Файл: Вовк, А. А. Действие взрыва в грунтах.pdf

стоянным: вокруг нее на расстоянии 0,4 и 0,8 м были пробуре­ ны каротажные скважины, предназначенные для замера изме­ нения влажности в двух направлениях, параллельно оси полу­ ченной выемки и перпендикулярно к ней, с удалением от оси. Опытная скважина и скважина № 1 бурились на расстоянии 3,2 м, а скважина № 3 — на расстоянии 4 м от оси выемки. Та­ ким образом, опыты проводились заведомо за пределами уплот­ ненной зоны, радиус которой составил 1,4 м, т. е. в зоне кольматации. На рис. 12 соответственно этим скважинам нанесены

зависимости, иллюстрирующие нарастание влажности в объе­ ме грунта, окружающем каротажную скважину, во времени. Скорость нарастания влажности в стенках каротажных сква­ жин имеет два направления: параллельно линиям равных де­ формаций, т. е. параллельно оси заряда (№ 1), и с удалением от заряда, т. е. перпендикулярно к его оси (№ 2). В результате измерений установлено, что скорость нарастания перепада ве­ совой влажности в радиальном направлении была примерно в два раза больше, чем в осевом направлении (соответственно 5,88 и 2,46%/ч). Следовательно, и в зоне кольматации измене­ ния, происходящие под действием волны напряжений в момент взрыва, более ярко выражены ближе к заряду и постепенно уга­ сают с приближением к границе зоны кольматации.

С целью расширения пределов приборного измерения раз­ меров деформированной взрывом зоны, и некоторых количе-

57

ственных характеристик состояния среды в ее пределах были поставлены эксперименты. Они основывались на принципе, сог­ ласно которому взрывные волны, проходя через неоднородности грунтового массива, к которым может быть отнесена и зона необратимых деформаций, изменяют свои кинематические пара-

(/) и сейсмометрической аппарату-

ры (2).

В табл. 11 приведены количественные параметры прямой продольной волны Р, зафиксированные датчиками ВБП-Ш, а на рис. 14-— осциллограмма смещений грунта на свободной по­ верхности при основном взрыве по г-составляющей.

После основного взрыва без перестановки сейсмоприемников были проведены прострелочные взрывы № 15 и 16 (см. рис. 13, а), волны которых проходили по деформированному основным взрывом грунту. Смещения и массовые скорости частиц грунта

58

вволне при контрольных и прострелочных взрывах приведены

втабл. 11, а на рис. 13, б даны зависимости смещений этих же взрывов от расстояний по вертикальной составляющей. Как вид­ но из рис. 13, б и табл. 9, в диапазоне расстояний 0—400 г3 сме­ щения грунта при прострелочных взрывах в 1,8—2,3 раза боль­ ше, чем при контрольных на тех же расстояниях, что свидетель­ ствует о наличии в указанной области остаточных деформаций грунтов, вызванных основным взрывом. Смещения грунта в

продольных волнах прострелочных взрывов убывают с увели­ чением расстояния от места заложения основного заряда в на­ правлении упругой зоны, т. е. наблюдается процесс, качественно подобный тому, который установлен стандартными методами по изучению уплотненной зоны грунта, подверженного воздействию взрыва.

Если считать, что работы ведутся в зоне остаточных дефор­ маций грунтов и фиксируются параметры прямой продольной

Таблица 11

Параметры продольной волны и деформационные характеристики массива грунта при основном взрыве

59

волны, то можно количественно определить деформационные характеристики массива (табл. 12), воспользовавшись известны­ ми соотношениями

(р0 — начальная плотность грунта).

Для выяснения деформационных характеристик грунтового массива при основном взрыве кроме сейсмометрической исполь­ зовалась радиометрическая аппаратура (ГГП-1), причем сейс­ мометрический профиль являлся продолжением радиометриче­ ского в направлении зоны малых деформаций. На рис. 13, в приведены кривые, характеризующие изменение объемных де­ формаций с расстоянием при основном взрыве, из которых сле­ дует удовлетворительное согласование результатов радиомет­ рических и сейсмометрических измерений.

Т а б л и ц а 12

Сравнительные данные параметров продольных волн контрольных и простре­ ленных взрывов, по z-составляющей

Имея количественные данные о параметрах взрывной волны и используя приведенные соотношения, можно определить на­ пряжения, испытываемые грунтами в ближней зоне взрыва. Так, на расстоянии 380 г3 от эпицентра основного взрыва радиаль­ ные напряжения на фронте продольной волны аг=0,461 дан/см2, а предел прочности киевских суглинков при объемном сжатии os= 0,4—0,5 дан/см2, т. е. можно сказать, что расстояние, при­ мерно равное 400 г3, является границей зоны неупругих колеба­ ний грунта для данного взрыва.

Как видно из рис. 14, поверхностная волна формируется с расстояний около 400 г3. До этого она фиксируется в виде от­ дельных ее фаз R\, которые возникают в диапазоне расстояний 0—400 г3 в один и тот же момент времени. Это свидетельствует,

60

во-первых, об участии в формировании поверхностной волны ку­ полообразного поднятия грунта над эпицентром взрыва и, вовторых, о том, что максимальная амплитуда в фазе Ri поверх­ ностной волны является одним из признаков границы упругой зоны действия взрыва на этих расстояниях. Размеры и форму зоны остаточных деформаций грунта при взрыве сосредоточен-

ного заряда определяли посредством установки сейсмоприемни­ ков ВБП-Ш в специальных скважинах на разных глубинах

(рис. 15).

Контрольные и прострелочные заряды весом 3 кг взрывались на одном и том же расстоянии (20 м) от места заложения ос­ новного заряда и на одной и той же глубине (h = 5 м). Основной заряд весом 1 кг закладывался на глубине 1 м от свободной поверхности.

На рис. 16 равные значения отношений смещений по х-сос- тавляющей грунта при взрыве прострелочных зарядов к смеще­ ниям при взрывах контрольных зарядов соединены изолиниями. Последние представляют собой эллипсы, центрами которых является место заложения и взрыва основного сосредоточенного заряда выброса, а большая ось расположена параллельно сво­ бодной поверхности. Большие значения этих отношений связаны с большими значениями объемных деформаций в данных точках массива, поэтому можно говорить о форме зоны остаточных деформаций грунтов вокруг сосредоточенного заряда выброса в форме эллипса. Таким образом, изучение ближней зоны дей­ ствия взрыва сейсмометрическими методами позволяет зафик­ сировать остаточные деформации грунтового массива во всем их диапазоне.

Описанные результаты исследований свидетельствуют о том, что полезные изменения физико-механических свойств в мас­ сиве грунта под действием взрыва происходят в весьма широкой области, поэтому не следует ограничиваться лишь изучением свойств грунтов в зоне остаточных деформаций, где действуют сравнительно высокие давления и более явственны нарушения, сообщенные ими грунтовому массиву. Полученные данные поз­

61