روشهای نگهداری تونل
آشنایی
پس از آنکه تونل یا فضای زیرزمینی حفر شد اگر نتواند پابرجا بماند باید با حایلهایی مستحکم شود. حایلهایی که برای نگهداری فضای زیرزمینی بکار میروند به دو دسته موقت و دائمی تقسیم میشوند. سنگهای سالم ، از جمله سنگهای آذرین متبلور و برخی از سنگهای رسوبی سخت ، در طی اجرا و در زمان بهره برداری تونل حالت خودنگهدار دارند. درصورتی که بسیاری دیگر از سنگها و تقریبا همه خاکها باید در طول حفاری با حایلهایی نگهداری شوند و پس از آن نیز محتاج پوششهای محافظ دائمی اند.
طراحی حایل تونل بر مبنای فشار زمین و نوع سنگ انجام میشود. فشار زمین به کمک روابط تحلیلی یا تجربی برآورد میشود. فشار زمین میتواند از مقدار زیاد ، در مورد رسهای نرم یا سفت ، تا صفر ناچیز و در مورد سنگهای سالم ، تغییر کند. قابهای فولادی ، تیرکهای چوبی ، صفحات پوششی ، میل مهار ، شبکه توری ، و بتن پاشی روشهایی اند که جهت نگهداری فضاهای حفر شده در سنگهای متوسط تا ضعیف بکار گرفته میشوند.
در معادن ، حایل موقتی اغلب با جاگذاری و عدم استخراج بخشها یا پایههایی از ماده معدنی تامین میشود. در خاکها زمان پابرجایی کم است، از اینرو حیطه کار نیاز به حایل دارد. نگهداری این قسمتها توسط چوب بست ، دیوار گل ، فشار هوا یا با استفاده از ماشینهای خودکار حفر تونل (tbm) انجام میشود. طاق و دیوارهها نیز ممکن است بطور موقت توسط صفحات پوششی یا سپر نگهداری شوند. پوشش دائمی تونلهای حفر شده در خاک بطور درجا با بتن ریخته شده یا با نصب قطعات بتنی یا فلزی انجام میگردد.
نگهداری در سنگ
تونلها و حفرههای معدنی ایجاد شده در سنگ معمولا در خود نگهدار هستند. حفرهها و بخشهای استخراج شده در معادن ، بویژه در معادن زغال سنگ ، به جای مقطع دایرهای یا بیضوی دارای مقطع مستطیلی اند. در اینجا تنشها عمدتا توسط دیوارههای تونل و در کارگاههای استخراج توسط پایهها و قسمتهای حفاری نشده تحمل میگردد. پس از حفاری تونل در سنگهای دارای لایه بندی افقی ، لایههای واقع در سقف ، تغییر شکل داده و تشکیل یک قوس فشاری میدهند که بار لایههای بالایی را تحمل میکند. در نتیجه بارهای روباره از اطراف حفره به دیوارهها و پایهها منتقل میشود.
میزان تغییر شکل لایه سقف تابعی از ابعاد دهنه ، وزن لایه و ضخامت آن ، مقاومت کششی و مشخصات درزهاست. در سنگهای دارای درزهای زیاد ، با دوختن و مهار کردن لایه ها می توان یک تیر مرکب تشکیل داد و سقف را مقاوم کرد. ظرفیت باربری پایهها تابعی از جنس و ابعاد پایه و جنس پی آن است. بطور کلی فضاهای زیرزمینی بزرگ و قسمتهای استخراج شده معادن به ندرت پوشش گذاری میشوند.
فضاهای زیرزمینی بزرگ معمولا در سنگهای با کیفیت خوب احداث میشوند که محتاج حداقل پوشش اند. در معادن نیز حایل توسط پایهها تامین میشود یا در صورت استفاده از جکهایی که پس از پایان استخراج جمع آوری میشوند، سقف تونلهای دائمی معادن را میتوان با میل مهار کنترل کرد. در اینجا مهمترین روشهای نگهداری فضاهای ایجاد شده در سنگ را مرور میکنیم.
میل مهار و کابل مهاری (سنگ دوزی)
در سنگهای درزدار ، لایه لایه یا دیگر سنگهای ناپایدار ، ناحیه سست یا خمیری شده اطراف قوس طلاق تونل توسط میل مهارها یا در صورتی که منطقه سست ضخیم باشد، توسط کابلهایی تحت فشار نگه داشته میشود. میلهای مهاری انواع مختلف دارند و معمولا در چالهایی که به این منظور در سنگ حفاری میشود، قرار داده میشوند.
