Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Trong những năm gần đây, hệ thống hạ tầng ngầm tại Việt Nam phát triển với nhiều công trình phục vụ giao thông, thủy điện và đô thị như hầm Thủ Thiêm, hầm đường bộ qua đèo Hải Vân, hầm Đèo Cả, các nhà máy thủy điện Hòa Bình, Sơn La, Sê San, Nậm Chiến, Đại Ninh. Các doanh nghiệp xây dựng trong nước như Công ty Cổ phần Sông Đà 10, Tổng công ty Xây dựng Lũng Lô, Tổng công ty Cổ phần Vinavico, Công ty Cổ phần Cavico Cầu Hầm đã từng bước tham gia thi công và tiếp nhận công nghệ. Tuy nhiên, so với các nhà thầu quốc tế, doanh nghiệp Việt Nam còn hạn chế về tiềm lực tài chính và số lượng, chủng loại trang thiết bị, dẫn đến áp lực cạnh tranh lớn trong công tác đấu thầu.

Trong thực tế thi công công trình ngầm, phương pháp khoan nổ mìn vẫn là giải pháp phổ biến đối với các điều kiện địa chất đá có độ kiên cố $f_{kp} > 3$. Khi lập kế hoạch thi công, các đơn vị thường sử dụng các phương pháp truyền thống như sơ đồ mạng găng (CPM), sơ đồ PERT hoặc biểu đồ ngang (Gantt). Các phương pháp này tồn tại các nhược điểm:

  1. Xác định thời gian dựa trên các ước tính tĩnh, mang tính chủ quan và có xu hướng lạc quan.
  2. Bỏ qua các tương tác phức tạp và xung đột tài nguyên giữa các công đoạn trong không gian hẹp.
  3. Bỏ qua các yếu tố gián đoạn nhỏ hoặc sự cố thiết bị ngẫu nhiên trong chu kỳ thi công.
  4. Hạn chế khả năng phân tích, so sánh nhiều kịch bản thi công thay thế do điều kiện tính toán bị đơn giản hóa.

Khoảng trống nghiên cứu được xác định là sự thiếu vắng một phương pháp luận khoa học và công cụ tính toán có khả năng tích hợp các yếu tố ngẫu nhiên (tính bất định về thời gian, xác suất sự cố thiết bị) vào quá trình lập kế hoạch và lựa chọn phương án thi công hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn, phù hợp với năng lực trang thiết bị hiện có của các nhà thầu Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật mô phỏng trong lập kế hoạch xây dựng công trình ngầm.
  2. Lựa chọn và làm chủ công cụ mô phỏng hỗ trợ ra quyết định để giải bài toán lựa chọn phương án thi công hợp lý khi đào đường hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn.
  3. Ứng dụng kết quả thử nghiệm số vào công trình thực tế nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho chủ đầu tư xác định thời hạn thi công và giúp nhà thầu xây dựng phương án thi công tối ưu về tiến độ và sử dụng tài nguyên.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình lập kế hoạch và ra quyết định trong thi công đào hầm sử dụng phương pháp mô phỏng.
  • Phạm vi nghiên cứu: Các loại công trình ngầm khẩu độ vừa và lớn thi công bằng phương pháp khoan nổ mìn, xét trong điều kiện năng lực trang thiết bị hiện có của các doanh nghiệp xây dựng hầm tại Việt Nam.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử phát triển ngành hầm và các công trình liên quan

Luận án tổng thuật lịch sử xây dựng hầm trên thế giới và tại Việt Nam qua các mốc thời gian:

