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

пых отверстиях в стенках каркаса и производят микровзрыв в блоках.

Данные, полученные в результате экспериментальной про­ верки выдвинутой нами теории кольматации дисперсных сред в условиях естественного залегания грунта, позволили точнее

Рис. 75. Лабораторная стендовая установка для определения изменения пара­

метров взрывных волн и физико-механических свойств грунтов под действием микрозаряда

в крайних точках и непосредственно вблизи заряда в вертикаль­ ных и горизонтальных имитированных скважинах. Данные изме­ рения импульсов указывают в таблице.

В зависимости от диаметров цилиндрических зарядов, воднофизических и упругих свойств грунта до и после взрыва состав­ ляют осциллограммы скоростей смещения пород. По результа­ там исследований вычерчивают графики изменения массовой скорости, плотности, напряжения и влажности грунта в зависи­ мости от диаметра скважин, структуры грунта и радиуса дей­ ствия взрыва.

Наряду с основными показателями взрыва на тех же моде­ лях исследуют физико-механические и фильтрационные свой­ ства образцов грунтов по известным в гидротехнике методам.

188

3. ОБРАЗОВАНИЕ ПОЛОСТИ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛН НАПРЯЖЕНИЯ В ГРУНТАХ ПРИ ВЗРЫВЕ ЗАРЯДА

ВЖИДКИХ ЦЕМЕНТИРУЮЩИХ СРЕДАХ

Влабораторных условиях было выполнено моделирование про­ цесса образования открытой полости путем взрыва удлиненных микрозарядов в различных цементирующих жидкостях и грун­ тах (рис. 76).

жены пьезоэлектрические датчики Р0 и Р\. Пьезоэлектрический керамический датчик был изготовлен из цирконататитаната свинца ЦТС-19.

Микрозаряд, запрессованный в полиэтиленовую трубку высо­ кого давления, или отрезок ДШ помещали в скважину, запол­ ненную соответствующим цементирующим составом. След взрывной волны в момент взрыва фотографировали фотоаппа­ ратом «Зенит», установленным па фотоприставке осцилло­ графа. Диафрагма фотоаппарата срабатывала синхронно с на1 жимом на кнопку конденсаторной взрывной машинки ВМК-3/50. Инициирование микрозаряда осуществлялось от капсюля дето­ натора № 8.

Результаты взрыва записывали в специальный журнал. Были зафиксированы основные параметры до и после взрыва по каж­ дой скважине в отдельности с указанием номера пленки сфото­ графированной взрывной волны, а также данные некоторых по­ вторных взрывов в той же скважине. На основании полученных результатов построены графики (рис. 77) изменения диаметра полости в зависимости от типов грунта, различных наполните­ лей и диаметров зарядов. В качестве жидкого наполнителя при­ меняли воду, цементный раствор, жидкий битум и парафино-би- тумную смесь.

Как видно из рис. 77, а, в глинистом грунте диаметр полости линейно зависит от диаметра заряда. Первоначально были при-

189

пяты диаметры скважин 30 и 65 мм, однако после взрыва заряда в плотных моренных глинах диаметр полости мало зависел от диаметра заряда d3. Тем не менее при заполнении скважины жидкостью диаметр полости после взрыва существенно возра­

Несколько иная картина наблюдается в суглинистых грунтах (рис. 77,6): при d3 i>^32 ß ] > D 2 - Это обусловлено, видимо, тем, что в суглинистых грунтах большая часть энергии расходуется на уплотнение.

4. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Скорость звуковой волны определяли путем замеров интервалов времени от начала развертки до начала импульса. Зная длитель­ ность взрывного импульса, можно приближенно определить мас­ совую скорость. Для глинистых и суглинистых грунтов она со­ ставляет 140—160 м/сек.

На рис. 78 и 79 показаны формы импульсов, снимаемых с датчиков в процессе исследования грунтовых моделей в раз­ личных условиях и зафиксированных фотоприставкой, установ­ ленной на осциллографе СИ-1.