شاتکریت
بتنی رقیق با دانههای سنگی درشت (12 میلیمتر) است که با فشار باد و با سرعت زیاد بر سطح سنگ پاشیده میشود و به این ترتیب پیوندی قوی با سنگ بوجود میآورد. شاتکریت معمولا در لایههای 5 سانتیمتری و بلافاصله بعد از حفاری (آتشکاری) پاشیده میشود. شاتکریت را بسته به شرایط میتوان به تنهایی یا همراه با دیگر حایلها بکار گرفت.
قابهای فولادی و قطعات چوب
برای سالیان دراز تنها راه ایجاد حایل نگهدارنده برای تونلها استفاده از قابهای فولادی (تیر آهن) بود که به شکل نقطع تونل خم شده بودند. برای برقراری تماس بین قاب فلزی و سقف تونل از الوارها و قطعات چوب استفاده میشد.
پوششهای بتنی
روش رایج دیگر استفاده از پوشش بتنی است. امروزه استفاده از این روش تنها برای تونلهای حمل و نقل حفر شده در سنگهای خیلی ضعیف ، که کارایی دیگر روشها نامطمئن است، توصیه میشود.
روشهای تلفیقی
در تکنیکهایی که در سالهای اخیر رایج شده ، کوشش بر این است که نگهداری تونل یا فضای زیرزمین اساسا توسط خود سنگ انجام شود. به این منظور کوشش میشود تا کیفیت سنگ تا حدالامکان بهبود یابد تا بتواند بطور دایم پابرجا بماند. معروفترین روش در این زمینه روش جدید تونل زنی اتریشی (natm) است. در این روش برای نگهداری سنگ ناپایدار از تلفیقی از شاتکریت میل مهار (وغالبا توری سیمی) استفاده میشود. به این منظور ابتدا با ابزاربندی دقیق نحوه رفتار سنگ معلوم شده و سنگ طبقه بندی میشود. به این ترتیب برای هر قسمت مناسبترین حایل انتخاب میشود.
نگهداری در خاک
تونلهایی را که در خاک ایجاد میشوند میتوان با یک یا تلفیقی از روشهایی که در مورد سنگ گفته شد، بطور موقت یا دایم پابرجا نگهداشت. در خاکهای ضعیف و زمینهای نامناسب ایجاد حایل برای تونل اغلب به صورت بخشی از عملیات حفاری و بطور همزمان با آن انجام میشود.
در خاکها ، به جز در مواردی که از روشهای سپررانی استفاده میشود، نگهداری توسط قابهای فولادی حاصل میشود. در حد فاصل بین این قابها تیرکهای چوبی یا فلزی قرار داده میشود. تیرکها بسته به شرایط زمین بطور چسبیده به هم یا با فاصله قرار میگیرند. حایل دیگری که در مواردی مصرف میشود، ورقههای فلزی است که میتوان آنها را همراه یا بدون قابهای فولادی بکار گرفت. برای بالا بردن استحکام این صفحات پوششی ، میتوان آنها را به صورت موجدار (مانند صفحات ایرانیت) در آورد. در شرایطی که حفاری به روش سپررانی انجام شود، ایجاد حایل برای بخشهای حفاری شده با استفاده از جفت نمودن قطعات پیش ساخته بتنی (یا فلزی) در کنار یکدیگر بدست میآید.
نگهداری سازه های زیرزمینی توسط بتن
یکی از روش های نگهداری تونل یا به عبارت کلی سازه های زیرزمینی استفاده از بتن و بتن پاشی(shotcrete)می باشد.بتن یکی از مصالح تراکمی بسیار مفید می باشد که امروزه در بسیاری از سازه های مهندسی نظیر ساختمان های مسکونی،سد ها،بونکرهای معدنی،سیلوها،چاه های معدنی،تونل ها،نیروگاه ها و ... کاربرد فراوانی دارد،لذا هرچه دقیق تر روی ساختار بتن مورد استفاده تأمل گردد بی تردید سازه ایجاد شده از امنیت بالاتری برخوردار خواهد بود.لازم به ذکر است که عدم توجه به طرح اختلاط بتن و استانداردهای تعیین شده برای بتن خسارتهای جانی و مالی بسیاری را وارد می آورد که جبران ناپذیر خواهند بود.