  • Lịch sử thế giới: Khai đào hầm qua sông Euphrates tại Babilon (khoảng năm 2150 TCN); hầm đảo Samos tại Hy Lạp (700 TCN). Giai đoạn hiện đại ghi nhận việc sử dụng thuốc nổ đen lần đầu tại kênh Canal du Midi (Pháp, 1666–1681); hầm Harecastle (1770) và Standedge (1811) tại Anh; khiên đào gang hình chữ nhật của Marc Brunel tại sông Thames (1825–1842); máy khoan đá gắn nhiều mũi khoan tại hầm Fréjus (1857–1870); máy khoan khí nén tại hầm Hoosac (1855–1876); khiên tròn của J. Greathead tại hầm Tower (1869); kích thủy lực của Beach (1869); hầm đường bộ qua ống chìm Posey tại California (1928); hầm Mersey (1925–1933); hầm Simplon dài 19.780 m; hầm Seikan dài 53,85 km và hầm qua eo biển Manche.
  • Thực tiễn tại Việt Nam: Tuyến đường sắt Bắc - Nam (1888–1936) gồm 27 hầm (tổng chiều dài 8.335 m, hầm Đèo Cả Babonneau dài 1.198 m, hầm Liên Chiểu dài 945 m); tuyến Phan Rang - Đà Lạt (1908–1932) gồm 5 hầm; hầm thủy Rú Cóc (1930); tổ hợp ngầm Thủy điện Hòa Bình (1979–1994) do tác giả Phan Đình Đại ghi nhận với 83 hạng mục công nghệ, gian máy cao 53 m, rộng 22 m, dài 280 m, khối lượng đá đào 1,4 triệu m³; hầm đường bộ Dốc Xây (1995–1997); hầm Hải Vân (2000–2005); hầm Đèo Ngang (2004); hầm A Roàng 1 và 2 (2001–2002); hầm Đèo Cả (2017); hầm Cù Mông; mở rộng hầm Hải Vân 2; và các tuyến metro Bến Thành - Suối Tiên, Nhổn - Ga Hà Nội.

Tiến trình ứng dụng kỹ thuật mô phỏng trong xây dựng

Theo nghiên cứu của AbouRizk (nghiên cứu năm 2010 trích dẫn trong tổng quan), quá trình phát triển mô phỏng trong xây dựng chia làm ba giai đoạn:

  1. Giai đoạn 1 (từ những năm 1970): Halpin khởi xướng với hệ thống CYCLONE (dựa trên mô phỏng sự kiện rời rạc - DES). Các cải tiến tiếp theo gồm INSIGHT (Kaldeway, 1986), RESQUE (Chang, 1987), UM-CYCLONE (Ioannou, 1989), MicroCYCLONE (Halpin, 1990), ABC (Shi, 1999), DISCO (Huang et al., 1994), HSM (Sawhney, 1997), HKCONSIM (Lu, 2003).
  2. Giai đoạn 2 (1990–2000): Tập trung vào khả năng mô hình hóa hướng đối tượng và mở rộng ngôn ngữ như COOPS (Liu & Ioannou, 1992), CIPROS (Odeh et al., 1992), STEPS (McCahill & Bernold, 1993), STROBOSCOPE (Martinez & Ioannou, 1994–1996), Simphony (AbouRizk & Hajjar, 1998).
  3. Giai đoạn 3 (sau năm 2000): Tích hợp mô phỏng với trực quan hóa và công cụ 3D như tích hợp 3D AutoCAD (Xu & AbouRizk, 1999), Vitascope (Kamat & Martinez, 2001).

Trong lĩnh vực xây dựng hầm, các nghiên cứu quốc tế đã ứng dụng mô phỏng cho công nghệ TBM: SIMSUPER5 (Salazar & Einstein, 1986), CYCLONE phân tích độ nhạy tốc độ tiến gương (Touran & Asai, 1987), hệ thống hỗ trợ quyết định TBM đá cứng (Al-Jalil, 1998), mẫu mô phỏng đào hầm tại Edmonton (AbouRizk và cộng sự, 1999), ước tính tốc độ xâm nhập TBM (Donghai và cộng sự, 2003), phân tích máy đào khiên cân bằng áp lực đất EPB kết hợp AnyLogic và SysML (Rahm et al., 2012; Sadri et al., 2013; Duhme et al., 2014).

Vị trí của luận án

Trong khi các nghiên cứu quốc tế tập trung nhiều vào thi công hầm bằng máy khiên đào TBM/EPB, các công trình nghiên cứu về mô phỏng cho phương pháp đào hầm bằng khoan nổ mìn tại Việt Nam còn hạn chế. Luận án đặt vị trí vào việc nghiên cứu mô hình hóa quá trình thi công khoan nổ mìn, xét đến các điều kiện phối hợp công tác và sự cố thiết bị bằng chương trình mô phỏng EZStrobe/STROBOSCOPE.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm

