টিবিএম খননের কার্যকারিতা প্রভাবিত করার প্রধান ভূতাত্ত্বিক কারণসমূহ

শিলাটির একক অক্ষীয় সংকোচন শক্তি (UCS) টানেল বোরিং মেশিন (TBM) এর প্রযোজ্যতা মূল্যায়ন এবং চালনার দক্ষতা পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য একটি মূল সূচক, যদিও এটি একমাত্র নির্ধারক কারণ নয়।

টিবিএম টানেলিং প্রকল্পগুলিতে, ব্যাপক ভূতাত্ত্বিক তদন্ত অপরিহার্য। এগুলি বৈজ্ঞানিক সরঞ্জাম নির্বাচন এবং নকশার ভিত্তি তৈরি করে। অধিকন্তু, নির্মাণ পর্যায়টিকে অবশ্যই শক্তিশালী অ্যাডভান্স প্রোবিং সিস্টেম এবং নমনীয় প্রতিক্রিয়া কৌশল দ্বারা সমর্থিত হতে হবে যাতে শেষ পর্যন্ত টিবিএম-এর নিরাপদ এবং দক্ষ অগ্রগতি নিশ্চিত করা যায়।

পাথরের একাক্ষিক সংকোচন শক্তি (uniaxial compressive strength) টিবিএম (TBM) চালনার দক্ষতার নির্ধারক গুরুত্বপূর্ণ ভূতাত্ত্বিক কারণগুলির মধ্যে একটি। সাধারণত, টিবিএমগুলি ৩০ থেকে ১৫০ এমপিএ (MPa) পরিসরের ইউসিএস (UCS) সহ কঠিন পাথরে সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা অর্জন করে। যখন পাথরের শক্তি ১৫০ এমপিএ (MPa) ছাড়িয়ে যায় এবং পাথরের ভর অক্ষত থাকে ও ফাটলগুলি দুর্বলভাবে বিকশিত হয়, তখন অনুপ্রবেশের হারে উল্লেখযোগ্য হ্রাস ঘটে, যার সাথে বিভিন্ন সমস্যা দেখা দেয়: কাটারগুলির ক্ষয় বৃদ্ধি, কাটারহেডের অস্বাভাবিক কম্পন, দ্রুত ক্ষয় এবং এমনকি ওয়েল্ড সিম ফেটে যাওয়া। এই পরিস্থিতিগুলি কাটার প্রতিস্থাপন এবং সরঞ্জাম রক্ষণাবেক্ষণের জন্য ডাউনটাইমকে (downtime) উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়ে তোলে। ফলস্বরূপ, প্রকল্প সময়সূচী নির্ধারণের সময় এই কারণটির প্রভাব সম্পূর্ণরূপে বিবেচনা করা আবশ্যক।

শিলাস্তরের মধ্যে ফাটলগুলির (যেমন জয়েন্ট, স্তরবিন্যাস, ফোলিয়েশন, ছোট ফাটল ইত্যাদি) বিকাশের মাত্রা, অর্থাৎ শিলাস্তরের ফাটল বা অখণ্ডতার মাত্রা, টিবিএম চালনার দক্ষতার উপর প্রভাব ফেলে এমন আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ ভূতাত্ত্বিক কারণ। এমনকি যদি শিলাগুলির ইউসিএস (UCS), কাঠিন্য এবং ঘর্ষণ ক্ষমতা একই রকম হয়, তবে ফাটলের বিকাশের মাত্রা ভিন্ন হলে টিবিএম-এর পেনিট্রেশন রেট (প্রতি বিপ্লবে কাটার গভীরতা) এবং নেট ড্রাইভিং রেট উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে।

শিলাস্তরের অখণ্ডতা সহগ (Kv), ভলিউমেট্রিক জয়েন্ট সংখ্যা (Jv), বা রক কোয়ালিটি ডেজিগনেশন (RQD) এর মতো প্যারামিটারগুলি সাধারণত ফাটলের বিকাশকে পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। সাধারণত, ভাল অখণ্ডতা এবং অপেক্ষাকৃত কাছাকাছি ফাটলযুক্ত শিলাস্তরে উচ্চতর নেট ড্রাইভিং রেট অর্জন করা হয়, কারণ মাঝারি ফাটলগুলি শিলা ভাঙতে সহায়তা করে এবং কাটার প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে।

