Файл: Кушнарев Д.М. Использование энергии взрыва в строительстве.pdf

прессиониых свойств, так как значительно изменяется величи­ на а.

Некоторые дисперсные грунты при определенных видах воз­ действия обладают способностью давать значительные и срав­ нительно быстро протекающие дополнительные осадки. Такие объемные деформации грунтов, обусловленные резким уменьше­ нием прочности структурных связей между частицами грунта, называются просадками. Наибольшей способностью к просад­ кам обладают, как правило, высокопористые лёссовые грунты при увлажнении их под некоторой нагрузкой, мерзлые грунты при оттаивании и в значительно меньшей степени сухие мелко­ зернистые рыхлые пески при увлажнении пли сотрясении.

При оценке деформации лёссовых пород под нагрузкой с по­ следующим замачиванием различают три составляющие: 1) осад­ ку— деформацию, обусловленную уплотнением грунта, которая не сопровождается коренным изменением прочности структур­ ных связей между частицами; 2) просадку — деформацию, обус­ ловленную быстропротекающим уплотнением грунта, находя­ щегося под давлением при увлажнении в результате резкого уменьшения прочности структурных связей; 3) послепросадочную деформацию — медленно протекающее уплотнение грунта вследствие отжатия воды из его пор. Послепросадочная дефор­ мация состоит из первичной и вторичной консолидации, харак­ терных для непросадочных глинистых грунтов.

ір, представляющий собой отношение величины просадки к высо­

в лабораторных, так и в полевых условиях. В полевых условиях применяют следующие методы:

122

а) сдвиг монолита грунта большого объема, отделенного от

и условий их работы совместно с сооружением. Кроме того, це­ лесообразно учитывать соотношения между структурной проч­ ностью грунтов и интенсивностью внешнего воздействия на грунт.

Необходимо также установить зависимость показателей прочности на разных стадиях процесса консолидации от влаж­ ности, пористости, степени водонасыщения, консистенции грунта.

Одноплоскостным срезом называется прямой срез образца грунта по фиксированной плоскости. При заданном вертикаль­ ном напряжении о определяется линейное сдвигающее напря­ жение т, при котором возникает незатухающее скольжение (сдвиг) одной части образца по другой. Каждому значению а соответствует некоторое значение т. По полученным парам зна­ чений о п т строят предельную огибающую (диаграмму сдвига) x—f(a). В общем виде эта зависимость имеет криволинейный характер. В механике грунтов эту кривую обычно аппроксими­ руют прямой, отвечающей уравнению

сопротивление, состоящее из двух частей: независящей от дав­

ла сдвига ojj; tgi|) называется коэффициентом сдвига и численно равен — . Одноосное сжатие грунта происходит при отсутствии

бокового давления.

Цилиндрический образец грунта доводят до разрушения по­ следовательно увеличивающейся нагрузкой, фиксируют давле­ ние Стр, при котором происходит разрушение.

По найденным величинам сгр и а легко определить прямоли-

123

напряженного состояния применяют различные приборы одно­ осного сжатия.

В отличие от других методов лабораторных определений со­ противления грунтов сдвигу при трехосных испытаниях можно более правильно воспроизвести природное напряженное состоя­ ние грунта и условия его работы в сооружениях. При трехос­ ном сжатии на образец грунта действуют не только вертикаль­ ная нагрузка, по п боковые нагрузки, величина которых не за­ висит от вертикальной нагрузки.

Для трехосных испытаний более удобно представлять усло­ вие разрушения (условие пластичности) в виде соотношения, связывающего непосредственно главные напряжения в момент

(тангенс угла наклона прямой) определяются графическим пу­ тем .

Наряду с показателями прочности при трехосных испытаниях (как и одноосных) можно определить также показатели дефор­ мируемости H , кроме того, непосредственно измерить объемные деформации.

