Հանքարդյունաբերական ցանցի դերը ժամանակավոր և հաստատուն թունելային ամրապնդման մեջ

Հանքարդյունաբերական ցանցի տեխնոլոգիայի և նրա գեոտեխնիկական ֆունկցիայի մասին հասկացողություն

Հանքարդյունաբերական ցանցերը գեոսինթետիկ նյութեր են, որոնք նախագծված են ստորգետնյա շինարարության ընթացքում հողի և ժայռերի ձևավորումները կայունացնելու համար։ Որպես եռաչափ ամրապնդման համակարգեր՝ նրանք կողմնային ուղղությամբ բաշխում են կոնստրուկտիվ բեռնվածությունները՝ նվազեցնելով հոշոտման լարվածությունը, որը կարևոր է թունելապատերի և հանքանցքերի համար:

Ինչ է հանքարդյունաբերական ցանցը և ինչպես է այն գործում գեոտեխնիկական կիրառություններում

Ժամանակակից հանքարկման ցանցերը սովորաբար պատրաստված են բարձր խտության պոլիէթիլենից (HDPE) կամ պողպատե համաձուլվածքներից, որոնք ձևավորված են մոդուլային սալիկների տեսքով: Դրանց հիմնական գործառույթներն են՝

• Բեռի վերաբաշխում : Կրճատում է կետային լարվածությունները մինչև 40%-ով համեմատած ամրացված հողի հետ
• Շառակության դիմադրության բարձրացում : Աճեցնում է շառակության անկյունը 12-15°-ով ճեղքված ժայռային զանգվածներում
• Ջրի արտահոսքի ապահովում : Բաց կառուցվածքները թույլ են տալիս վերահսկվող ջրի հոսք, կանխելով հիդրոստատիկ ճնշման կուտակումը

Հանքարկման ցանցերի տեխնոլոգիայի էվոլյուցիան ստորգետնյա շինարարության մեջ

Վաղերային փայտե ցանցերից մինչև այսօրվա պոլիմերային համակարգեր՝ հանքարկման ցանցերի տեխնոլոգիան էվոլյուցիա է կրել՝ հաղթահարելով շարունակական մաշվածությունը թթվային միջավայրում (pH <3), համատեղելիությունը մեխանիզացված թունելակառույցների հետ և երկարաժամկետ սահողական դիմադրությունը շարունակական բեռնվածության դեպքում (>50 MPa): Վերջերս մշակվել են արևային ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների նկատմամբ կայուն պոլիմերներ, որոնք պահպանում են 95% ձգման դիմադրությունը 25 տարի ստորգետնյա գործարկումից հետո:

Հանքարկման ցանցերի հիմնական հատկությունները, որոնք ամրապնդում են կառուցվածքային ամրությունը

Լաբորատորիայում և գնդակի վրա ստացված տվյալները շեշտում են չորս կարևորագույն կատարողականի հատկանիշներ.

Այս հատկությունները նպաստում են դեֆորմացիայի արագության 28%-ով կրճատման՝ համեմատած չհզորված հատվածների հետ, ինչպես դիտվել է 2023 թվականի շիֆտային թունելների ուսումնասիրության ընթացքում

Հանքային ցանց ժամանակավոր թունելային ամրապնդման համար՝ մեխանիզմներ և կիրառություններ

Թունելի փորման ընթացքում կայունությունը պահպանելու մեջ առկա մարտահրավերներ

Թունելի փորումը նախապայման է դառնում լարվածության անմիջական վերաբաշխման համար, որտեղ շինարարական աշխատանքների 72% ուշացումները կապված են անսպասելի ապարի դեֆորմացիաների կամ փլուզումների հետ: Հանքային ցանցերը օգնում են կառավարել խզվածքային գոտիներում տեղական ապարի պոպռումները, վերահսկել ջրի ներթափանցումը այն շերտերում, որտեղ առկա են անցքեր, և հատուկ հաշվառմամբ համակարգել երկրաբանական հետազոտությունների սխալները, որոնք կարող են մինչև 40%-ով ստորագնահատել ճեղքերի խտությունը:

