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

Здесь qo — первоначальный равновесный поток жидкости; т0~ первоначальная пористость грунта; е—-пористость осевшей мас­

где Т — время действия ударной волны (ширина фронта) ; и. — параметр, характеризующий интенсивность явления взрывного кольматажа:

пористости на процесс взрывного кольматажа. Если бы порис­ тость в процессе движения стенки полости не изменялась, то при постоянной скорости движения границ в системе координат, свя­ занной с движущейся границей, кольматация происходила бы так же, как и в неподвижной системе, но с другим градиентом давления. При переходе к лабораторной системе координат во всех уравнениях появилась бы новая постоянная — скорость дви-

da

жеиия стенки полости — , которая всегда меньше скорости зву-

dt

-ка, поэтому изменениями давления при учете движения границы можно пренебречь. Основной эффект при этом проявлялся бы в уменьшении потока жидкости через среду q, поэтому в фор­ мулу (XI.44) следовало бы подставить некоторый меньший эф­ фективный поток жидкости:

При учете изменения пористости грунта в процессе пластическо­ го деформирования снижению L способствует также уменьшение пористости осевшей массы [см. формулу (XI.44)]. В результате основной параметр % несколько увеличивается, а характерное

расстояние, на котором изменяется коэффициент проницаемо­ сти, уменьшается. Однако при таком рассмотрении не учитыва­ ется следующее важное обстоятельство.

В процессе пластического деформирования грунта может из­ меняться не только плотность грунта, но и в какой-то степени его

.внутренняя структура, особенно в слое, расположенном вблизи стенок полости, а в общем случае на протяжении всей зоны пла-

(XI.45) для получения правильного значения X следует подстав­ лять некоторое эффективное значение ЛЭ ФФ- Следовательно, мож­ но считать параметр К малым, так же как и в предыдущей зада­ че, и производить по нему разложение во избежание нелиней­ ности.

Эффективные значения указанных коэффициентов при дан­ ном подходе правильно определить весьма трудно, так как за­ дача с самого начала рассматривалась квазпстатически, т. е. скорость расширения стенок полости в каждый момент времени считалась равной нулю, следовательно, интервал времени т в формулах (XI.34) и (XI.47) фактически был неизвестен. Для полного решения задачи о взрывной кольматации с учетом дви­ жения границы и изменения пористости в процессе необратимо­ го пластического деформирования необходимо с самого начала

задачу ставить динамически, т. е. — фО. При этом нужно пс-

dt

пользовать граничные условия на фронте ударной волны в грун­ те, а также дополнительные сведения о зависимости уплотняемости от давления.

5. ПРИМЕНЕНИЕ СПОСОБА ВЗРЫВНОЙ КОЛЬМАТАЦИИ

Устройство шахтных колодцев

Технология строительства шахтных колодцев гидровзрывиым способом заключается в следующем. В толще грунта пробури­ вают вертикальные скважины малого диаметра, в которые по­ мещают обычные или простейшие взрывчатые вещества (аммо­ нит, гранулиты, некондиционные порохи и т. д.) в изоли­ рованной оболочке (рис. 95). Полость скважины заполняют цементирующим составом. После взрыва заряда на всю длину в грунтовом массиве образуется непрерывная цилиндрическая

226

іштывания стенок скважины цементирующий состав должен на­ ходиться в скважине не менее 1,5—2 ч.

Для уменьшения разноса скважины и предотвращения обра­ зования воронки выброса в устье скважины устраивают выемку глубиной 0,5—0,7 м, которую также заполняют цементирующим составом. После взрыва заряда образуется цилиндрическая по­ лость. При этом разброс грунта на открытой поверхности прак­ тически отсутствует, что позволяет применять взрывной способ для устройства шахтных колодцев вблизи населенных пунктов. В устье колодца устанавливают железобетонную плиту со свар­ ным кольцом для предохранения колодца от разрушения.

По основным показателям взрывной способ устройства глу­ боких шахтных колодцев характеризуется высокими показателя­ ми (табл. 17).

После взрыва вокруг колодца вырезали образцы грунта раз­ мером 20X20 см. Запарафинированные образцы отправляли в специальную лабораторию для определения физико-механиче­ ских фильтрационных свойств грунтов после взрыва.

Опытными работами предусматривалось выявить изменение состояния грунтового массива и физико-механических свойств грунтов после взрыва как с применением цементирующих соста­ вов, так и без них.

Из различных горизонтов моренных глин, простирающихся на большую глубину (до 25—35 м с прослойками плывуна, песка и суглинка), было отобрано 19 образцов грунта в естественном состоянии до взрыва и 24 образца после взрыва без применения цементирующего состава. Естественную влажность определяли путем высушивания образцов грунта при 105° С до постоянного веса, объемный вес — методом режущего кольца, удельный вес — циклометрическим методом.

По полученным данным построены кривые изменения влаж­ ности, объемного веса и коэффициента пористости моренных глин после взрыва (рис. 96).

На основании результатов исследований можно сделать сле­ дующие выводы:

228

1) влажность грунта вблизи свободной поверхности колодца меньше, чем в глубине массива. Однако на расстоянии 30—40 см

впоровое пространство грунтового массива;

3)коэффициент пористости моренной глины после взрыва изменяется в большей степени, чем влажность и объемный вес.

Установлено, что даже в малосжимаемых глинах взрывом мож­ но создать высокоплотные зоны. Объемный вес грунта в отдель­

в шланге, заполненном цементирующим составом. Заряженный шланг с помощью подвесного кротодренажного приспособления протаскивается на длину 30—50 м. Взрыв заряда ВВ произво-

229