Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering (Sep 2023)
مطالعه عددی تأثیر پارامترهای اساسی در نشست سطح زمین طی عملیات لوله‌رانی
Abstract
تکنیک لوله‌رانی یک راه‌کار علمی، اقتصادی و زیست‌محیطی برای ساخت تأسیسات زیرزمینی به شمار می‌رود که نقش اساسی در اجرای پروژه‌ها دارد. در این روش هم‌زمان با انجام عملیات حفاری توسط سپر، رانش لوله‌ها با استفاده از جک‌های هیدرولیکی صورت می‌پذیرد. تغییر شکل زمین در طول عملیات لوله‌رانی از اساسی‌ترین چالش‌هایی است که تحلیل آن برای اهداف ایمنی و طراحی پروژه امری لازم و ضروری است. پارامترهای متعددی وجود دارد که در الگوی تغییر شکل زمین طی عملیات لوله‌رانی تأثیر می‌گذارد. تأثیر هر یک از پارامترها و میزان حساسیت آن‌ها بایستی مشخص گردد تا با طراحی مناسب بتوان تغییر شکل زمین را کنترل کرد. بررسی الگوی جابجایی در زمین لایه‌ای و بر اساس شبیه‌سازی عددی اجزاء محدود و درنهایت تحلیل حساسیت آن‌ها موضوعی است که مطالعات محدودی در این زمینه انجام شده است. در این مطالعه، جزئیات مدل‌سازی ازجمله مخروطی بودن سپر حفاری، راندمان افزایشی فشار تزریق دوغاب و فشار صفحه حفاری در نظر گرفته شده است تا نزدیک به حالت واقعی بوده باشد. مقادیر جابجایی در سطح زمین و تاج خط لوله مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرد. شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرم‌افزار عددی اجزاء محدود پلکسیس و با در نظر گرفتن مطالعه موردی انجام گرفته است. نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی با نتایج به‌دست‌آمده از مطالعات میدانی و تحلیلی کالیبره شده و در ادامه تأثیر هر یک از پارامترها در الگوی تغییر شکل زمین و نیز تخمین میزان برآمدگی‌ها و محل دقیق آن‌ها موردبررسی قرار گرفت. در گام بعد رابطه هر یک از پارامترها با نشست سطح زمین برآورد شده و درنهایت تأثیر هر یک از عوامل مختلف با استفاده از تحلیل حساسیت سنجیده شد و شاخص حساسیت هرکدام مشخص گردید. نتایج نشان می‌دهد حساس‌ترین عامل نسبت به نشست سطح زمین قطر فضای حفاری و کم‌اهمیت‌ترین عامل فشار صفحه حفاری است. بیشترین نشست در قسمت انتهایی سپر حفاری به دلیل مخروطی بودن سپر و اجازه ترخیص تنش اتفاق می‌افتد. درنهایت با توجه به نتایج مشخص گردید که رابطه بین زاویه اصطکاک داخلی و مدول کشسان با نشست سطح زمین به‌صورت خطی اما غیرمستقیم است. روابط سایر پارامترها نیز به‌صورت غیرخطی ارزیابی شد.
Keywords