Как видно из осциллограмм, наибольший импульс восприни­ мают стенки скважин при взрыве микрозаряда в глинах с жидким наполнителем. При тех же условиях и величине заряда, но с применением промежуточных инертных материалов и жидких наполнителей величина и форма записываемых импуль­ сов изменяются: снижается амплитуда взрывной волны и увели­ чивается время ее воздействия на окружающую среду. По го­ ризонтали зафиксирован отметчик времени осциллографа в ин­ тервале 100 мсек.

190

191

При использовании жидкого наполнителя импульсы примерно на 25% выше импульсов, полученных без наполнителя. При этом скорость распространения взрывных волн различная.

Применение инертного и воздушного промежутков обуслов­ ливается тем, что из-за малой скорости распространения в них ударной волны должно удлиниться и время взрывного импульса (время воздействия на стенки скважины).

В скважине, целиком заполненной инертным материалом, значительно снижается динамическое воздействие взрыва на стенки открытой полости. При взрыве того же заряда и при том же инертном материале, но с цементирующей жидкостью замет­ но снижается деформация стенок грунта и увеличивается его сжимаемость.

Таким образом, форма импульсов при взрыве зарядов с инерт­ ной забойкой принципиально отличается от формы импульсов обычных взрывов: нет ярко выраженной асимметрии, форма им­ пульса почти колоколообразна и очень похожа на кривую Гаусса, однако амплитуды взрывной волны при наличии инертной за­ бойки значительно больше. Инертная забойка часто способству­ ет увеличению ширины импульса.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИ ПРИ ВЗРЫВНОЙ КОЛЬМАТАЦИИ

Наиболее эффективным способом борьбы с фильтрацией воды из каналов, водохранилищ и других выемок является взрыв за­ ряда в жидкой среде. При взрыве заряда ВВ, расположенного в центре выемки, которая образована взрывом и заполнена жид­ костью, значительно снижаются потери на фильтрацию, при этом скорость фильтрации из выемок зависит от величины за­ ряда и исходной влажности окружающего грунта.

Сущность этого способа заключается в том, что динамиче­ ская ударная волна взрыва в неупругой водной среде передает мгновенное давление на откосы и дно выемки. В выемках, об­ разованных взрывом, энергия удара передается через воду и мощный слой нарушенного взрывом и обратно упавшего грун­ та (практически несжимаемого вследствие насыщения водой). Частицы грунта вместе с водой проникают в макро- и микропо­ ры неводонасыщенного слоя грунта и закупоривают их.

В результате при взрыве заряда в жидкой среде достигается наибольшая уплотненность грунта по всему периметру выемки.

Процесс упрочнения грунта взрывом заряда в жидкой среде изучен недостаточно.

192

Характер воздействия гидродинамического удара в дисперс­

взрыва, очевидно, претерпевает сильное изменение на границе жидкость — грунтовая масса. В сфере влияния взрывных волн наблюдается мгновенное перемещение токов воды с мелкоди­ сперсными частицами грунта. Причем в откосах выше центра расположения заряда взрыв не оказывает такого сильного воз­ действия, и кольматация в этих местах протекает под влиянием действующего напора воды довольно медленно [23, 25].

На практике процесс фильтрации изучался в натурных усло­ виях при взрыве подвесных зарядов, расположенных в выемках, образованных взрывом и механизированным способом и запол­ ненных водой. Выемки были образованы взрывом в суглинистых грунтах при глубине заложения зарядов 1 м (табл. 13).

После достижения установившейся фильтрации в выемках производили взрыв малых зарядов ВВ весом 25, 50, 75, 100, 125 и 150 г (в пересчете на аммонит), величина которых определя­ лась опытным путем в полевых условиях.

В последующем производили взрывы в средних суглинках (табл. 14) с первоначальной влажностью 16,2%: величина заря-