Full Face Tunnel Boring in Hard Rock Conditions - Detection and Influence of Mixed Face Conditions
Abstract
En vanlig kilde til problemer og tvister ved bruk av TBM for driving av tunneler i hardt fjell,er uforutsett og ugunstig geologi kjent som Mixed Face Conditions (MFC). MFC kan forårsakealvorlige problemer under driving og potensielt resultere i redusert maskinytelse ogforsinkelser. Begrepet Mixed Face Conditions er et mye brukt uttrykk ved TBM-driving, mendet finnes ingen klar og utvetydig vitenskapelig definisjon på MFC. Mangelen på en definisjongjør MFC til et sensitivt og omdiskutert tema i tunnelindustrien, først og fremst vedaktualisering i relasjon til økte kostnader og krav. For bedre å kunne definere geologi som MFCsamt vurdere innflytelsen MFC har på maksinytelse og prosjektframdrift, studerer dennemasteroppgaven muligheten for å detektere MFC på stuff, gjennom analyse av signaturer imaskindata.
Oppgaven presenterer den viktigste vitenskapelige litteraturen relatert til deteksjon oginnflytelse av MFC-geologi, for å undersøke mulighetene for å detektere MFC fra maskindata.Ufiltrert maskindata fra den nylig ferdigborede Follobanen ble gjort tilgjengelig for analyse, ogen filtreringskode er utviklet og presentert. Den utviklede filtreringskoden sikrer tilstrekkeligfiltrering av feillogget- og ikke-representativ data, som videre muliggjør analyser av etrepresentativt sett med maskindata utelukkende logget under boringen. Resultater og analyseav litteraturen og den filtrerte maskindataen finnes presentert og forklart i oppgaven.
Gjennom litteraturen ble det funnet mulig å fastslå en korrelasjon mellom geologi som girtilsvarende effekter og problemer som MFC, men antagelig ikke MFC isolert. Fra analysen avfiltrerte maskindata ble det videre funnet plausibelt å kunne detektere en sammenheng mellomsignaturer i maskindata og mulig forekomst av MFC på stuff, men ikke utelukkende framaskindata i seg selv. For å fastslå forekomster av MFC gjennom maskindata, foreslås det atdatasignaturer ansett som mulig MFC, underbygges av data på kutterlevetid og kutterbytter,ingeniørgeologiske kartlegginger, samt data fra andre faktorer relatert til MFC. A common source of trouble and dispute in hard rock TBM-tunneling is unforeseen andunfavorable geology known as Mixed Face Conditions (MFC). MFC has the potential ofcausing severe problems and may trigger hazards, resulting in reduced TBM performance.Being a common term in TBM-tunneling, there is however no clear and unambiguous scientificdefinition on MFC, making it a sensitive and highly discussed topic in the TBM-tunnelingindustry, primarily when actualized in relation to additional costs and claims. As a way to betterassess geology as MFC and the influence it has on the overall TBM performance, the work inthis Thesis is about the possibility of determining the presence of MFC on the working face ofhard rock TBM’s from signatures in TBM performance recordings.
Up-to-date literature on the influence and detection of MFC is assessed and presented to revealthe possibility of determining MFC presence from recorded TBM performance data. TBM datafrom the recently finished Follo Line tunnel were provided for analyzes, and a TBM raw-datafiltering code is developed and presented. The developed filtering code ensures adequatefiltering of error recordings and non-representative data, enabling analyses of a representativeset of TBM performance data, recorded solely during actual boring operation. Results andanalyses of the literature and filtered TBM performance data is presented and explain
From literature, it was found possible to determine a correlation between geology constitutingthe same effects and problems on the TBM performance as MFC, but possibly not MFCexclusively. Through the analysis of filtered TBM performance data, it was further foundplausible to determine a correlation between TBM performance signatures and the presence ofMFC, but not solely from TBM performance data. To determine the presence of MFC fromperformance data, it is thus suggested that the signature of MFC presence is substantiated bydata on cutter tool life, geological face mappings and other factors relating to MFC.