  • Lý thuyết mô phỏng sự kiện rời rạc (DES - Discrete Event Simulation): Mô tả trạng thái hệ thống thay đổi tại các thời điểm rời rạc khi các sự kiện xảy ra.
  • Mô hình quét công việc (AS - Activity Scanning) và Sơ đồ chu trình mô phỏng (ACD - Activity Cycle Diagram): Thể hiện các hoạt động (Combi activity, Normal activity), hàng đợi tài nguyên (Queue), các liên kết điều kiện và phân phối xác suất thời gian.
  • Phương pháp NATM (New Austrian Tunnelling Method): Do Rabcewicz, Müller và Pacher đề xuất thập niên 1950, sử dụng neo và bê tông phun làm kết cấu chống đỡ ban đầu nhằm phát huy khả năng chịu lực của khối đá.
  • Mô hình tính toán tiền định: Xây dựng hệ phương trình giải tích xác định thời gian chu kỳ khai đào ($CT_{exc}$), chu kỳ chống đỡ ban đầu ($CT_{ps}$), chu kỳ vận chuyển ($CT_{truck}$), và tốc độ đào hầm ($V_{exc,j}$).

Bảng ký hiệu và thông số toán học trong mô hình

Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
$CT_{exc}$ phút Thời gian chu trình đào
$CT_{ps}$ phút Thời gian chu trình chống đỡ ban đầu
$CT_{truck}$ phút Thời gian chu trình bốc xúc và vận chuyển vật liệu
$P_{loader}$ m³/h Công suất máy xúc
$V_{truck}$ m³ Dung tích xe tải
$T_{dr}, T_{le}, T_{bv}$ phút Thời gian khoan, nạp thuốc nổ, nổ mìn và thông gió
$T_{lm}, T_s, T_{um}, T_{sb}$ phút Thời gian xúc đất, chở đi, đổ đất thải, xe rỗng quay lại
$T_{ll}, T_l, T_{ul}, T_{lb}$ phút Thời gian bốc, chở, dỡ vật liệu chống tạm, xe quay ra
$T_{sc}, T_{sv}, T_{pl}, T_{dp}$ phút Thời gian nạo vét, khảo sát, di chuyển và thay thế máy khoan
$f_{kp}$ - Độ kiên cố đất đá theo thang Protodiakonov
$u_{1-4}$ - Các hệ số hiệu quả công tác
$f_{1-7}$ - Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất thi công hầm

Phương pháp nghiên cứu

  1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Phân tích công nghệ thi công hầm khoan nổ, lý thuyết tổ chức chu kỳ thi công, cấu trúc mô hình tiền định và lý thuyết mô phỏng DES.
  2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu: Thu thập dữ liệu thực tế về năng lực thiết bị của các nhà thầu Việt Nam, hồ sơ thiết kế và thi công dự án hầm Đèo Cả.
  3. Phương pháp thử nghiệm số (Numerical Experiment): Thiết lập mô hình mô phỏng trên phần mềm EZStrobe, chạy mô phỏng Monte Carlo để thu thập phân phối xác suất thời gian chu kỳ, tốc độ đào hầm và đánh giá độ nhạy của hệ thống khi xuất hiện sự cố máy móc.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương 1 hệ thống hóa các khái niệm cơ bản về đường hầm, phân loại theo công năng (giao thông, thủy lợi, dân dụng - công nghiệp, quân sự) và phương pháp thi công (đào mở, đào kín). Đánh giá lịch sử phát triển ngành hầm thế giới từ các công trình cổ đại đến hiện đại, cùng tiến trình phát triển tại Việt Nam từ thời kỳ Pháp thuộc qua các giai đoạn xây dựng thủy điện Hòa Bình đến các dự án hầm đường bộ hiện đại (Hải Vân, Đèo Cả, Cù Mông).

Nội dung chương tập trung phân tích bài toán lập kế hoạch thi công. Tác giả chỉ ra rằng các nhà thầu Việt Nam gặp hạn chế về số lượng và chủng loại thiết bị so với nhà thầu quốc tế. Việc lập kế hoạch bằng phương pháp truyền thống (kinh nghiệm, Gantt, CPM, PERT) bộc lộ sự thiếu chính xác do không mô hình hóa được tính biến thiên ngẫu nhiên của các công đoạn và sự tranh chấp tài nguyên máy móc. Chương 1 kết luận về sự cần thiết của việc ứng dụng kỹ thuật mô phỏng sự kiện rời rạc bằng công cụ EZStrobe/STROBOSCOPE nhằm giải quyết bài toán lựa chọn phương án thi công hầm phù hợp với năng lực thiết bị sẵn có.

