مطالعه عددی اثر خصوصیات ماده انفجاری در حفاری تونل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مدعو دانشگاه جامع امام حسین(ع)

2 دانشجوی کارشناسی ارشد پدافند غیرعامل دانشگاه جامع امام حسین(ع)

چکیده

تونل‌ها یکی از اجزای دسترسی به سازه‌های زیرزمینی هستند که در دفاع غیرعامل نقش حیاتی دارند. با توجه به هزینه بالای اجرای تونل­ها، تاکنون روش­های مختلفی جهت بهینه و اقتصادی نمودن چنین پروژه‌هایی مطرح شده است. یکی از روش‌های متداول در کشور جهت اجرای تونل­ها، روش چالزنی و آتشباری می‌باشد. در احداث تونل­ها به روش چالزنی و آتشباری، با توجه به جنس سنگ ساختگاه تونل، مشخصات انفجار تعیین می­شود. تعداد و قطر سوراخ­های انفجار، نوع و مقدار ماده انفجاری مورد استفاده و نیز الگوی انفجار، مواردی هستند که باید مشخص شوند.یکی از روش‌های کاهش هزینه‌ها، به‌کار بردن نوع و مقدار مناسب مواد انفجاری است که این خود تابع اطلاع از مشخصات مواد انفجاری و سنگ ساختگاه تونل می­باشد. مواد انفجاری به دلیل دارا بودن مشخصاتی از قبیل دانسیته، سرعت انفجار، امپدانس، انرژی بر واحد حجم و فشار، دارای اهمیت ویژه­ای هستند. لذا نوع و مقدار مواد انفجاری برای هرنوع سنگ باید با دقت معلوم شود. پیش‌بینی مقدار تخریب تابع تجربیات زیاد، تکرار چندین انفجار و مشاهده نتایج حاصله است. معمولاً پس از چند بار انفجار و ملاحظه نتایج انفجار، مقادیر بهینه مواد انفجاری با سعی و خطا تعیین می­شوند. شبیه­سازی انفجار قبل از انجام عملیات اصلی می­تواند یکی­از راه­های مناسب برای کاهش زمان و هزینه و پیش­بینی بهتر نتایج حاصل از انفجار باشد. در این مقاله معادلات حاکم بر انتشار موج انفجار به روش عددی اجزای محدود حل‌شده و از مدل رفتاری RHT به‌عنوان معیار تسلیم و گسیختگی مواد سنگی استفاده شده است. نتیجه این تحقیق نشان می‌دهد که برای انتخاب یک ماده منفجره قابل اطمینان در تخریب سنگ، موثرترین متغیر، میزان انرژی بر واحد حجم آن ماده انفجاری می­باشد. از نتایج تحلیل حساسیت پژوهش انجام‌شده، می­توان در کاهش هزینه­های پروژه‌های دفاع غیرعامل زیرسطحی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of the Impact of Explosive Material Specifications on Tunnel Boring

نویسندگان [English]

  • S. Sh. Emamzade 1
  • H. Armannia 2
1 ihu
2 ihu
چکیده [English]

Tunnels are one of the access elements to underground structures playing a vital role in passive defense. In regard to the high cost of constructing tunnels, many methods have been presented to improve and make such projects more cost effective. One of the common methods in our country to construct tunnels is the ditching and firing. In tunnel construction using ditching and firing, the explosive features are determined, taking the stone material of the tunnel site into consideration. The number and diameter of blast holes, type and the amount of explosive material to be used and the explosion pattern, as well, are among the items to be determined. One way to reduce the costs is to use the appropriate type and amount of the explosive material which is in turn, dependent on knowing the specifications of the explosive material and tunnel site stone. The explosive material is especially important due to properties such as density, blast velocity, impedance, energy in mass unit and pressure. Therefore, the type and explosive material for every stone should be exactly identified. Predicting the destruction intensity is dependent on long experience, repeating several explosions and observing the results. In general, after several explosions and observing the results, the optimum amount of explosive material will be determined with trial and error. The explosion simulation before performing the main operation can be one of the appropriate methods to reduce time, costs and predicting better explosion-induced results. In this essay, the equations governing blast wave propagation are solved using limited numerical elements and the behavioral model of RHT has been used as the criteria of separation and submission of stone material. The results of this research indicate that in order to choose reliable explosive material to destroy stones, the most effective variable is the amount of energy on the mass unit of that explosive material. The analytical results of the project sensitivity can be used to reduce the costs of underground passive defense projects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tunnel
  • Explosion
  • Rotary Drilling
  • Finite Element
  • Passive Defence