Файл: Эстеров, Я. Х. Буровзрывные работы на транспортном строительстве учебник.pdf

В зависимости от инженерно-геологических условий тоннели со­ оружают в котлованах при помощи передвижной крепи (проходче­ ского перегонного щита КМ-6А), в котлованах с-откосами без крепле­ ния и в котлованах со свайным креплением, шпунтовым огражде­ нием или анкерным креплением стен котлована.

Обычно открытым способом тоннели сооружают в пределах «куль­ турного» слоя или в наносах, когда применение буровзрывных работ крайне ограничено. Однако возможны случаи, когда неизбежна раз­ работка пород взрывным методом.

Глубина котлованов или траншей при открытом способе не превы­ шает 15 м; производство взрывов в таких случаях не представляет особой сложности. Но возможно сооружение тоннелей в скальных породах осадочного происхождения, которые залегают с самой по­ верхности. В подобных условиях производство буровзрывных работ осложняется вследствие необходимости обеспечить рыхление скаль­ ной породы для ее дальнейшей разработки при условии сохранения временной крепи котлована или траншеи, а также обеспечения безо­ пасности людей, проживающих вблизи от места производства взрыв­ ных работ.

Методы взрывных работ, расчет и расположение зарядов

Эпизодические взрывы осуществляют при встрече отдельных валу­ нов или негабаритных глыб крепких пород. В таких случаях можно рекомендовать разделку их при помощи термитной смеси (см. § 47). Этот способ не представляет угрозы для жителей и городских построек любого характера.

Буровзрывной способ разделки негабаритов и валунов может быть осуществлен методом малых (микро-) зарядов, величина которых ко­ леблется в пределах от 20 до 50 г и определяется опытным путем в за­ висимости от объема взрываемого негабарита.

Число шпуров определяют расчетом, так, чтобы линия наимень­

Практикой разделки негабаритов установлены соотношения между объемом негабаритов, глубиной шпуров и величиной зарядов, указан­ ные в табл. 33.

316

поверхности, следует выпрлнять с обеспечением мер', предотвращаю­ щих возможное повреждение окружающих зданий и сооружений, и, в первую очередь, обеспечивающих безопасность людей.

Независимо от величины зарядов взрываемый участок следует надежно перекрывать защитными устройствами, предотвращающими возможный разлет осколков взорванной породы. С этой целью по­ верх взрываемых скважин или шпуров устраивают перекрытие из ме­ таллической сетки с ячейками 3 x 3 или 4 x 4 см, к концам которой подвязывают камни. Сетка может быть заменена сварной решеткой из проволоки-катанки сечением 5—8 мм или перекрытием из досок, укладываемых вразбежку. Главные требования к защитному пере­ крытию — свободный выход газов взрыва и гибкость его. Не следует устраивать сплошные перекрытия.

Для ограничения сейсмического действия взрыва рекомендуется по возможности применять взрыв скважинных зарядов, образующих Цредварительно сплошную щель, оконтуривающую взрываемый массив. Кроме того, необходимо мелкими взрывами шпуровых зарядов образо­ вать вторую обнаженную поверхность на всю глубину разрабатываемой выемки, чтобы создать условия для применения зарядов уменьшенной величины. При взрывании особое внимание следует уделять качест­ венному выполнению забойки, величина которой должна быть несколь­ ко больше длины линии наименьшего сопротивления, направляемой горизонтально. . ^

§ 53. СЕЙСМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВОВ ПРИ ПРОХОДКЕ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК

Общие сведения

При взрыве за пределами сферы разрушения, размеры которой не превышают обычно 100 гсж (гйж — радиус сжатия), смеще'ние частиц грунта настолько не­ значительно, что деформация не выходит за пределы его упругости. Вследствие этого ударная волна взрыва превращается в сейсмическую, вызывающую лишь волновые колебания частиц грунта.

Под воздействием взрыва заряда в грунте образуются продольные волны (рис. 196, а), характеризующиеся' периодическим чередованием сжатия и разре-

,Рис. 196. Сейсмические волны взрыва:

а — продольные (сжатие и расширение); б — поперечные (сдвиг); в — поверхностные (волны Рэлея)

317

жения среды, сопровождаемым изменениями объема частиц. Эти волны обладают высокой скоростью; которая совпадает с направлением их распространения. Кроме продольных волн, при взрыве возникают поперечные волны сдвига (рис. 196, б), вызывающие изменения формы частиц грунта и смещение их в на­ правлении, перпендикулярном движению волны (без изменения объема).

В результате воздействия продольных и поперечных волн на поверхности земли образуются поверхностные волны Рэлея (рис. 196, в), быстро убывающие с глубиной. Под воздействием этих волн происходит изменение объема и формы частиц грунта.

