزریق ۶۰ درصد بهعنوان فوم بهینه برای خط ۲ متروی تبریز انتخاب گردید و در طول این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت .بر اساس آزمایشها ملاحظه شد که نفوذپذیری خاک با افزایشd ۱۰ از بازه ۰/۱ تا ۰/۶ میلیمتر، افزایش مییابد .با افزایش ضریب انحنا (Cc) در بازه ۰/۸۵ تا ۵/۳ و ثابت نگهداشتن درصد مواد عبوری از الک ۲۰۰، به دلیل درشتتر شدن ذرات دانهمتوسط(d ۳۰)، ضریب نفوذپذیری نمونهها از ۱۰-۵ ۱/۲۳ تا ۱۰-۵ ۲/۴۲ افزایش یافته و با افزایش ضریب انحنا (Cc) در بازه ۰/۸۵ تا ۵/۳ و افزایش درصد مواد عبوری از الک ۲۰۰، ابتدا به دلیل کمبود مشارکت مواد دانهمتوسط(d ۳۰)، ضریب نفوذپذیری در ضرایب انحنا (Cc) بین ۰/۸۵ تا ۱/۳۳ از ۱۰-۵ ۱/۲۳ تا ۱۰-۵ ۱/۹ افزایش یافته و سپس به دلیل افزایش مواد ریزدانه، ضریب نفوذپذیری در بازه Cc بین ۱/۳۳ تا ۵/۳ از ۱۰-۵ ۱/۹ تا ۱۰-۵ ۱/۴۳ کاهش یافته است .همچنین ضریب نفوذپذیری با افزایش ضریب یکنواختی (Cu) در بازه ۳ تا ۲۰، از مقدار ۱۰-۵ ۱/۲۳ تا ۱۰-۵ ۰/۷۱ کاهش یافته است .با افزایش فشار در بازه ۰/۵ تا ۱/۵ بار، ضریب نفوذپذیری افزایش و با افزایش رطوبت از ۵ درصد تا ۱۵ درصد، کاهش یافته است .
10-5 by increasing the uniformity coefficient (Cu) in the range of 3 to 20. With increasing pressure in the range of 0.5 to 1.5 bar, the permeability coefficient increased and with increasing water content from 5 to 15 , decreased. 10-5 to 0.71 10-5. Also, the permeability coefficient decreased from 1.23 10-5 to 1.43 10-5 in the curvature coefficients (Cc) between 0.85 to 1.33 and then due to the increase in fine-grained materials, the permeability coefficient in the range of Cc between 1.33 to 5.3 decreased from 1.9 10-5 to 1.9 10-5 and with increasing the curvature coefficient (Cc) in the range of 0.85 to 5.3 and increasing the percentage of materials passing through the 200 sieve, initially due to the lack of participation of medium grain materials (d30), The permeability coefficient increased from 1.23 10-5 to 2.42 In recent years, tunnel excavation has become very important due to population growth and the basic needs of human societies. Tunnel excavation in soft and fall ground is often done by excavation machines that use advanced technology and have a special place in the world of excavation, especially shallow excavation. One of these types of excavation machines is ground equilibrium pressure excavation machine (EPB). In these machines, the drilled soil itself inside the pressurized chamber is used to apply a support pressure to the tunnel surface during excavating. to achieve safe and economical excavating in equilibrium pressure method, it is necessary to apply artificial characteristics to the soil inside the chamber and the working front to control such things as permeability, plasticity, shear strength, compressibility, etc. To change the properties of the excavated soil and turn it into a soft plastic paste, it is necessary to modify the excavated soil with processing materials such as foam, polymer, etc. In this thesis, soil and foam mixtures have been studied in a laboratory and the effect of grain siza distribution, water content and pressure on the soil permeability has been investigated. In d10 impact tests, 6 types of soil and in Cc and Cu impact tests, 4 types of soil with different granulations and a type of foam used in Tabriz Metro Line 2 called KF168B Kamil Kashan, respectively, were used. Is. To produce foam, the foam production machine that existed in the mechanized drilling laboratory of Sahand University of Technology has been used. First, by experiments, foam with a concentration of 3 and an expansion ratio of 7.5 and an injection ratio of 60 was selected as the optimal foam for Tabriz Metro Line 2 and was used during this thesis. Based on the experiments, it was observed that soil permeability increases with increasing d10 from 0.1 to 0.6 mm. By increasing the coefficient of curvature (Cc) in the range of 0.85 to 5.3 and keeping the percentage of materials passing through the 200 sieve constant, due to the larger particle size medium (d30), the permeability coefficient of the samples increased from 1.23
ba
Effect of Grain Gradation on the Permeability Characteristics of Soil Conditioned with Foam in Mechanized Excavation