4.4. Phỏt triển mụ hỡnh mụ phỏng cho cỏc phương ỏn thi cụng hầm
4.4.4. Phõn tớch ảnh hưởng và dự bỏo tốc độ đào hầm khi cú sự cố phương tiện,
thiết bị thi cụng
Thi cụng đào hầm bằng khoan nổ là một cụng nghệ thi cụng cú tớnh cơ giới húa cao, trong đú sử dụng chủ yếu cỏc thiết bị, xe mỏy trong hầu hết cỏc cụng đoạn thi cụng. Trong chương 2, khi xõy dựng mụ hỡnh tiền định đó núi về cỏc hệ số hiệu quả. Cỏc hệ số này cho thấy lượng thời gian dừng cỏc hoạt động liờn quan đến quỏ trỡnh thi cụng, do cỏc tỡnh huống khụng lường trước được. Cỏc hệ số này rất khú xỏc định cụ thể và thụng thường, người ta thực hiện đỏnh giỏ tổng hợp bằng phương phỏp phỏng vấn cỏc chuyờn gia. Cỏch làm tiền định vừa hạn chế về tớnh dự bỏo do đũi hỏi thời gian thu thập dữ liệu, vừa khú trỏnh khỏi nhận định chủ quan. Mặt khỏc, cỏc hệ số hiệu quả cú tớnh tổng hợp nờn khụng làm rừ được nguyờn nhõn chủ yếu nằm ở đõu. Trong mụ hỡnh mụ phỏng EZStrobe, cỏc yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến tốc độ đào hầm cú thể được đưa vào. Núi cỏch khỏc, EZStrobe cho phộp mụ hỡnh húa cỏc kịch bản khỏc nhau theo ứng xử của hệ thống, Bằng cỏch sử dụng theo kịch bản “Điều gỡ xảy ra nếu”. Cỏc kịch bản này được mụ hỡnh húa bằng chức năng phõn nhỏnh xỏc suất (Probabilistic Branch) và ước tớnh thời lượng của cụng việc được mụ hỡnh húa bằng cỏch sử dụng cỏc tựy chọn “Tham số và Kết quả” (Parametering and Results). Ngoài ra, cỏc kịch bản khỏc theo kinh nghiệm của quỏ trỡnh thi cụng cũng cú thể được mụ hỡnh húa và khảo sỏt để đỏnh giỏ ảnh hưởng của cỏc ràng buộc khỏc nhau đối với thời gian của hoạt động được nghiờn cứu.
Trong mục này, sẽ cụ thể húa việc mụ hỡnh húa và đỏnh giỏ tỏc động của tỡnh trạng kỹ thuật của phương tiện/thiết bị thi cụng (gọi chung là xe mỏy thi cụng) tới tốc độ đào hầm. Xem xột việc cỏc xe mỏy thi cụng chủ yếu cú thể bị hỏng húc thụng thường như đó giả thiết ở phần chuẩn bị dữ liệu cho mụ hỡnh với thời gian khắc phục từ 20 phỳt đến 40 phỳt (trong mục 4.2.3). Khả năng bị hỏng (xỏc suất sự cố) và xỏc suất làm việc bỡnh thường khi sử dụng cỏc xe mỏy thi cụng này được xỏc định nhờ phần tử Fork và cỏc liờn kết nhỏnh (Branch Links) tạo ra từ nú. Một Fork là một phần tử định tuyến theo xỏc suất thường theo sau một Cụng việc nhưng cũng cú thể theo sau một Fork khỏc. Khi phiờn bản của Cụng việc trước đú kết thỳc, một Fork sau nú
sẽ chọn một trong cỏc tỡnh huống tiếp theo của nú: cú thể là một Cụng việc, một Hàng đợi hay một Fork khỏc. Khả năng xảy ra đối với tỡnh huống cụ thể được chọn phụ thuộc vào thuộc tớnh “P” của Liờn kết nhỏnh nối Fork đối với đối tượng tiếp sau được lựa chọn.
Hỡnh 4.18. Mụ hỡnh mụ phỏng đó mụ hỡnh húa quỏ trỡnh vận hành cỏc xe mỏy thi
cụng chủ yếu cú xột đến khả năng sự cố thụng thường.