Բեռի բաշխում և լարվածության նվազեցում՝ օգտագործելով հանքային ցանց

Այս բարձր ձգվող պոլիմերային ցանցերը կարող են դիմանալ մինչև 28 կՆ քառ. մետր շառավղային լարվածության՝ վերահսկվող ձևով ձգվելով, ինչը օգնում է այդ ուժերը հեռու պահել թույլ հատվածներից՝ թունելների վերևում: 2024-ին կատարված վերջերս հանքարդյունաբերական փորձարկումները շեյլ ապարների շրջաններում ցույց տվեցին մի բավականի հիասքանչ երևույթ: Երբ այս ցանցերը տեղադրվում էին ընդամենը երկու ժամ հետո փորման սկզբից, ճեղքերի տարածման արագությունը տարածքում նվազում էր մոտ 63 տոկոսով: Դրանք տարբերվում են ավանդական պողպատե հենարաններից նրանով, որ կարող են ճկվել հենց այնքան, որքան պետք է: Հանքային ցանցերը, որպես կանոն, ունենում են 0,2-ից մինչև 0,5 տոկոս ճկունություն, ինչը նրանց թույլ է տալիս դիմանալ հողի սովորական շարժումներին՝ առանց ժամանակի ընթացքում ամբողջովին քայքայվելու:

Հանքային ցանցի ինտեգրումը շփրոցային բետոնի և ապարի պտուտակների հետ՝ օպտիմալ ժամանակավոր ամրապնդման համար

Լավագույն պրակտիկայի տեղադրումները հետևում են հաջորդական մոտեցմանը.

1. Առաջնային կայունացում. հանքային ցանցերը համադրված ապարի պտուտակներով՝ տեղադրված ≥1,2 մ ինտերվալներով
2. Երկրորդային ամրացում՝ 50 մմ շաղախի շերտ, որը ներառում է ցանցի եզրերը
   Այս հիբրիդային մեթոդը հասել է 98,7% կայունության՝ քայքայվող ապարներով թունելներում 14-օրյա կրիտիկական փուխրացման ընթացքում, ավելի լավ արդյունք ցուցադրելով, քան ավանդական ցանցային համակարգերը, որոնք հասել էին միայն 82% կայունության:

Ուսումնասիրություն՝ կիրառություն բարձր ռիսկային ժամանակավոր թունելակառույց միջավայրում

2022 թվականին ածխի մուտքի թունելի ընդլայնման ընթացքում՝ ջրով հիմնականացված շերտերի տակ, մատակարարները տեղադրեցին ածխատեղի ցանցեր 200 կՆ/մ լարվածության ամրությամբ՝ յուրաքանչյուր 0,8 մ-ին: Արդյունքները ներառում էին՝

• տեղադրումը 40%-ով ավելի արագ էր, քան պողպատե կամարների դեպքում
• ժամանակավոր ամրացման ծախսերի 30% կրճատում՝ վեցամսյա փուլի ընթացքում
• Չեղարկված անվտանգության ոչ մի դեպք, չնայած երեք անսպասելի խզվածքների հետ հանդիպելուն
  Նախագծից հետո անցկացված վերլուծությունը հաստատեց, որ դեֆորմացիան մնացել է ≥5 մմ սահմաններում, նույնիսկ երբ հիմնական գնահատականից 12%-ով բարձր էր հիմնական ջրի ճնշումը:

Ածխատեղի ցանցը հավերժական թունելային ամրացման մեջ՝ տևողականություն և նախագծում

Հավերժական թունելային պատերի երկարաժամկետ վատթարացման ռիսկեր

Մշտական պատվածքները ենթարկվում են խորհուրդների կուտակման՝ հողային ջրերի ներծծման, սառցադադարի ցիկլերի և քիմիական կոռոզիայի պատճառով: Վառ միջավայրում անամրացված բետոնը կարող է 15 տարվա ընթացքում կորցնել իր սեղմման դիմադրության 22%-ը սուլֆատային հարձակման պատճառով: Հանքարդյունաբերական ցանցերը նվազեցնում են այս ռիսկերը՝ ճեղքերի տարածման 40%-ով, ինչպես ցույց է տրված հիդրավլիկական թունելների մոդելավորման ընթացքում:

Դիմադրության և բեռի դիմադրության բարելավում հանքարդյունաբերական ցանցի օգնությամբ ժամանակի ընթացքում