معرفی بتن
بتن متشکل است از سیمان،آب،مصالح سنگی و هوا.به مقدار جرم هر کدام از مواد ذکر شده در یک مترمکعب از بتن Dosage گفته میشود.سیمان یک ماده مصنوعی است که در کارخانه تهیه میشود.اجزاء تشکیل دهنده سیمان عبارتند از:سنگ آهک،سیلیس و مارن که با نسبت معینی با هم مخلوط و پخته می شوند.هرچه میزان Dosage سیمان در بتن بالاتر باشد مقاومت بتن ساخته شده هم بیشتر میشود.برای مثال بتن با سیمان 300 تا 350 کیلوگرم دارای مقاومت 225-200 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد.آب مورد استفاده در بتن می بایست دارای سختی بسیار کمی باشد یعنی میزان املاح و ناخالصی های آن از جمله گچ،نمک و آهک کم باشد.مصالح سنگی بتن از دو قسمت ریزدانه(ماسه)و درشت دانه(گراول)تشکیل شده است.
*عوامل مؤثر در رفتار بتن
1)نسبت Dosage آب به سیمان در بتن:اگر این نسبت بین 0.3 تا 0.4باشد مقاومت بتن زیاد می شود،همچنین اگر این نسبت برابر 0.4 باشد بتن حداکثر مقاومت خود را دارد.
2)زمان:با گذشت زمان مقاومت بتن افزایش می یابد.این زمان حداکثر 90 روز می باشد.یعنی بتن بعد از گذشت 90 روز به حداکثر مقاومت خود می رسد.به طور کلی سه مقاومت برای بتن محاسبه می شود:مقاومت 90 روزه،مقاومت 28 روزه و مقاومت 7 روزه.مقاومت بتن 7 روزه 70% مقاومت بتن 28 روزه است و مقاومت بتن 28 روزه 20% مقاومت بتن 90 روزه می باشد.
3)تراکم:تراکم عبارت است از نسبت حجم پر به حجم کل.هرچه این نسبت به یک نزدیک شود مقاومت بتن بیشتر می شود.
4)دانه بندی مصالح سنگی در بتن:اگر چنان چه دانه بندی به طور صحیح انتخاب نشود تراکم مناسب ایجاد نشده و تخلخل بالا می رود.
*رعایت نکات مهم در مورد بتن ریزی
1)دیواره های قدیمی باید تمیز شده و تیشه ای شوند.
2)هر 40 سانتیمتر به 40 سانتیمتر باید ویبراسیون انجام گیرد.زمان ویبره کردن برای خارج کردن هوای بتن حدود 2 تا 3 دقیقه به ازای هر مترمکعب بتن است.بطور کلی می بایست ویبره کردن را تا زمانی ادامه داد که روی بتن یک غشاء نازک از آب ایجاد شود.
*انواع بتنی که در نگهداری تونل ها استفاده می شود
1)بتن به صورت قالب های پیش ساخته (Segment).
2)استفاده از قالب های بتنی و بتن ریزی در محل.
3)بتن پاشی (Shotcrete).
بتن پاشی به دو صورت خشک و تر اجرا می شود.در بتن پاشی خشک ابتدا سیمان و مصالح سنگی پیمانه می شوند و سپس در داخل مخلوط کن ریخته شده و بوسیله هوای فشرده وارد لوله می شوند،در انتهای لوله نازل وجود دارد که در آن موقعیت،آب به مخلوط اضافه شده و سپس از نازل به سمت محل مورد نظر پاشیده می شود.اما در بتن پاشی تر از ابتدا سیمان،مصالح سنگی و آب با هم ترکیب شده و سپس بوسیله هوای فشرده وارد لوله شده و از طریق نازل به محل مورد نظر پاشیده می شوند.از بتن پاشی خشک در موقعیت هائی استفاده می شود که طول لوله ها زیاد باشد.درحقیقت بسته به شرایط پروژه اگر امکان عبور و مرور ماشین آلات وجود نداشته باشد از بتن پاشی خشک استفاده می شود.
*موارد استفاده از بتن در معادن
1)پوشش رمپ ها.
2)گالریهای با دهانه بزرگ.
3)پوشش دیواره های هوازده که پوسته پوسته می شوند.
4)حوضچه های جمع آوری آب.
5)سقف های کارگاه های استخراج.
*مزایای بتن
1)یکی از مصالح تراکمی بسیار خوب و مقرون به صرفه می باشد.
2)به علت صاف و صیقلی بودن دیواره ها مقاومت کمی در برابر جریان سیالات دارد.(تونل های انتقال آب)
3)بتن مطمئن ترین ماده نسبت به آتش سوزی است.
4)طول عمر بتن زیاد می باشد.
5)رفتار بتن مانند فولاد قابل پیشبینی می باشد.
