بررسی تاثیر دانهبندی در انتخاب فاصله بهینه و میزان نفوذ تیغه های TBM در خاک (1-ET خط 7 مترو تهران) با استفاده از نرمافزار PFC2D

در این مقاله با استفاده از نرمافزار PFC2D تاثیر دانهبندی بر میزان فاصله بهینه و میزان نفوذ ابزار برش TBM و تاثیر این عوامل در کم کردن میزان سایش بررسی شده است. این مدل برای دو رنج دانهبندی 1-3و 0/5 -1/5 میلیمتر کالیبره شد (مقادیر چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک به ترتیب عبارتاند از: 015 0 /مگاپاسکال و 30 درجه). با بهکارگیری میکرو پارامترهای کالیبره شده از مراحل قبل مدلهای اولیه عددی با ابعاد 180mm×90mm میلیمتر ساخته شد و محدوده خاک موردنظر برای اعمال تیغه ها فراهم گردید. 6 برنده با اشکال هندسی متفاوت در نرمافزار اتوکد شبیهسازی شد و بعد با استفاده از دستور wall در نرمافزار PFC بهکار برده شد. تیغههای بارگذاری بالای سطح مدل قرار گرفتند. با اعمال نیرو به تیغهها، با سرعت ثابت s/1mm به سمت پایین و به داخل خاک نفوذ کردند. درنهایت با بررسی میزان نفوذ تیغهها در خاک و زون تخریب یا جداشده، تیغه با لبه مقعر که نسبت به سایر تیغهها دارای منطقه تخریب بهتری بوده و هم عمق یتاث رگذاری مناسبتری داشت بهعنوان بهترین شکل تیغه در این مرحله انتخاب شد. سپس تیغهها با 5 فاصلهداری متفاوت a 1/5 ، a ، 2 3a ،a و 4 a 5 که a برابر عرض یک تیغه است (میزان نفوذ تیغهها در خاک، یلیم 5 متر در نظر گرفته شد) مدل شدند. با اعمال بار به پشت تیغههای TBM ،مکانیسم تخریب خاک و منطقه تاثیرات دیسکها بررسی شد. نتایج نشان داد که 4 ناحیه با رفتار مکانیکی متفاوت در زیر تیغه قابل شناسایی است: ناحیه تخریبشده، ناحیه انتقالی، ناحیه پلاستیک و ناحیه الاستیک. در ادامه با بررسی زونهای ایجادشده ناشی از نفوذ دو تیغه بهطور همزمان در خاک، فاصله- داری a 4 برای خاک دانهدرشت (دامنه دانهبندی 1-3 میلیمتر) و فاصلهداری 3a برای خاک دانه زیر (دامنه دانهبندی - 1/5 0/5 میلیمتر) انتخاب گردید. در آخر با استفاده از تیغه مقعر و با فاصلهداری معین با تغییر میزان نفوذ تیغهها در خاک، مکانیسم تخریب مورد بررسی قرار گرفت که نفوذ 5mm در این مدل نسبت به سایر حالات عملکرد بهتری را نسبت به سایر تیغهها نشان داد. نتایج نشان داد که در این خاک با کوچک تر شدن ابعاد دانهها میزان زون تخریب کمتر، فاصلهداری بهینه از 4a به 3a کاهش مییابد و نیروی تماسی بین دانهها و لبه تیغه به دلیل سطوح تماس بیشتر نسبت به حالتدرشتدانه افزایش مییابد.

کلیدواژه ها:

دانهبندی ، سایش ، شکل تیغه ، فاصلهداری تیغه ، میزان نفوذ تیغه ، نرمافزار عددی PFC2D