Với thi cụng hầm bằng khoan nổ, cú nhiều phương tiện, thiết bị được huy động, nhưng cú 3 loại xe mỏy chủ yếu nằm trong 2 giai đoạn quan trọng của chu kỳ đào hầm, đú là mỏy khoan trong giai đoạn khoan lỗ mỡn, mỏy xỳc và xe vận chuyển đất trong giai đoạn bốc xỳc - vận chuyển đất đỏ thải. Hỡnh 4.18 là một minh họa cho mụ hỡnh đó xột tới tớnh huống cú thể xảy ra sự cố của 3 loại xe mỏy thi cụng nờu trờn
SpcAvlbl 1 PlacingJumbo PlcngJmbTm Drilling DrillTm DrillJumbo nJumbos DisplaceJumbo DplcJmbTm Repair RepJumboTm >0 , 1 >0 , 1 1 1 P:93 P:7 RdyExplsvs LoadExplosives LdgExplTm BlastVent BlstngVntltnTm PlatfTruck nPlatfTrcks ExcvSoil 0 1 >0 , 1 >0 , 1 1 1 SoilAmt MechScaling MchSclngTm RdyMnlSc ManualScling mnlSclngTm Trucks nSoilTrs Excavator nExcv PlatfTruck nPlatfTrcks RdyGrSp >0 , 1 >0 , 1 1 >0 , 1 1 >0 , 1 1 >0 , 1 1 TransferLining TrnspTrckTm UnloadLining UnlLnngTm LiningMat MatTruck nMatTr ReturnMatTruck TrnspTrckTm >0 , 1 >0 , 1 1 1 RdyExtServ 1 LiningTunnel LnngTnnlTm DrillJumbo nJumbos PlatfTruck nPlatfTrcks RdySrvy Surveying SrvyTnnlTm Manlift nMnlift >0 , 1 1 1 1 >0 , 1 >0 , 1 >0 , 1 1 >0 , 1 ExtendServ ExtdngSrvcsTm >0 , 1 1/2 1/2 RdyMnvr 0 ManoeuvreTruck MnvrTrckTm Trucks >0 , 1 >0 , 1 ExcvSoil 0 RdyLd ReturnEmpty RetrnEmptTrckTm DmpdSoil 0 UnloadSoil UnldSlTm TransferSoil TrnspTrckTm 1 LoadSoil LdSlTm 1 TruckCap 1 >0 , 1 ExcvSoil 0 >=0 , TruckCap !=0 , 0 Loader >0 , 1 RdyMnvr 0 StopSoilDisp RdySclng >0 , 1 1 DmpdSoil 0 ==SoilAmt , 0 1 1 1 ManoeuvreLdr 0 ==SoilAmt , 0 NumTruck nSoilTrs NumLoader nLdrss >0 , nLdrss >0 , 1 RepLoader Uniform[20,40] RepTruck Uniform[20,40] 1 P:0 1 P:100 1 P:0 P:100 1 Loader Trucks ManoeuvreTrs 0 ==SoilAmt , 0 EndCycle
trong mụ hỡnh mụ phỏng phương ỏn thi cụng toàn gương. Cỏc phương ỏn thi cụng chia gương khỏc cũng được phỏt triển mụ hỡnh tương tự.
Với cỏc mụ hỡnh đó phỏt triển, tiến hành chạy mụ phỏng để khảo sỏt về tốc độ đào hầm khi cú sự cố thụng thường, cỏc xe mỏy thi cụng phải ngừng nghỉ để sửa chữa (thời gian từ 20 đến 40 phỳt, biểu diễn bằng phõn phối đều) với cỏc tỡnh huống sau:
- Tỏc động của từng loại xe mỏy thi cụng bị sự cố riờng rẽ; trường hợp đại diện: phương ỏn thi cụng toàn gương.
- Tỏc động của xe mỏy thi cụng bị sự cố tổ hợp (nhiều loại cựng bị sự cố).
a) Tỏc động của từng loại xe mỏy thi cụng bị sự cố riờng rẽ:
Mục tiờu của khảo sỏt này là đỏnh giỏ mức độ tỏc động của tỡnh trạng kỹ thuật từng loại xe mỏy thi cụng đến tốc độ đào hầm. Trong trường hợp này, khi khảo sỏt với mỗi loại xe mỏy thỡ cỏc loại cũn lại xem như khụng bị sự cố (xỏc suất sự cố P = 0%). Mức sự cố (xỏc suất sự cố) đỏnh giỏ từ 0% đến 10%. Tại mỗi mức sự cố, chạy mụ phỏng với số mẫu là 10.000. Số liệu được ghi lại trong bảng 4.5.
Bảng 4.5. Kết quả mụ phỏng tốc độ đào hầm khi cú sự cố từng loại xe mỏy thi cụng
trong phương ỏn đào toàn gương Mức sự cố
(%)
Tốc độ đào hầm khi cú sự cố từng loại xe mỏy (m/24h)
Mỏy khoan Mỏy xỳc Xe chở đất
0 3,98620 3,98620 3,98620 1 3,98547 3,98495 3,98616 2 3,98362 3,98447 3,98598 3 3,98213 3,98240 3,98554 4 3,98124 3,98143 3,98547 5 3,98053 3,98119 3,98512 6 3,97994 3,98066 3,98469 7 3,97830 3,97877 3,98477 8 3,97659 3,97870 3,98557 9 3,97547 3,97696 3,98483 10 3,97493 3,97568 3,98470
Từ kết quả bảng 4.5, để dễ dàng nhận biết, ảnh hưởng của mức sự cố từng loại thiết bị/mỏy thi cụng đến tốc độ đào hầm được biểu diễn qua biểu đồ hỡnh 4.19.