Բարձր խտությամբ պոլիէթիլենի հանքային ցանցերը շատ լավ դիմադրում են կոռոզիային՝ պահպանելով իրենց սկզբնական ամրության մոտ 95%-ը, նույնիսկ եթե 25 տարի թթվային հանքային ջրում են գտնվել: Իրական ածխահանքերում կատարված փորձարկումները ցույց են տվել նաև մի հետաքրքիր փաստ. երբ այս ցանցերն ունեն առնվազն 80 կՆ/մ լարվածության ամրություն, դրանք կառուցվածքային դեֆորմացիան ժամանակի ընթացքում կրճատում են մոտ երկու երրորդով՝ համեմատած սովորական բետոնե պատվածքների հետ, որոնք չեն ուժեղացված: Դրանց այդքան մեծ ամրությունը պայմանավորված է նրանով, որ դրանք հավասարաչափ են բաշխում լարվածության կետերը, որտեղ լարվածությունը առաջանում է բնական ճանապարհով՝ ստորգետնյա շարժումների կամ ծանր սարքավորումների շարունակական անցումների հետևանքով:

Հանքային ցանցի մշակման դիզայնի համար դիտարկվող հանգամանքներ հավերժական բետոնե պատվածքներում

Այս բնութագրերը կանխում են շերտավորումը և ապահովում են համատեղելիությունը ռոբոտային ներկոկրիչ սարքերի հետ

Ուսումնասիրություն՝ Ալպիական հանքարդյունաբերական գործողությունների ընթացքում հանքերի վերջակետերի ամրացումը կոմպոզիտային ցանցերի միջոցով

Եվրոպական հանքարդյունաբերական կոնսորցիումը օգտագործեց երկու ուղղությամբ պոլիպրոպիլենային ցանցեր 2,800 մ բարձրության վրա գտնվող մշտական մուտքի թունելներում: Ութ տարվա ընթացքում արդյունքները ներառում էին՝

• 64% կրճատում սառույցի պատճառած քերման վնասներում
• 28% ցածր տարեկան պահպանման ծախսեր՝ պողպատե ամրացված շերտերի համեմատ
• Կառուցվածքային անվտանգության խախտումներ չեն եղել չնայած ջերմաստիճանի տատանումներին՝ մինչև -40°C
  Ցանցի ճկունությունը հնարավորություն տվեց հարմարվել սառցադաշտերի շարժումներին և կանխել ջրի ներթափանցումը շոտկրետի միկրոճեղքերով

Ածելի ցանցի համեմատական առավելությունները ավանդական ամրացման մեթոդների համեմատ

Դեֆորմացիայի վերահսկում. Ածելի ցանց և պողպատե ցանց՝ տվյալների հիման վրա հիմնված համեմատություն

Երբ խոսքը վերաբերում է դեֆորմացիայի վերահսկմանը, հանքարդյունաբերական ցանցերը անկասկած գերազանցում են պողպատե ցանցերին՝ թունելի պատերի շարժը մոտ 42%-ով կրճատելով փափուկ հողերի հետ գործ ունենալիս: Պողպատե ցանցը բավականին կոշտ է, բայց հանքարդյունաբերական ցանցերը տարբեր կերպ են աշխատում: Դրանք լարվածությունը տարածում են իրենց պոլիմերային ցանցային կառուցվածքի միջոցով, որը օգնում է կլանել այդ գետնի լարվածությունները: Նայելով 2022 թվականի վերջին տվյալներին, որոնք ուսումնասիրել են 14 տարբեր թունելներ, մենք տեսնում ենք մի հետաքրքիր բան: Ցանցերով ամրացված հատվածները մնացել են մի փոքր պակաս, քան 3 մմ տեղաշարժի սահմաններում նույնիսկ 25 ՄՊա լարվածության մակարդակի տակ: Միևնույն ժամանակ, պողպատե ցանցի տարածքները տեղաշարժվել են դրանից շատ ավելի՝ նմանատիպ պայմաններում գերազանցելով 8 մմ-ը: Ի՞նչն է սա դարձնում իսկապես կարևոր: Երկրաշարժերի հակված տարածքներում պողպատը հակված է հանկարծակի կոտրվել: Եվ գիտե՞ք ինչ: Թունելների բոլոր փլուզումների մոտ 37%-ը տեղի է ունենում այս տեսակի փխրուն պողպատի փլուզման պատճառով: Այսպիսով, սեյսմիկ ակտիվություն ունեցող վայրերի համար այս ճկուն ցանցերը առաջարկում են շատ ավելի անվտանգ այլընտրանք:

Ծախսերի և եկամուտների վերլուծություն 10-ամյա տեղադրման և սպասարկման ցիկլերի ընթացքում

