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

воляют более обоснованно подойти к решению задач длитель­ ной устойчивости подземных и открытых инженерных сооруже­ ний в сжимаемых грунтах без крепления, рассчитать надеж­ ность противофильтранионного экрана с уплотненного взрывом грунта. Наконец, эти исследования дают возможность глубже изучить природу отдельных волн, механизм их возбуждения и точнее рассчитать их параметры.

4. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРА ЗАТУХАНИЯ ВОЛН НАПРЯЖЕНИЙ

ВОБЛАСТЯХ ДИСЛОКАЦИЙ ГРУНТОВОГО МАССИВА

ИПОДЗЕМНЫХ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ ПУСТОТ

При прохождении волн пластических и упругих напряжений, грунтовой массив рассматривается нами как однородная изо­ тропная сжимаемая среда. Реальные сухие грунтовые массивы в большинстве случаев представляют собой неоднородную мас­ су, сжимаемость которой зависит не только от объема пор и пус­ тот, имеющих малые размеры и сохраняющихся в образцах, но и от объема, величины и распределения крупных пор и пустот, а также областей дислокации и трещин. Если импульс напря­ жений имеет линейные размеры, значительно превышающие размеры пор и пустот, его можно рассматривать как квазистатический, пренебрегая волновыми эффектами. По С. С. Григо­ ряну [33—38], критерием такого подхода в упруго-пластической

Рассмотрим случай, когда приведенное соотношение выпол­ няется (что всегда имеет место при взрыве достаточно крупных зарядов) и волна проходит через серию пустот. Считая в пер­ вом приближении распределение пустот в пространстве более или менее равномерным, первоначально рассмотрим прохожде­ ние импульса через один элемент естественной преграды (серии пустот), состоящий из двух соседних пустот радиусами R\ и R2,

где о — сжимающие напряжения в несущем ядре.

62

Нетрудно видеть, что

L

а = <JS при О0 — > 0g,

где as — предельное напряжение несущего ядра (предел теку­ чести грунта), L — общая ширина элемента,

Первый случай (ао— < 0 S) будет иметь место лишь при про­

хождении очень слабых упругих (сейсмических) волн, второй — при прохождении как пластических, так и упругих волн, с доста­ точно высоким максимумом напряжений а. В обоих случаях при прохождении элемента преграды повышается уровень на­ пряжений вследствие концентрации их на меньшей площади. Степень концентрации зависит от отношения l/Ь. За преградой, на достаточно большом расстоянии r(r~^>L) сжимающие напря­ жения рассредотачиваются и снижаются до уровня

Размеры несущего ядра целесообразно определять приближен­ но, осуществив линеаризацию линий скольжения. Это дает не­ большое искажение, увеличивая расчетные напряжения за прег­ радой. При расчете искусственно создаваемых преград оно обеспечивает запас прочности.

Поскольку линии скольжения пересекают направление век­

о0 и после преграды ап* (последнее направлено по нормали к плоскости преграды) :

63

Существует еще третий, промежуточный случай, когда напря­ жения на одних участках ядра превышают величину as, а на других достигают ее. Этот случай рассматриваться не будет. Выше был рассмотрен случай, когда волна напряжения рас­ пространяется по нормали к фронту элемента преграды.

В более общем случае волны сжатия распространяются по направлению, образующему произвольный угол с фронтом эле­ мента преграды. Тогда создаваемую на несущее ядро нагрузку

можно разложить на нормальную и касательную относительно плоскости преграды составляющие.

Сохраним за большим главным напряжением перед прегра­ дой обозначение Оо- В данном случае его направление состав­ ляет с нормалью к плоскости преграды угол а. Выражение (1.129) приобретает вид

Остальные выражения остаются неизменными.

Вторая составляющая нагрузки является перерезающей си­ лой. Ее предельная величина определяется из закона Кулона. Если угол между направлением движения волны и плоскостью преграды не очень острый (не менее 20—25°), ее величина

64

Величина касательных напряжений ха отвечает условию: i

J хА(I) dl — a0L sin 0 при cr0 sin а < т8,

(1.137)

хА — xs при а0 — sin а > т5,

x s = c + ° л * § Ф -

Максимальная величина напряжения сп* за преградой состав­ ляет

и сооружений от сейсмических толчков, производимых волнами напряжений взрывного происхождения. Искусственная преры­ вистая преграда позволяет снижать до безопасного уровня ин­ тенсивность поверхностных волн, а также объемных волн, на­ правление которых образует с вертикальным направлением не очень острый угол (не менее 35—40°), т. е. преграда эффектив­ на, когда источник возмущений не находится непосредственно под подлежащим защите объектом. Преграда конструктивно представляет собой ряд сооруженных в одной плоскости верти­ кальных или наклонных цилиндрических полостей (шурфов шы скважин), образующих экран, прикрывающий фундамент зда­ ния со стороны источника возмущения. Она размещается на не­ котором расстоянии от защищаемого объекта. Линейные раз­ меры преграды должны быть таковы, чтобы фундамент пол­ ностью попадал в создаваемую «тень» (рис. 18).

Полости не крепятся. Допустимо лишь покрытие их тонким слоем набрызгбетона, не передающим более или менее суще­ ственных напряжений, но препятствующим местным вывалам. Целесообразно заполнять полости пористым податливым мате­ риалом, также не передающим напряжений (типа шлаковаты или керамзита).