তবে, পরিস্থিতি পাল্টে যায় যখন শিলা ভর তীব্রভাবে ফাটলযুক্ত হয় (যেমন, অত্যন্ত উচ্চ জয়েন্ট ঘনত্ব যার ফলে Kv মান ০.২৫ এর নিচে নেমে আসে)। এই ধরনের ক্ষেত্রে, শিলা ভর ভেঙে যায় বা আলগা হয়ে যায়, এর সামগ্রিক শক্তি মারাত্মকভাবে হ্রাস পায় এবং এতে স্ব-সমর্থন ক্ষমতা থাকে না। যদিও TBM কাটারগুলি এই ধরনের ফাটলযুক্ত শিলাতে বেশি প্রবেশ করতে পারে (অর্থাৎ, সহজে কাটা যায়), অত্যন্ত অস্থিতিশীল চারপাশের মাটি ধসে পড়ার বা বিকৃতির ঝুঁকিতে থাকে। এর জন্য নির্মাণ নিরাপত্তা এবং টানেলের দেয়ালের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করার জন্য অস্থায়ী সহায়তার জন্য উল্লেখযোগ্য সময় বিনিয়োগের প্রয়োজন হয় (যেমন, স্টিলের আর্চ স্থাপন, শটক্রিটিং, রক বোল্টিং)। এই অতিরিক্ত সহায়তার কাজগুলি অগ্রিম সময়কে উল্লেখযোগ্যভাবে গ্রাস করে, শেষ পর্যন্ত এই অংশগুলিতে TBM এর নেট ড্রাইভিং হার হ্রাস করে। অতএব, অতিরিক্তভাবে বিকশিত বিচ্ছিন্নতাগুলি, শিলার অখণ্ড শক্তি হ্রাস করলেও, সমর্থনের চাহিদা নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধির কারণে দক্ষ TBM অগ্রগতির উপর একটি সীমাবদ্ধতা হয়ে দাঁড়ায়।

পাথরের কাঠিন্য এর ঘর্ষণ ক্ষমতা নির্ধারণের একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। সাধারণত, পাথরের কাঠিন্য যত বেশি হয়, এর ঘর্ষণ ক্ষমতাও তত বেশি হয়, যা টিবিএম (টানেল বোরিং মেশিন) কাটারগুলির ক্ষয়কে সরাসরি ত্বরান্বিত করে। এর ফলে কাটারগুলির ব্যবহার দ্রুততর হয়, যা কেবল নির্মাণ ব্যয়ই বাড়ায় না, বরং কাটার প্রতিস্থাপনের জন্য ঘন ঘন ডাউনটাইমের দিকেও পরিচালিত করে, যার ফলে সামগ্রিক অগ্রগতির হার হ্রাস পায়।

পাথরের ঘর্ষণ ক্ষমতা মূলত এর খনিজ উপাদানের উপর নির্ভর করে, বিশেষ করে কোয়ার্টজের মতো কঠিন খনিজগুলির পরিমাণ এবং কণার আকারের উপর। এই ঘর্ষণকারী পদার্থগুলির উচ্চতর পরিমাণ এবং বৃহত্তর কণার আকার কাটার পরিধান বৃদ্ধি করে।

পাথরের ঘর্ষণ ক্ষমতা বস্তুনিষ্ঠভাবে মূল্যায়ন করার জন্য, CERCHAR Abrasivity Test আন্তর্জাতিকভাবে Cerchar Abrasivity Index (CAI) নির্ধারণের জন্য গৃহীত হয়। CAI মান পাথরের ঘর্ষণ ক্ষমতা পরিমাপ এবং কাটার পরিধান ও TBM চালনার দক্ষতার উপর এর প্রভাব ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক হয়ে উঠেছে।

যখন শিলাস্তরের প্রধান বিচ্যুতিগুলির (যেমন, ফাটল, স্তরবিন্যাস) স্ট্রাইক এবং টানেল অক্ষের মধ্যে কোণ ৪৫° এর কম হয়, সাথে একটি মৃদু ঢাল কোণ (৩০° এর নিচে) যুক্ত হলে, টানেলের উপরের অংশে এবং মুকুটের (crown) এলাকায় অস্থির ওয়েজ-আকৃতির ব্লক তৈরি হওয়ার প্রবণতা দেখা যায়। এই প্রতিকূল কাঠামোগত সংমিশ্রণ এই ওয়েজগুলিকে আলগা হওয়া, পড়ে যাওয়া বা এমনকি বড় আকারের ধসের জন্য অত্যন্ত ঝুঁকিপূর্ণ করে তোলে, যা কেবল টিবিএম (TBM) অপারেশনে গুরুতর ব্যাঘাত ঘটায় এবং কার্যকারিতা হ্রাস করে না, বরং সরঞ্জাম এবং কর্মীদের সুরক্ষার জন্যও সরাসরি হুমকি সৃষ্টি করে।

এটি উল্লেখ করা উচিত যে প্রধান বিচ্ছিন্নতা এবং টানেল অক্ষের মধ্যে ৫০-৭০ ডিগ্রি কোণ সাধারণত উচ্চতর অগ্রগতির হার অর্জনের জন্য সবচেয়ে সহায়ক।

অতএব, শিলা ভরের বিচ্ছিন্নতার দিকগুলির সঠিক প্রাক-নির্মাণ জরিপ এই ধরনের ঝুঁকিগুলির পূর্বাভাস এবং প্রতিরোধের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যা নিরাপদ এবং দক্ষ টিবিএম নির্মাণ নিশ্চিত করে।