3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗРЫВА В ГРУНТАХ

Как известно, явления, происходящие при взрывах в грунтах, тесно связаны с наличием взрывных волн или волн напряжений в разрушаемой среде, следовательно, действие взрыва на грунт необходимо исследовать с учетом основных законов движения и отражения этих волн. Изучение действия взрыва и решение волновых задач, связанных с действием взрыва в грунтах, про­ водятся па основе общих методов динамики сплошных плотных сред с учетом специфических свойств грунтов.

Экспериментальные исследования действия волн в грунтах позволяют повысить степень управления энергией взрыва п обе­ спечить безопасность работ. Основным фактором при оценке энергетических характеристик взрыва является величина напря­ жений во фронте ударной волны, определяемых различными способами. Обычно для этой цели достаточно определить непо­ средственно смещение, скорость смещения или ускорение сме­ щения частиц среды, а затем расчетным путем получить вели­ чину напряжений.

124

Действие взрыва в плотных средах регистрируется с по­ мощью специальных приборов, которые по принципу действия можно условно разделить на три класса. К первому классу от­ носятся оптические приборы; скоростные кинокамеры и сверх­ скоростные фоторегистраторы; ко второму — электрические при­ боры, магнитоэлектрические и электронно-лучевые осциллогра­ фы, к третьему — реитгеноимпульсные установки. Рассмотрим вкратце методы и средства регистрации параметров взрывных волн при помощи указанных приборов и рентгеновской уста­ новки.

Регистрация энергетических параметров взрыва в мягких грунтах методом электрических измерений

Основные параметры волновых процессов, происходящих в грунтах, обычно измеряют с помощью различных измеритель­ ных систем в лабораторных и полевых условиях.

Внастоящее время наиболее широко распространены элек­ трические измерительные системы, состоящие из датчика и из­ мерительной схемы. Датчик преобразует тот или иной механи­ ческий параметр в электрический сигнал, который поступает за­ тем на измерительную схему. Измерительная схема в общем случае состоит из согласующего устройства, линии связи, уси­ лительной и регистрирующей части. В зависимости от условий инструментальных замеров и вида снимаемого параметра при­ меняют различные датчики, основанные на разных принципах действия. В зависимости от типа датчика некоторые элементы измерительной схемы могут отсутствовать, а параметры элемен­ тов, входящих в измерительную схему, могут быть самыми раз­ личными.

Взоне, непосредственно примыкающей к заряду, при взры­ ве проходит ударная волна с большой амплитудой, крутым фронтом и скоростью, превышающей скорость звука и завися­ щей от давления на фронте волны. По форме ударная волна представляет собой одиночный импульс определенной длитель­ ности. Для неискаженной регистрации такого импульса к разре­ шающей способности и частотным характеристикам элементов измерительной системы предъявляются весьма высокие требо­ вания.

Влабораторных условиях наиболее широко применяют элек­ тромагнитный метод измерения с использованием индукционных

датчиков в стационарном магнитном поле. Суть данного мето­ да заключается в том, что в модель на определенных расстоя­ ниях помещают датчики в виде контура из фольги или проволо­ ки, а всю модель вводят в мощное равномерное магнитное по­ ле, силовые линии которого перпендикулярны направлению смещения.

125

При взрыве происходит смещение датчиков вместе со средой и в последних наводится электродвижущая сила, пропорцио­ нальная скорости смещения:

и— массовая скорость смещения среды за фронтом ударной волны;

чика, применяют скоростные электронные осциллографы типа ОК-15М. Рекомендуется применять пятилучевой электронный осциллограф типа С1-33 при замерах на больших базах. С по­ мощью фотоприставки фотографируют сигнал на этих осцилло­ графах.

Высоковольтный осциллограф ОК-15М имеет однократную спиральную развертку, которая позволяет исследовать форму, определять длительность и время задержки импульсных про­ цессов длительностью до 15 мксек при разрешающей способно­ сти 0,003 мксек. Электронно-лучевая трубка 23Л051А имеет кру­ говую развертку с радиальным отклонением луча. Рабочий уча-

126