Chương 2: THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN NỔ MÌN VÀ MÔ HÌNH TIỀN ĐỊNH CỦA QUÁ TRÌNH THI CÔNG

Chương 2 phân tích chi tiết quy trình công nghệ thi công hầm bằng khoan nổ mìn theo chu kỳ: định vị lỗ khoan, khoan gương, nạp nổ mìn, thông gió, bốc xúc và vận chuyển đất đá thải, chọc om nạo vét, thi công chống tạm (neo đá, bê tông phun).

Chương này xây dựng mô hình giải tích tiền định tính toán thời gian chu kỳ và tốc độ đào hầm dựa trên các phương trình cân bằng thời gian:

  • Thời gian chu kỳ đào hầm phụ thuộc vào các công đoạn kế tiếp nhau và sự phối hợp giữa máy khoan, máy xúc và đoàn xe tải vận chuyển.
  • Tốc độ đào hầm được biểu diễn dưới dạng hàm của chiều dài bước đào, thời gian chu kỳ, các hệ số sử dụng thời gian và ảnh hưởng của điều kiện địa chất ($f_{kp}$).

Mô hình tiền định được áp dụng tính toán thử nghiệm trên số liệu của dự án hầm Đèo Cả (mặt cắt ngang hầm loại B, đào toàn gương):

  • Xác định thời gian chu kỳ từng công đoạn ($T_{dr}, T_{le}, T_{bv}, T_{lm}, T_s, \dots$).
  • Đánh giá ảnh hưởng của các thông số đầu vào: công suất máy xúc ($P_{loader}$), vận tốc và sức chứa của xe tải ($V_{truck}$), hệ số nở rời của đất đá đến tốc độ đào hầm trên toàn tuyến.
  • Kết quả từ mô hình tiền định đóng vai trò làm giá trị cơ sở để kiểm chứng và so sánh với mô hình mô phỏng ngẫu nhiên ở các chương tiếp theo.

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN CỦA MÔ PHỎNG TRONG PHÂN TÍCH THỜI GIAN KHAI ĐÀO ĐƯỜNG HẦM

Chương 3 trình bày cơ sở toán học và lý thuyết mô phỏng:

  1. Tính bất định trong thi công hầm: Phân tích các nguyên nhân gây biến động thời gian công việc (địa chất thay đổi, thao tác công nhân, điều kiện môi trường trong hầm, hỏng hóc máy móc). Trình bày phương pháp ước lượng thời gian bằng các hàm phân phối xác suất (Uniform, Triangular, Beta, Normal, Exponential).
  2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng: Quy trình 7 bước nghiên cứu mô phỏng, cấu trúc mô phỏng sự kiện rời rạc (DES), cơ chế quét công việc 3 pha của mạng AS.
  3. Ngôn ngữ STROBOSCOPE và phần mềm EZStrobe:
    • Giới thiệu các phần tử đồ họa trong EZStrobe: Queue (hàng đợi tài nguyên), Combi Activity (hoạt động có điều kiện bắt đầu từ hàng đợi), Normal Activity (hoạt động thông thường), Fork (phân nhánh điều kiện hoặc xác suất).
    • Mô hình hóa các quan hệ logic phức tạp: chu trình bốc xúc vận chuyển đất đá, luân chuyển xe tải, xử lý các đoạn đường hầm hẹp đơn hướng (phải chờ xe ngược chiều), và mô hình hóa quá trình hỏng hóc - sửa chữa thiết bị ngẫu nhiên.

Chương 4: THỬ NGHIỆM SỐ SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG EZStrobe PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÀO HẦM

Chương 4 thực hiện xây dựng mô hình mô phỏng số và phân tích thực nghiệm cho 4 phương án đào hầm tại dự án Đèo Cả:

  • Phương án 1 (PA1): Đào toàn gương (bước đào 3 m).
  • Phương án 2 (PA2): Đào chia đôi gương (bậc trên - bậc dưới, bước đào 3 m).
  • Phương án 3 (PA3): Đào chia 3 gương (bậc trên; bậc dưới chia đôi, bước đào 4 m).
  • Phương án 4 (PA4): Đào chia 4 gương (bậc trên; bậc dưới chia 3 phần: giữa và hai bên, bước đào 4 m).

Mô hình mô phỏng được nạp các thông số biến tài nguyên (số lượng máy khoan, máy xúc, xe tải chở đá, thiết bị phun bê tông, máy lắp neo) và phân phối xác suất thời lượng cho từng thao tác.

