تخمین نرخ نفوذ ماشین حفر تونل با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو

یکی از مهمترین پارامترهای تعیین کننده عملرد ماشین حفر تونل (TBM) شاخص نرخ نفوذ است. پارامترهای تاثیرگذار بر شاخص نرخ نفوذ را می توان به دو دسته قابل کنترل نظیر نوع و مشخصات TBM و هندسه تونل و غیر قابل کنترل شامل خصوصیات سنگ بکر و مشخصات ناپیوستگی های توده سنگ تقسیم بندی کرد. مقالات متعددی در راستای تعیین میزان اثرگذاری پارامترهای غیر قابل کنترل بر نرخ نفوذ نگارش شده اشت. نقیصه اصلی این مقالات بررسی انفرادی نقش خصوصیات توده سنگ بر شاخص نرخ نفوذ است در حالی که این پارامترها به صورت همزمان و توام می توانند بر میزان نفوذ TBM موثر باشند هدف از نگارش این مقاله بررسی اثرات خصوصیات توده سنگ بر شاخص نرخ نفوذ و ارائه یم رابطه ریاضیاتی جدید به روش آنالیز ابعادی برای برآورد عملکرد TBM می باشدبرای دستیابی به این هدف از روش شبیه سازی مونت کارلو برای مدلسازی عملکرد TBM استفاده شد. بر این اساس ابتدا پایگاه داده ای متشکل از اطلاعات مکانیک سنگی از قبیل مقاومت فشاری تک محوره ، مقاومت کششی ، سختی و سفتی سنگ، فاصله داری و جهت داری ناپیوستگی ها و نرخ نفوذ اندازه گیری شده TBM در 151 نقطه از یک تونل آب جمع اوری شد . سپس با استفاده از روش آنالیز ابعادی یک رابطه ریاضیاتی جامع برای محاسبه میزان نرخ نفوذ TBM بر اساس داده های یاد شده توسعه داده شد. در نهایت با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو تابع احتمالاتی شاخص نرخ نفوذ مورد بررسی قرار گرفت. به منظور اعتار سنجی رابطه ریاضی ارائه شده مقادیر واقعی نرخ نفوذ با مقادیر محاسبه شده مقایسه شد. نتایج اعتبار سنجی نشان داد که رابطه پیشنهادی به خوبی و با خطای RMSE کمتر از 0/3 توانایی تخمین شاخص نرخ نفوذ را دارد. شبیه سازی مونت کارلو نشان داد که سختی و چگالی سنگ به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را بر روی نرخ نفوذ TBM دارند.

Keywords:

ا TBM , نرخ نفوذ , شبیه سازی مونت کارلو , آنالیز ابعادی