Hỡnh 4.19. Biểu đồ ảnh hưởng của mức sự cố từng loại xe mỏy thi cụng đến tốc độ
đào hầm theo phương ỏn toàn gương
Biểu đồ cho thấy, mỏy khoan và mỏy xỳc cú ảnh hưởng mạnh đến thời gian đào hầm. Điều này cú thể dễ dàng lý giải bởi đõy là 2 thiết bị chớnh hoạt động trong hai cụng đoạn quan trọng, chiếm thời gian lớn nhất trong chu kỳ đào hầm. Sự cố kỹ thuật khiến cho mỏy phải ngừng nghỉ sẽ làm giỏn đoạn thời gian thực hiện cỏc cụng đoạn đú, dẫn đến kộo dài thời gian chu kỳ đào hầm. Đối với xe vận chuyển đất đỏ, tỏc động do sự cố kỹ thuật thụng thường đến tốc độ đào hầm rất ớt. Đú là do xe được sử dụng theo đoàn, số lượng được tớnh toỏn phự hợp với tốc độ bốc xỳc, do vậy năng lực làm việc của đoàn xe cú tớnh dự trữ, thời gian sửa chữa ngắn, nờn nếu cú xe bị hư hỏng phải sửa chữa thỡ sự ngừng nghỉ của nú cũng chưa đủ làm xỏo trộn mạnh hoạt động của cả đoàn xe trong sự phối hợp với mỏy xỳc, từ đú ớt tỏc động đến thời gian vận chuyển đất đỏ núi riờng, thời gian toàn chu kỳ hay tốc độ đào hầm núi chung.
b) Tỏc động của sự cố đồng thời nhiều loại xe mỏy (sự cố tổ hợp):
Đõy là tỡnh huống thường xảy ra và tỏc động nhiều đến hoạt động đào hầm, đặc biệt trong cỏc cụng đoạn mà cỏc xe mỏy hoạt động phối hợp như bốc xỳc - vận chuyển đất đỏ, hay trong cỏc giai đoạn mà đồng thời nhiều xe, mỏy cựng hoạt động
như khi thi cụng theo phương ỏn chia gương, cỏc cụng việc thực hiện song song, gối tiếp nhau (hỡnh 4.15, 4.16 và 4.17).
Trong khảo sỏt này, cỏc xe mỏy thi cụng cú thể xảy ra hỏng húc với cỏc xỏc suất hỏng khỏc nhau. Hỡnh 4.20 cho thấy mức tỏc động đến tốc độ đào hầm trong cỏc tỡnh huống đú ở phương ỏn đào toàn gương.
Hỡnh 4.20. Biểu đồ ảnh hưởng của mức sự cố tổ hợp xe mỏy thi cụng đến tốc độ
đào hầm theo phương ỏn toàn gương.
Với tổ hợp mỏy xỳc + xe chở đất, so sỏnh với trường hợp riờng thể hiện trờn biểu đồ 4.19, thấy rừ sự chủ đạo của mỏy xỳc trong tỏc động đến tốc độ đào hầm. Khi cả 3 loại xe mỏy thi cụng cựng cú sự cố, mức tỏc động chung tương đương tổng của mức riờng mỏy khoan và mức riờng mỏy xỳc do hai loại mỏy này thực hiện cụng tỏc độc lập với nhau trờn hai cụng đoạn khỏc nhau.
Bõy giờ xột trong cỏc phương ỏn chia gương và biểu diễn cỏc kết quả tớnh của 4 phương ỏn thi cụng trờn cựng một biểu đồ để thấy sự khỏc biệt của cỏc tỏc động do sự cố kỹ thuật của xe mỏy thi cụng. Trờn hỡnh 4.21, với tỡnh trạng xe mỏy thi cụng như nhau, cỏc phương ỏn chia gương chịu tỏc động do sự cố kỹ thuật cao hơn hẳn so với phương ỏn thi cụng toàn gương. Từ phương trỡnh hàm số của đường xu hướng cú trờn biểu đồ, cú thể thấy so với phương ỏn thi cụng toàn gương, tỷ lệ tăng mức ảnh hưởng đú lần lượt là: PA2 = 1,79; PA3 = 2,32; PA4 = 1,97.
Hỡnh 4.21. Kết quả khảo sỏt bằng mụ phỏng ảnh hưởng của mức sự cố tổ hợp
phương tiện đến tốc độ đào hầm của cỏc phương ỏn thi cụng
Như thế nếu so với tỷ lệ tăng tốc độ đào hầm (mục 4.4.3), phương ỏn gương chia 2 vẫn giữ ưu thế so với hai phương ỏn gương chia 3 và chia 4.