Tóm tắt kết quả phân tích mô phỏng từ số liệu chương 4:

  1. Tối ưu hóa đoàn xe tải: Khảo sát hàng đợi máy xúc (Loader) trên EZStrobe cho thấy số lượng xe tải hợp lý trong dây chuyền vận chuyển đất đá giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi của máy xúc và xe tải.
  2. So sánh tốc độ đào hầm giữa các phương án:
    • Kết quả chạy mô phỏng cung cấp hàm mật độ phân phối xác suất của tốc độ đào hầm (m/24h) cho cả 4 phương án.
    • Thiết lập biểu đồ tiến độ một chu kỳ khai đào chuẩn cho PA1 (3 m), PA2 (3 m), PA3 (4 m), và PA4 (4 m).
  3. Phân tích tác động của sự cố thiết bị:
    • Mô hình hóa xác suất sự cố và thời gian sửa chữa của từng loại thiết bị chính (máy khoan hầm, máy xúc, xe tải, máy phun bê tông).
    • Kết quả mô phỏng lượng hóa mức độ suy giảm tốc độ đào hầm khi xuất hiện sự cố đơn lẻ của từng loại máy móc và sự cố tổ hợp của toàn bộ dây chuyền thiết bị.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận khoa học

  1. Đã thiết lập phương pháp luận ứng dụng kỹ thuật mô phỏng sự kiện rời rạc (DES) trên nền tảng EZStrobe/STROBOSCOPE vào bài toán lập kế hoạch và phân tích tiến độ khai đào đường hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn.
  2. Xây dựng cấu trúc mô hình hóa tích hợp được các yếu tố bất định về thời gian thi công, điều kiện địa chất và các ràng buộc không gian làm việc trong đường hầm.
  3. Bổ sung mô hình đánh giá ảnh hưởng của sự cố thiết bị ngẫu nhiên và thời gian dừng sửa chữa đến chu kỳ thi công và năng suất đào hầm tổng thể.

Đóng góp về mặt thực tiễn

  1. Cung cấp bộ công cụ mô phỏng đã được kiểm chứng qua dự án thực tế hầm Đèo Cả, cho phép các nhà thầu xây dựng Việt Nam đánh giá định lượng năng lực của các tổ hợp thiết bị hiện có để lựa chọn phương án chia gương đào tối ưu.
  2. Cung cấp cơ sở khoa học để chủ đầu tư và các đơn vị tư vấn quản lý dự án xác định thời hạn thi công thực tế trong hồ sơ mời thầu, giảm thiểu việc lập tiến độ dựa trên ước đoán chủ quan hoặc thỏa hiệp thiếu căn cứ.

Đề xuất và kiến nghị

  1. Khuyến nghị áp dụng công cụ mô phỏng EZStrobe trong giai đoạn đấu thầu và chuẩn bị thi công các dự án công trình ngầm giao thông, thủy điện để xây dựng các kịch bản thi công dự phòng.
  2. Cần tiếp tục hoàn thiện cơ sở dữ liệu định mức thống kê về thời gian thao tác và tỷ lệ sự cố thiết bị của các nhà thầu trong nước để nâng cao độ chính xác của các tham số đầu vào mô hình.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn khai đào và chống đỡ ban đầu bằng phương pháp khoan nổ mìn, chưa mô hình hóa toàn diện giai đoạn thi công bê tông vỏ hầm vĩnh cửu và lắp đặt hệ thống cơ điện hầm.
  • Dữ liệu thử nghiệm số tập trung chủ yếu vào điều kiện địa chất và mặt cắt hình học của dự án hầm Đèo Cả, chưa bao quát toàn bộ các loại hình địa chất đặc biệt phức tạp (đới đứt gãy lớn, đất trương nở, hang động karst).

Hướng nghiên cứu phát triển

  • Mở rộng mô hình mô phỏng cho toàn bộ quy trình xây dựng hầm khép kín bao gồm: đào, chống tạm, chống thấm, đổ bê tông vỏ hầm hoàn thiện và lắp đặt thiết bị phụ trợ.
  • Tích hợp mô hình mô phỏng tiến độ với bài toán tối ưu hóa chi phí vòng đời và quản lý dòng tiền của dự án xây dựng công trình ngầm.
  • Phát triển các mẫu mô phỏng chuyên dụng cho các phương pháp đào hầm khác như đào bằng máy khiên TBM hoặc công nghệ kích đẩy ống (Pipe Jacking) trong môi trường đô thị.