Скорость продольной волны цпр превышает скорость поперечной эПопер:

%р = 1 >7 "г-1,8иПОперI

аскорость поверхностной волны цпов = 0,9 аПОпер-

Смещение частиц грунта под воздействием сейсмических волн находится

в функциональной зависимости от отношения у ^ , где Q—величина заряда, кг,.

a R — расстояние от центра заряда. Следовательно, в зависимости от веса заряда и расстояния, сейсмическое воздействие взрыва на искусственные соору­ жения может оказаться разрушающим.

Основными критериями сейсмического действия взрыва являются ампли­ туда А смещения сооружения (амплитуда колебаний) и период колебаний Т, или

частота колебаний пк — . При помощи их могут быть рассчитаны остальные

параметры сейсмических колебаний: ускорение а, сила F, с которой волна сдви­ гает сооружение, скоростью и кинетическая энергия Ек, передаваемая сооруже­ нию. Эти характеристики сейсмических волн взаимосвязаны следующими отно­ шениями:

а=4л2ПкА мм/с2;

наибольшие разрушения в горизонтальных выработках и сооруже­ ниях — в припортальной части их, а в вертикальных— на участках, расположенных близ устья сооружения. Кроме того, наибольшему разрушению подвержены участки подземных сооружений, находящие­ ся на контакте горных пород различной плотности и в местах резкого снижения рельефа поверхности, а также в местах изменения плотности тоннельной обделки.

Для определения безопасного расстояния гс в м по сейсмическому

318

где Кс — коэффициент, зависящий от свойства грунта в основании искусственного сооружения (табл. 34);

а — коэффициент, зависящий от показателя действия взрыва п

(табл. 35);

Q — величина заряда, кг.

Необходимо учитывать, что при размещении заряда в водонасы­ щенных грунтах или в воде значение коэффициента Кс требуется уве­ личивать в 1,5—2 раза.

Когда производится одновременное взрывание группы зарядов ВВ, то безопасное расстояние можно определять по формуле (128), если

расстояния от отдельных зарядов до охраняемого объекта различаются не более чем на 10%. При большей разнице безопасности расстояния следует определять по формуле

где QaKB — величина сосредоточенного заряда, эквивалентного по сейсмическому действию суммарной величине зарядов, кг.

Величину эквивалентного заряда в таких случаях определяют по формуле

«■-«■ №«■ (£)' +- +й (тгГ (Ш)

где Qg — величина некоторого сосредоточенного заряда, эквивалент­ ного по сейсмическому действию суммарной величине заря­ дов Qu Q2, ..., Qn, на действие которых выполняют расчет, кг;

г0 — расстояние от эквивалентного заряда до охраняемого объ­ екта:

/ Q i + V Q z + • • • + у Qn

319

Расчетами по формуле (129) можно пользоваться при расстояниях от места взрыва, в 100 раз превышающих диаметр заряда. При мень­ ших расстояниях величину максимально допустимого заряда опреде­ ляют экспериментально.

Если расстояние гс от охраняемого монолитного бетонного или же­ лезобетонного сооружения до места взрыва превышает 10 м, то для определения величины максимального заряда Qrnax в кг следует поль­ зоваться формулами:

при эпизодических взрывах

при систематически производимых взрывах

В случае применения для инициирования зарядов электродетона­ торов короткозамедленного действия, когда суммарная деличина за­ рядов, взрываемых с замедлениями не менее 20 мс, составляет не бо­ лее 2/3 сосредоточенного мгновенно взрываемого заряда, безопасного в сейсмическом отношении,’ для определения Qmax при гс > 100 ф, (где ds — диаметр заряда) рекомендуется пользоваться формулой

где пк — число групп электродетонаторов при короткозамедленном взрывании;

Кпр — коэффициент пропорциональности.

Вэтой формуле коэффициент /Спр принимают:

для монолитных бетонных и железобетонных сооружений — рав­ ным 15 (при эпизодических взрывах) и 90 (при систематически прово­ димых взрывах);

для кирпичных зданий —равным 1300 (при эпизодических взрывах) и 27 000 (при систематически проводимых взрывах).

При ведении взрывных работ в иных условиях необходимо при­ нимать меры, обеспечивающие снижение сейсмического воздействия взрывов на охраняемые объекты.

Снижение сейсмического действия взрывов на искусственные сооружения

Одним из радикальных способов снижения сейсмического воздей­ ствия взрывов на искусственные сооружения при проходке выработок большого сечения является применение скважин предварительного откола породы (предварительного щелеобразования). Сущность этого метода заключается в том, что в результате предварительного взрыва­ ния пробуренных по контуру выработок сближенных скважин с рас-

320