انجمن مکانیک سنگ ایران نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ 2588-7432 6 4 2023 03 20 Estimating the energy loss ratio in excavation by TBM based on the rock mass behavior model, case study "Second section of Karaj to Tehran water transfer tunnel" تخمین نسبت هدر رفت انرژی در حفاری توسط TBM بر اساس مدل رفتاری توده سنگ، مطالعه موردی " قطعه دوم تونل انتقال آب کرج به تهران" 45 54 211239 FA مجید میراحمدی گروه مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران. مرتضی احمدی دانشکده قنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران. 0000-0003-0408-3272 Journal Article 2023 01 10 Today, with the increasing advancement of technology, the need for energy is also increasing and due to the high cost of energy production, reducing its waste is very necessary. Earth excavation is one of the important activities in the geotechnical, mining and oil industries. The use of TBM in digging underground spaces is increasing day by day due to its many advantages over traditional and other mechanized methods. The most important criterion for measuring the amount of energy consumption in TBM is the specific drilling energy, which is equal to the amount of work done to dig a unit volume of rock. Theoretically, this energy should be equal to the area under the complete stress-strain curve, which is called the strain energy of the rock mass, but in reality, a large amount of energy is wasted for various reasons such as excessive crushing of the rock, overcoming the friction between the rock and the cutting tool, or energy waste in mechanical parts. The aim of this research is to estimate the energy waste ratio in rocks of different quality using real data recorded in TBM drilling. Based on rock behavior models, the energy loss ratio in TBM excavation was determined. The second section of the Karaj-Tehran water transfer tunnel project was used as a case study. Accordingly, by calculating the ratio of specific drilling energy to strain energy and the strain energy ratio for rock mass and determining the relationship between these two parameters, the energy loss ratio was determined in rocks of different quality. The research results showed that the specific drilling energy is directly related to the increase in depth and quality of rock mass. The strain energy ratio (Ψ) and energy loss (ʎ) have an inverse relationship with each other, and relationships were presented to predict the amount of energy loss based on the strain energy ratio in rocks of different quality. امروزه با پیشرفت روزافزون تکنولوژی نیاز به انرژی نیز رو به افزایش بوده و به دلیل هزینه بالای تولید انرژی، کاهش هدر رفت آن بسیار ضروری است. حفاری در زمین جزو فعالیت‌های مهم در صنعت ژئوتکنیک، معدن و نفت می‌باشد. استفاده از TBM در حفر فضاهای زیرزمینی به دلیل مزایای زیادی که نسبت به روشهای سنتی و سایر روش‌های مکانیزه دارد، روزبروز در حال افزایش است. مهمترین معیار اندازه‌گیری مقدار مصرف انرژی در  TBM انرژی ویژه حفاری است که برابر با مقدار کار انجام شده برای حفر واحد حجم سنگ می‌باشد. این انرژی از لحاظ تئوری باید با سطح زیر منحنی کامل تنش کرنش که انرژی کرنشی توده سنگ نامیده می‌شود، برابر باشد ولی در واقع مقدار زیادی انرژی به دلایل مختلف مانند خردایش بیش از حد سنگ، غلبه بر اصطکاک بین سنگ و ابزار برش یا هدر رفت انرژی در قسمت‌های مکانیکی هدر می‌رود. هدف از این تحقیق تخمین نسبت هدررفت انرژی در سنگ‌های با کیفیت مختلف با استفاده از اطلاعات واقعی ثبت شده در حفاری با TBM می‌باشد. براساس مدلهای رفتاری سنگ، نسبت هدر رفت انرژی در حفاری با TBM تعیین شد. به عنوان مطالعه موردی از پروژه قطعه دوم تونل انتقال آب کرج به تهران استفاده شده است. بر این اساس با محاسبه نسبت انرژی ویژه حفاری به انرژی کرنشی و نسبت انرژی کرنشی برای توده سنگ و تعیین ارتباط این دو پارامتر، مقدار نسبت هدر رفت انرژی در سنگ های با کیفیت مختلف تعیین شد. نتایج تحقیق نشان داد مقدار انرژی ویژه حفاری با افزایش عمق و کیفیت توده سنگ رابطه مستقیم دارد. نسبت انرژی کرنشی ( Ψ) و هدر رفت انرژی ( ʎ) با یکدیگر رابطه معکوس داشته و روابطی برای پیش‌بینی مقدار هدر رفت انرژی بر اساس نسبت انرژی کرنشی در سنگ‌های با کیفیت مختلف ارائه شد. https://www.irsrmjournal.ir/article_211239_2c6da79fd1f7e5260cbfb01e63fddf68.pdf