مدلسازی اثر کندشوندگی تیغه‌های برش TBM در هنگام نفود سنگ با استفاده از روش المان مرزی

Abstract

دستیابی به درون زمین، شامل مراحلی است که بی‏شک مرحله نفوذ یکی از ابتدایی‏ترین و مهم‏ترین آنها‏ست. وارد شدن تیغه های دیسکی TBMدر سنگ و ایجاد خرده‏هایی ازسنگ در ابعاد کوچک وبزرگ و نیز ایجاد ترک‏های داخلی در آن به­عنوان فرآیند نفوذ شناخته شده است. در این تحقیق از علم مکانیک شکست خطی سنگ و معیار شکست تنش برشی ماکزیمم برای بررسی انتشار ترک و امتدادش تحت تیغه های دیسکی استفاده شده است.برای مدل‏سازی انتشار ترک‏ها تحت تیغه های برش TBMکنداز روش ناپیوستگی جابجایی که زیرمجموعه‏ای از روش المان مرزی است، استفاده شده است. در مدل‏سازی انجام شده، به منظور بالابردن دقت و کاهش مقدار خطا در محاسبهناپیوستگیجابجایی‏‏ها،درتمامیالمان‏‏هایمرزی از المان‏های مرتبه بالا (المان‏های کوادراتیک)و برای جلوگیری از خطای ناشی از سینگولاریتی تنش و جابجایی درنزدیکی نوک ترک از سه المان مخصوص نوک ترک، کمک گرفته شده است. از آنجائیکه تیغه‌های دیسکی در TBMبعد از مدتی فرسایش پیدا می‌کنند. به همین دلیل تاثیر کندشوندگی را بصورت عددی با نتایج آزمایشگاهی تست LCMمقایسه شده است. جهت مدل کند‌شوندگی از تیغه‌های صلب- ثابت (CCS با قطر 432mmو ضخامت 80mm)، استفاده شده است. به منظور تولید انحناء در نوک ترک مدل ccs، 4 المان در نظر گرفته شده، که این انحنا موجب کاهش راندمان و افزایش انرژی ویژه مورد نیاز می شود.