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo chuyên môn đối với các nhóm đối tượng:

  • Kỹ sư và nhà thầu thi công công trình ngầm: Tham khảo quy trình xây dựng sơ đồ chu trình mô phỏng ACD trên phần mềm EZStrobe, phương pháp tính toán nhu cầu máy móc (máy khoan, máy xúc, xe tải) và đánh giá rủi ro hỏng hóc thiết bị trong thi công hầm.
  • Chủ đầu tư và cơ quan quản lý dự án: Sử dụng phương pháp mô phỏng để thẩm tra tiến độ thi công, xác định thời gian hoàn thành dự án có xét đến các yếu tố bất định, phục vụ công tác xét thầu và kiểm soát hợp đồng.
  • Giảng viên, học viên sau đại học ngành Xây dựng Công trình Đặc biệt và Công trình Ngầm: Làm tài liệu tham khảo về phương pháp luận mô phỏng sự kiện rời rạc (DES), ngôn ngữ STROBOSCOPE, cũng như mô hình tính toán tiền định và ngẫu nhiên trong xây dựng ngầm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao luận án lại lựa chọn phần mềm EZStrobe/STROBOSCOPE thay vì các phương pháp truyền thống như CPM hay PERT?

Phương pháp CPM giả định thời gian công việc cố định, trong khi PERT giả định phân phối thời gian độc lập và không mô hình hóa được tương tác tài nguyên hạn chế. EZStrobe/STROBOSCOPE là công cụ mô phỏng sự kiện rời rạc cho phép mô tả chi tiết các vòng lặp hoạt động (chu kỳ khoan nổ, bốc xúc, vận chuyển), sự tranh chấp thiết bị tại gương hầm hẹp, điều kiện phụ thuộc giữa các công đoạn và phân phối thời gian ngẫu nhiên.

2. Mô hình tiền định trong Chương 2 đóng vai trò gì trong cấu trúc nghiên cứu của luận án?

Mô hình tiền định thiết lập các phương trình giải tích xác định thời gian chu kỳ ($CT_{exc}, CT_{ps}, CT_{truck}$) và tốc độ đào hầm theo các giá trị trung bình định mức. Kết quả từ mô hình tiền định tại dự án Đèo Cả làm giá trị chuẩn (baseline) để so sánh, kiểm chứng độ tin cậy của mô hình mô phỏng số ngẫu nhiên trước khi phát triển các kịch bản phức tạp.

3. Những phương án đào hầm nào đã được thử nghiệm mô phỏng trong Chương 4?

Bốn phương án được thử nghiệm mô phỏng bao gồm:

  • PA1: Đào toàn gương (bước đào 3 m).
  • PA2: Đào chia đôi gương (bậc trên và bậc dưới, bước đào 3 m).
  • PA3: Đào chia 3 gương (bậc trên và bậc dưới chia đôi, bước đào 4 m).
  • PA4: Đào chia 4 gương (bậc trên và bậc dưới chia 3 phần: phần giữa và hai bên, bước đào 4 m).

4. Yếu tố sự cố thiết bị được đưa vào mô hình mô phỏng như thế nào?

Trong Chương 3 và Chương 4, quá trình vận hành của các thiết bị chính (máy khoan, máy xúc, xe tải, thiết bị phun bê tông) được mô hình hóa kèm theo các nhánh xác suất xảy ra hư hỏng và các hoạt động sửa chữa với thời lượng ngẫu nhiên, từ đó phản ánh trực tiếp sự gián đoạn của dây chuyền thi công lên tốc độ đào hầm thực tế.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Tiến Tĩnh đã giải quyết bài toán lựa chọn phương án thi công đào hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn thông qua kỹ thuật mô phỏng sự kiện rời rạc sử dụng công cụ EZStrobe/STROBOSCOPE. Nghiên cứu đã chuyển hóa các điều kiện công nghệ thi công phức tạp, tính bất định về thời gian và rủi ro sự cố thiết bị thành mô hình số có khả năng định lượng tốc độ đào hầm cho các phương án toàn gương và chia gương. Kết quả nghiên cứu áp dụng tại dự án hầm Đèo Cả cung cấp cơ sở khoa học hỗ trợ các nhà thầu và chủ đầu tư tại Việt Nam ra quyết định hợp lý về tiến độ và phân bổ tài nguyên máy móc.