Չնայած հանքարդյունաբերական ցանցերի նյութերի սկզբնական ծախսերը 18% ավելի բարձր են, քան պողպատե ցանցերինը, սակայն նրանց 10-ամյա կյանքի տևողության ծախսերը 28% ավելի ցածր են՝ հիմնված 23 հանքարդյունաբերական նախագծերի երկարատև վերանայման վրա: Հիմնական խնայողությունները առաջանում են՝

• մոդուլային կառուցվածքի շնորհիվ աշխատանքի ժամերի 55% -ով կրճատում՝ ձեռքով էլեկտրակառուցման համեմատ
• պոլիմեր նյութի մաշվածության շնորհիվ կոռոզիայի պատճառով վերանորոգումների 92% -ով կրճատում
• սպասարկման ընդմիջումների 40% -ով երկարացում

Ավանդական մեթոդները ներառում են թաքնված ծախսեր՝ հիմնական աջակցության կարիքների և ամրապնդման ձախողումների պատճառով առաջացած ժամանակացույցի ուշացումների պատճառով:

Արդյո՞ք հանքարդյունաբերական ցանցերը չեն օգտագործվում իրենց գերազանց կարողությունների առկայության դեպքում: Արդյունաբերության տեսանկյուններ

Չնայած ASTM փորձարկումներում ցուցադրված 31% ավելի բարձր բեռնատարողությանը՝ հանքարդյունաբերական ցանցերը օգտագործվում են հյուսիսամերիկյան տունելային նախագծերի միայն 22%-ում: Այս անբավարար օգտագործումը արտացոլում է երեք հիմնական խոչընդոտներ.

1. Ժամանակացույցի սպեցիֆիկացիաներ : հանրային ենթակառուցվածքների 67% պայմանագրերը դեռևս պահանջում են պողպատե ամրապնդում
2. Ուսուցման թերի ծրագրեր : Պոլիմերային ցանցի տեղադրման սարքավորումներ ունեն միայն մոլորակների 38%-ը
3. Խոչընդոտումներ ընկալման մեջ : Ճարտարապետների 55%-ը հանքարդյունաբերական ցանցերի արժեքը գերագնահատում են 200-300%-ով

Վերջերս ISO 9001 հավաստագրում ստացած արտադրության բարելավումները վերացրել են վաղեմի մտահոգությունները արտաքին միջավայրի կայունության և ամրակայման համատեղելիության վերաբերյալ, որը հնարավորություն է ստեղծում կրիտիկական ենթակառուցվածքներում ավելի լայն կիրառում

Հանքային ցանցերի նյութերի նորարարություններ ապագայի թունելների անվտանգության համար

Բարձր ամրությամբ պոլիմերային ցանցեր կոռոզիայի ենթակա ստորգետնյա միջավայրերի համար

Արագացված ծերացման թեստերի ժամանակ վերջին պոլիմերային կոմպոզիտները դիմադրում են բարձր կոնցենտրացիայով pH մակարդակներին և աղի ջրի կոռոզիային մոտավորապես 2,3 անգամ ավելի երկար, քան սովորական ցինկապատված պողպատը: Ի՞նչն է այս ցանցերին տալիս այդքան մեծ հաստատականություն: Դրանք պոլիէթիլենի (PET) մանրաթելեր են խառնված հատուկ հակամիկրոբայական ծածկույթների հետ, որոնք իսկապես նվազեցնում են թույլատրելի թթվային հանքային ջրի ազդեցությամբ քայքայման աստիճանը: 2023 թվականի վերջերս իրականացված փորձարկումներից մեկի տվյալներով՝ այս նոր նյութերը պահպանել են իրենց սկզբնական ամրության 87%-ը՝ նույնիսկ խոնավ ստորգետնյա թունելներում հինգ ամբողջ տարի գտնվելուց հետո: Սովորական էլեկտրական միացման ցանցը նման պայմաններում կարողացել է պահպանել միայն մոտ 63% ամրություն, ինչը ցույց է տալիս, թե որքանով է ավելի լավ են աշխատում այս կոմպոզիտները ժամանակի ընթացքում:

Տեղադրված սենսորներով համակարգչային հանքարդյունաբերական ցանցեր կառուցվածքային իրական ժամանակում հսկման համար

