टीबीएम की खुदाई दक्षता को प्रभावित करने वाले मुख्य भूवैज्ञानिक कारक

चट्टान की एकअक्षीय संपीडन शक्ति (यूसीएस) सुरंग बोरिंग मशीनों (टीबीएम) की प्रयोज्यता का मूल्यांकन करने और ड्राइविंग दक्षता की भविष्यवाणी करने के लिए एक प्रमुख संकेतक है, हालांकि यह एकमात्र निर्णायक कारक नहीं है।

टीबीएम सुरंग निर्माण परियोजनाओं में, व्यापक भूवैज्ञानिक जांच आवश्यक है। ये वैज्ञानिक उपकरण चयन और डिजाइन का आधार बनती हैं। इसके अलावा, निर्माण चरण को मजबूत अग्रिम जांच प्रणालियों और लचीली प्रतिक्रिया रणनीतियों द्वारा समर्थित किया जाना चाहिए ताकि अंततः टीबीएम की सुरक्षित और कुशल प्रगति सुनिश्चित की जा सके।

चट्टान की एकअक्षीय संपीडन शक्ति टीबीएम ड्राइविंग दक्षता निर्धारित करने वाले महत्वपूर्ण भूवैज्ञानिक कारकों में से एक है। आम तौर पर, टीबीएम 30 से 150 एमपीए की यूसीएस रेंज वाली कठोर चट्टान में इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करते हैं। जब चट्टान की ताकत 150 एमपीए से अधिक हो जाती है और चट्टान द्रव्यमान बरकरार रहता है जिसमें जोड़ खराब विकसित होते हैं, तो प्रवेश दर में उल्लेखनीय गिरावट आती है, जिसके साथ कई समस्याएं होती हैं: कटर का घिसाव बढ़ जाता है, कटरहेड में असामान्य कंपन होता है, घिसाव तेज हो जाता है, और वेल्ड सीम में दरारें भी पड़ जाती हैं। इन स्थितियों से कटर बदलने और उपकरण के रखरखाव के लिए डाउनटाइम में काफी वृद्धि होती है। नतीजतन, परियोजना शेड्यूलिंग के दौरान इस कारक के प्रभाव पर पूरी तरह से विचार किया जाना चाहिए।

चट्टान पिंड के भीतर दरारों (जोड़ों, स्तरण, शिस्टता, छोटी भ्रंशों आदि सहित) के विकास की डिग्री, यानी चट्टान पिंड के विखंडन या अखंडता की डिग्री, टीबीएम चलाने की दक्षता को प्रभावित करने वाला एक और महत्वपूर्ण भूवैज्ञानिक कारक है। भले ही चट्टानों में समान यूसीएस, कठोरता और घर्षण हो, दरारों के विकास की डिग्री में अंतर होने पर टीबीएम की प्रवेश दर (प्रति क्रांति कटाई की गहराई) और शुद्ध चलाने की दर काफी भिन्न हो सकती है।

दरारों के विकास को मापने के लिए आमतौर पर रॉक मास इंटीग्रिटी कोएफ़िशिएंट (Kv), वॉल्यूमेट्रिक जॉइंट काउंट (Jv), या रॉक क्वालिटी डेज़िग्नेशन (RQD) जैसे मापदंडों का उपयोग किया जाता है। आम तौर पर, अच्छी अखंडता और अपेक्षाकृत घनी दरारों वाले चट्टान पिंडों में उच्च शुद्ध चलाने की दर प्राप्त की जाती है, क्योंकि मध्यम दरारें चट्टान के टूटने में सहायता करती हैं और कटाई प्रतिरोध को कम करती हैं।

हालांकि, स्थिति तब उलट जाती है जब चट्टान का द्रव्यमान अत्यधिक खंडित होता है (जैसे, अत्यंत उच्च जोड़ घनत्व जिसके परिणामस्वरूप Kv मान 0.25 से नीचे होता है)। ऐसे मामलों में, चट्टान का द्रव्यमान टूटा हुआ या ढीला भी हो जाता है, इसकी समग्र शक्ति नाटकीय रूप से कम हो जाती है, और इसमें स्व-समर्थन क्षमता की कमी होती है। हालांकि TBM कटर ऐसे खंडित चट्टान में अधिक प्रवेश (अर्थात, आसान कटाई) प्राप्त कर सकते हैं, अत्यधिक अस्थिर आसपास की जमीन ढहने या अभिसरण विरूपण के लिए प्रवण होती है। इसके लिए निर्माण सुरक्षा और सुरंग की दीवार की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए अस्थायी समर्थन उपायों (जैसे, स्टील आर्च, शॉटक्रेटिंग, रॉक बोल्टिंग स्थापित करना) के लिए महत्वपूर्ण समय निवेश की आवश्यकता होती है। ये अतिरिक्त समर्थन संचालन अग्रिम समय का काफी उपभोग करते हैं, अंततः इन खंडों में TBM की शुद्ध ड्राइविंग दर में कमी आती है। इसलिए, अत्यधिक विकसित असंततताएँ, चट्टान की अखंड शक्ति को कम करते हुए, समर्थन की मांग में नाटकीय रूप से वृद्धि के कारण कुशल TBM प्रगति पर एक बाधा बन जाती हैं।

चट्टान की कठोरता उसकी अपघर्षकता (abrasiveness) निर्धारित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। सामान्य तौर पर, चट्टान की कठोरता जितनी अधिक होती है, उसकी अपघर्षकता उतनी ही अधिक होती है, जो सीधे टीबीएम (टनल बोरिंग मशीन) कटर के घिसाव को तेज करती है। इसके परिणामस्वरूप कटर की खपत तेजी से होती है, जिससे न केवल निर्माण लागत बढ़ती है, बल्कि कटर बदलने के लिए अधिक बार डाउनटाइम भी होता है, जिससे समग्र प्रगति दर कम हो जाती है।

चट्टान की घर्षण क्षमता काफी हद तक उसकी खनिज संरचना से प्रभावित होती है, विशेष रूप से क्वार्ट्ज जैसे कठोर खनिजों की सामग्री और कण आकार से। इन घर्षणकारी सामग्रियों की उच्च सामग्री और बड़े कण आकार से कटर का घिसाव बढ़ जाता है।

चट्टान की घिसाव क्षमता का वस्तुनिष्ठ मूल्यांकन करने के लिए, सेरचर घर्षण परीक्षण (CERCHAR Abrasivity Test) को अंतरराष्ट्रीय स्तर पर सेरचर घर्षण सूचकांक (CAI) निर्धारित करने के लिए अपनाया गया है। CAI मान चट्टान की घर्षण क्षमता को मापने और कटर के घिसाव और TBM ड्राइविंग दक्षता पर इसके प्रभाव की भविष्यवाणी करने के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक बन गया है।

जब चट्टान द्रव्यमान में प्रमुख असंततताओं (जैसे जोड़, बिस्तर) के स्ट्राइक और सुरंग अक्ष के बीच का कोण 45° से कम होता है, साथ में एक कोमल झुकाव कोण (30° से नीचे) होता है, तो सुरंग के हैन्चेस के ऊपर और क्राउन क्षेत्र में आसपास की चट्टान में अस्थिर वेज-आकार के ब्लॉक बनने की प्रवृत्ति होती है। यह प्रतिकूल संरचनात्मक संयोजन इन वेजों को ढीला होने, गिरने या बड़े पैमाने पर ढहने के लिए अत्यधिक प्रवण बनाता है, जो न केवल सामान्य टीबीएम संचालन को गंभीर रूप से बाधित करता है और दक्षता को कम करता है, बल्कि उपकरण और कर्मियों की सुरक्षा के लिए भी सीधा खतरा पैदा करता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रमुख असंततताओं और सुरंग अक्ष के बीच 50-70 डिग्री का कोण आम तौर पर उच्च प्रगति दर प्राप्त करने के लिए सबसे अधिक अनुकूल होता है।

इसलिए, चट्टान द्रव्य असंततता अभिविन्यासों का सटीक पूर्व-निर्माण सर्वेक्षण इन जोखिमों की भविष्यवाणी और रोकथाम के लिए महत्वपूर्ण है, जो सुरक्षित और कुशल टीबीएम निर्माण सुनिश्चित करता है।