*معایب بتن
1)مقاومت کششی آن بسیار کم است.(برای از بین بردن این نقیصه بتن را مسلح می کنند که در رشته مهندسی عمران به طور تخصصی به آن پرداخته می شود)
2)قطعات بتنی شکسته را نمی توان دوباره مصرف نمود.(در مقایسه با چوب و فولاد)
3)تهیه بتن نیازمند دقت و نظارت فوق العاده ای است که در غیر اینصورت موجب بروز مشکلات و خسارات جبران ناپذیری می شود.
4)بتن قبل از گسیختگی علائم سمعی و بصری نداشته و در کسری از ثانیه فرو می ریزد.(در مقایسه با چوب و فولاد)
5)هزینه نسبتاً بالای ماشین آلات.
ده الماس معروف جهان
۱-كوه نور با 92/108 قیراط وزن از میان الماسهای مشهور جهان، بی شک کوه نور افسانه آمیزترین آنها به شمار می رود این الماس از یك سنگ اولیه 186 قیراطی برش داده شد. سرگذشت پر نشیب و فراز و حیرت انگیز آن با تاریخ هند، افغانستان، ایران و انگلستان درآمیخته است. کوه نور در قرن شانزدهم میلادی، در دوران سلطنت بابر، بنیانگذار سلسله گورکانی هند پدیدارشد. سپس الماس مشهور به نوبت به دست شاه جهان(کسی که دستور ساختمان بنای تاج محل را داد)، اورنگ زیب(که تعصب دینی اش باعث اختلاف میان هندوان و مسلمانان شد) می رسد، این الماس توسط نادرشاه افشار (یکی از معروفترین جهانگشایان آسیا) درسال 1739 به ایران آورده شد تا اینکه سرانجام به انگلستان برده می شود. كوه نور در سال 1850 به ملكه ویكتوریا اهدا شد در دربار انگلیس بر روی آن تراش مجدد صورت گرفت و در تاج ملكه الیزابت دوم قرار گرفت هم اكنون از این الماس در برج لندن (Tower Landon )نگهداری می شود.
۲-درسدن (Dresden
) این الماس به رنگ سبز بوده و 41 قیراط وزن دارد محل پیدایش آن بطور دقیق مشخص نیست ولی احتمالا" بایستی از هندوستان آمده باشد از تاریخچه این الماس تا سال 1742 میلادی اطلاعی در دست نیست در این زمان بود كه این الماس به فردریخ اگوست دوم دوك ساكسونی فروخته شد در حال حاضر این الماس در بنای طاق سبز (Green Vaults) شهر درسدن آلمانی نگهداری می شود.
۳-امید (Hope
) الماسی آبی رنگ با وزن 52/45 قیراط ،این الماس در سال 1830 بوسیله یك بانكدار امریكایی بنام H-Ph Hope خریداری شده و دو باره برش داده شد از سال 1958 از این الماس در انستیتو اسمیت زونیای واشنگتن نگهداری می شود.
۴-ستاره افریقا یا كولینان یك (cullinan
I) با 20/530 قیراط وزن ، سنگ برش نخورده این الماس 3106 قیراط وزن داشت این سنگ بزرگترین سنگی بوده است كه تاكنون پیدا شده سپس این سنگ توسط سرتوماس كولینان رئیس كمپانی معدن به 105 قطعه برش دا ده شد كه بزرگترین آن كولینان یك نام گرفت برش این الماس ها بوسیله تجارتخانه آشر در آمستردام صورت گرفت . این الماس بعدهادر نشان سلطنتی انگلیس((scepterزینت داده شد هم اكنون از این الماس در برج لندن(Tower of London) نگهداری می شود.
۵-سنسی (sancy
) با 55 قیراط وزن ، گفته می شود كه این الماس توسط پادشاه چارلز در طی دهه 1470 مورد استفاده قرار می گرفته است در سال 1570 این الماس بوسیله سیگنیور دی سنسی (همنام با الماس ) سفیر كبیر فرانسه به تركیه رفت هم اكنون این الماس جهت نمایش در موزه لوور پاریس قرار دارد.
۶-تیفانی (Tiffany
) این الماس زرد رنگ 51/128 قیراط وزن دارد و در سال 1878 در معدن كیمبرلی افریقای جنوبی پیدا شد سنگ برش نخورده آن 42/287 قیراط وزن داشت این الماس توسط جواهرفروشان تیفانی در نیویورك خریداری و در پاریس با 90 سطح برش داده شد.
۷-الماس شاه(shah
) این الماس 70/88 قیراط وزن دارد وهمان طور كه در تصویر می بینید برش این الماس با الماسهای دیگر كاملا" متفاوت است این الماس سطوح كلیواژ را بخوبی نشان می دهد سنگ اولیه این الماس 95 قیراط وزن داشت كه پس از برش بصورت برش قطعی به 7/88 قیراط تقلیل یافت.بی نظیر بودن این الماس بدین دلیل است كه در سه سطح این الماس نام سه پادشاه مسلمان مالك این الماس حك شده است . جهانگیر شاه ، جهان شاه و فتحعلی شاه اسامی این پادشاهان است این الماس در هنگام حمله نادر شاه در سال 1739 بوسیله نادر شاه افشار به ایران آورده شد و بعدها طی حوادثی به روسیه رفت و در سال 1829 به تزار نیكلاس اول اهدا شد از این الماس هم اكنون در كاخ كرملین مسكو نگهداری می شود.
۸-ناساك با 38/43 قیراط وزن . این الماس در ابتدا بیش از 90 قیراط وزن داشته و در معبد شیوا نزدیك ناساك هند از آن نگهداری می شد در سال 1818 این معبد توسط انگلستان غارت شد و در سال 1927 به نیویورك رفت و در آنجا تراش مجدد داده شد در سال 1977 بوسیله پادشاه عربستان سعودی خریداری شد و هم اكنون در تملك این پادشاهی است
۹-كولینان چهار با وزن 60/63 قیراط. این الماس نیز یكی از 105 قطعه برش خورده از بزرگترین كریستال الماس برش نخورده پیدا شده در جهان می باشد این الماس در تاج ملكه مری قرار گرفت و بعدها به عنوان سنجاق سینه تزئینی از آن استفاده شد هم اكنون در برج لندن از آن نگهداری می شود.
۱۰-دریای نور ( Daray
- I- Nur) دریای نور یكی از بزرگترین الماسهای شناخته شده به وزن175 تا 195 قیراط است. این الماس به رنگ صورتی شفاف بوده و در سال 1739 بعد از حمله ایرانیها به دهلیهند،توسط نادرشاه به ایران آورده شد. این الماس بر روی تاج پادشاه ایران قرار داده شده است. دریای نور همراه با خواهر خود «كوه نور» كه اینك جزو گوهرهای سلطنتی انگلستان است و در جلو تاج سلطنتی آن كشور نصب شده است، توسط نادر شاه افشار جزو هدایای محمد شاه گوركانی و غنایم جنگی، از هند به ایران آورده شده است. این سنگ قیمتی پس از نادر ظاهراً به تصرف نوه وی شاهرخ در آمده، سپس به دست میر علم خان عرب خزیمه و پس از آن بدست محمد حسن خان قاجار افتاد و از او به كریم خان زند و سرانجام به لطفعلی خان زند رسید. آغا محمد حسن خان قاجار پس از شكست دادن و كور كردن لطفعلی خان، خود بازوبندهای دریای نور و تاجماه را از بازوان آن گشوده متصرف گردید و بدین گونه این گوهر یكتا جزو گوهرهای خزاین قاجار درآمدناصرالدین شاه معتقد بوده كه این الماس از گوهرهای تاج كورش كیخسرو بوده است و خود او بسیار به این گوهر گرانبها علاقه داشت و گاهی آنرا به كلاه و زمانی به بند ساعت و گاهی به سینه خود نصب میكرد و حتی تولیت دریای نور را منصبی مخصوص قرار داده بود و این مهم را با عیان و بزرگان كشور محول میداشت، چنانكه در ضمن وقایع سال 1296 هـ . ق. در منتظم ناصری می خوانیم كه تولیت دریای نور در ان سالها به حاجی محمد رحیم خان خازن الملك محول بوده است دریای نور بعدها داخل موزه جواهرات دولتی گردیده در همان محل بود تا در سال 1336هـ .ق. هنگامی كه محمد غلی میرزا بر اثر شكستی كه از مشروطه خواهان خورد به سفارت روس در زرگنده پناهنده شد، این گوهر را جزو گوهر های دیگری با خود به آنجا برد و مدعی بود كه گوهر مزبور ملك شخصی اوست و چیزی نمانده بود كه این گوهر گرانبهای ایران كه یادگار جهانگیریهای نادر شاه میباشد مانند خواهر خود راه دیار دیگری را در پیش گیرد ولی همت ملیون و آزادیخواهان آن را نجات داد. پس از رفت و آمدها و گفتگو های بسیار، این گوهر را با مقداری گوهر های دیگر از محمد علی میرزا پس گرفته به موزه و خزانه سلطنتی باز گردانیدند.

حجم فایل:0.1MB
Password:www.mining.blogfa.com
دوستان علاقه مند به همکاری به این پست ایمیل بزنند.