Եթե ցանցային կառուցվածքների մեջ տեղադրված լինեն մանրաթելային սենսորներ, ապա դրանք կարող են հայտնաբերել 0,02%-ի չափազանց փոքր լարվածություններ, ինչը մոտ տասնհինգ անգամ ավելի զգայուն է, քան սովորական ձեռքով ստուգումը: Այս առաջադեմ սենսորները համակցելով կանխատեսող վերլուծության գործիքների հետ՝ սպասարկման թիմերը կարող են անսպասելի վերանորոգումները կրճատել մոտ 40%: Համակարգը հնարավոր խնդրահարույց տեղերը հայտնաբերում է շատ ավելի շուտ, քան ակնա naked աչքով տեսանելի լինի իրական վնասվածքը: Այն շրջանների համար, որտեղ հաճախ են լինում երկրաշրջումներ կամ այլ սեյսմիկ ակտիվություն, և որտեղ հողը տարեկան շարժվում է հինգ միլիմետրից ավել, այսպիսի վաղ հայտնաբերումը իրոք մեծ տարբերություն է կատարում: Գիտակցելը, թե ինչ է կատարվում երկրի խորքում, օգնում է կանխել հետագա խոշոր անվանական խափանումներ:

Ծախսերի արդյունավետության և առաջադեմ նյութերի նորարարության հավասարակշռումը հանքարդյունաբերական ցանցերի արտադրության մեջ

Երեք նորարարություններ են նպաստում արդյունավետ արտադրությանը.

• Մոդուլային դիզայն հնարավոր է դարձնում 22% ավելի արագ տեղադրում՝ համեմատած հատուկ կտրված պողպատե ցանցերի հետ
• Վերամշակված նյութերի ինտեգրում հասնում է 45% կոմպոզիտ պարունակության՝ առանց թուլացնելու արտադրողականությունը
• 하이브리드 제조 기술 միավորելով արտադրումը եւ ռոբոտային լվացքը' 18 կիլովատ ժամ էներգիայի օգտագործումը նվազեցնելու համար մեկ տոննայի դիմաց

Կյանքի ցիկլի վերլուծությունները հաստատում են, որ այս առաջընթացները պայմանավորված են ավանդական մեթոդների համեմատությամբ տասամյա թունելի ծառայության ժամանակահատվածում 19%-ով ցածր ընդհանուր սեփականության ծախսերով:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ի՞նչ նյութերից են պատրաստված հանքարդյունաբերության ցանցերը:

Հանքարդյունաբերության ցանցերը սովորաբար պատրաստված են բարձր խտության պոլիէթիլենից (HDPE) կամ մոդուլային վահանակների մեջ հյուսված պողպատի ալյուրներից:

Ինչպե՞ս են հանքարդյունաբերության ցանցերը նպաստում թունելի կայունությանը:

Հանքարդյունաբերության ցանցերը օգնում են նվազեցնել կետային լարվածությունը, ավելացնել ճնշման անկյունները կոտրված ժայռերի զանգվածներում եւ հեշտացնել ջրահոսքը, ի վերջո բարելավելով թունելի կայունությունը:

Որո՞նք են հանքարդյունաբերության ցանցերի օգտագործման առավելությունները ավանդական ամրապնդման մեթոդների համեմատ:

Հանքային ցանցերը գերազանց դեֆորմացիայի վերահսկողություն են առաջարկում, համեմատած պողպատի ցանցի հետ, նվազեցնում են տեղադրման աշխատանքային ժամերը, նվազագույնի հասցնում են կոռոզիայի վերանորոգումները եւ երկարացնում պահպանման միջակայքները:

Արդյո՞ք հանքարդյունաբերության ցանցերը հարմար են ինչպես ժամանակավոր, այնպես էլ մշտական թունելային աջակցության համար:

Այո, հանքարդյունաբերական ցանցերը կիրառելի են ինչպես ժամանակավոր, այնպես էլ մշտական թունելային ամրապնդման համար՝ ապահովելով տևողականություն և բեռի դիմադրություն՝ նվազեցնելով ճեղքերի տարածումը և ճնշման կետերը:

Ո՞ր նորարարություններն են ուղղորդում հանքարդյունաբերական ցանցերի ապագան.

Նորարարություններից են կոռոզիայի դիմադրող բարձր պինդության պոլիմերային ցանցերը, կառուցվածքային հսկողության համար նախատեսված ինտելեկտուալ սենսորներով ցանցերը և ծախսարդյունավետ մոդուլային դիզայնները: