TBM Kazı Verimliliğini Etkileyen Ana Jeolojik Faktörler

Kayacın tek eksenli basınç dayanımı (UCS), Tünel Açma Makinelerinin (TBM'ler) uygulanabilirliğini değerlendirmek ve sürüş verimliliğini tahmin etmek için önemli bir göstergedir, ancak tek belirleyici faktör değildir.

TBM tünelcilik projelerinde kapsamlı jeolojik araştırmalar esastır. Bunlar, bilimsel ekipman seçimi ve tasarımının temelini oluşturur. Ayrıca, inşaat aşaması, TBM'nin güvenli ve verimli ilerlemesini nihayetinde sağlamak için sağlam ileri sondaj sistemleri ve esnek yanıt stratejileri ile desteklenmelidir.

Daşın bir oxlu sıxılma gücü, TBM qazma səmərəliliyini müəyyən edən kritik geoloji amillərdən biridir. Ümumiyyətlə, TBM-lər 30 ilə 150 MPa arasında UCS-ə malik sərt daşlarda optimal performans göstərir. Daşın gücü 150 MPa-dan yuxarı olduqda və daş kütləsi bütöv olduqda, zəif inkişaf etmiş oyuqlarla, nüfuzetmə sürətində əhəmiyyətli bir azalma baş verir, bu da bir sıra problemlərlə müşayiət olunur: kəsicilərin aşınmasının artması, kəsicinin başlığının anormal titrəməsi, sürətlənmiş aşınma və hətta qaynaq tikişlərinin çatlaması. Bu şərtlər kəsicilərin dəyişdirilməsi və avadanlıqların saxlanması üçün iş dayandırma vaxtını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Nəticə olaraq, bu amilin təsiri layihənin planlaşdırılması zamanı tam nəzərə alınmalıdır.

Kaya kütlesi içindeki süreksizliklerin (eklemler, tabakalanma, şistozite, küçük faylar vb. dahil) gelişme derecesi, yani kaya kütlesinin kırılma veya bütünlük derecesi, TBM sürüş verimliliğini etkileyen başka bir önemli jeolojik faktördür. Kayaçların benzer UCS, sertlik ve aşındırıcılığa sahip olması durumunda bile, süreksizlik gelişme derecesi farklıysa bir TBM'nin nüfuz etme hızı (devir başına kesme derinliği) ve net sürüş hızı önemli ölçüde değişebilir.

Süreksizliklerin gelişimini ölçmek için yaygın olarak Kaya Kütlesi Bütünlük Katsayısı (Kv), Hacimsel Eklem Sayısı (Jv) veya Kaya Kalitesi Tanımı (RQD) gibi parametreler kullanılır. Genel olarak, iyi bütünlüğe ve nispeten sık aralıklı süreksizliklere sahip kaya kütlelerinde daha yüksek bir net sürüş hızı elde edilir, çünkü orta düzeydeki süreksizlikler kaya kırılmasını kolaylaştırır ve kesme direncini azaltır.

Ancak, kaya kütlesinin yoğun şekilde çatlaklı olduğu (örneğin, 0.25'in altındaki bir Kv değeriyle sonuçlanan aşırı yüksek eklem yoğunluğu) durumlarda durum tersine döner. Bu gibi durumlarda, kaya kütlesi kırılmış veya hatta gevşek hale gelir, genel dayanımı önemli ölçüde azalır ve kendi kendini destekleme kapasitesinden yoksundur. TBM kesicileri bu tür çatlaklı kayalarda daha fazla ilerleme (yani, daha kolay kesme) sağlayabilse de, yüksek derecede dengesiz çevre zemin çökme veya yakınsama deformasyonuna eğilimlidir. Bu durum, inşaat güvenliğini ve tünel duvarı stabilitesini sağlamak için geçici destek önlemleri (örneğin, çelik kemerlerin takılması, püskürtme beton, kaya bulonları) için önemli ölçüde zaman yatırımı gerektirir. Bu ek destek operasyonları, ilerleme süresini önemli ölçüde tüketir ve sonuç olarak bu kesitlerde TBM'nin net ilerleme hızında bir düşüşe yol açar. Bu nedenle, aşırı gelişmiş süreksizlikler, kayanın sağlamlığını azaltırken, destek talebindeki dramatik artış nedeniyle verimli TBM ilerlemesi için bir kısıtlama haline gelir.

Kaya sertliği, aşındırıcılığını belirleyen kritik bir faktördür. Genel olarak, kaya sertliği ne kadar yüksekse, aşındırıcılığı o kadar fazla olur, bu da TBM (Tünel Delme Makinesi) kesicilerinin aşınmasını doğrudan hızlandırır. Bu durum, kesici tüketiminin daha hızlı olmasına neden olur, bu da yalnızca inşaat maliyetlerini artırmakla kalmaz, aynı zamanda kesici değişimi için daha sık duruşlara yol açarak genel ilerleme hızını düşürür.

Kayacın aşındırıcılığı, özellikle kuvars gibi sert minerallerin içeriği ve tane boyutu olmak üzere mineral bileşiminden önemli ölçüde etkilenir. Bu aşındırıcı malzemelerin daha yüksek içeriği ve daha büyük tane boyutu, kesici aşınmasının artmasına neden olur.

Kayacın aşınma potansiyelini objektif olarak değerlendirmek için, Cerchar Aşındırıcılık İndeksi'ni (CAI) belirlemek üzere CERCHAR Aşındırıcılık Testi uluslararası alanda kabul görmüştür. CAI değeri, kaya aşındırıcılığını ölçmek ve kesici aşınması ile TBM sürüş verimliliği üzerindeki etkisini tahmin etmek için önemli bir gösterge haline gelmiştir.

Daş köpüklügündäki uly üzülmeler (mysal üçin, gatlaklar, ýapgytlar) we tunel oky arasyndaky burç 45° -den az bolsa, ýuwaş depesi (30° -den aşakda) bilen bilelikde, tuneliň ýokarky böleginde we depesindäki daş köpüklüginde penjire şekilli bloklaryň emele gelmegine getirýär. Bu amatly bolmadyk gurluşyk birleşmesi bu penjireleriň boşalmagyna, düşmegine ýa-da hatda uly göwrümdäki çökmäge ýokary derejede sezewar edýär, bu bolsa diňe bir TBM işiniň kadaly ýagdaýyny güýçli bozmak we netijeliligi peseltmek bilen çäklenmän, eýsem enjamlara we işgärlere göni howplary hem döredýär.

Ana süreksizlikler ile tünel ekseni arasındaki 50-70 derecelik bir açının genellikle daha yüksek ilerleme hızları elde etmek için en uygun olduğu unutulmamalıdır.

Bu nedenle, kaya kütlesi süreksizlik yönelimlerinin doğru inşaat öncesi etüdü, bu riskleri tahmin etmek ve önlemek, güvenli ve verimli TBM inşaatını sağlamak için kritik öneme sahiptir.