Файл: Строительство ирригационных каналов и котлованов взрывами на выброс..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 33

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

По геологическому строению и влажности пород трассу канала можно разделить на участки с обводненными грунтами и с сухими, грунтами.

Техническим заданием обусловливается выброс не менее 80% грунта при прокладке канала шириной по дну 5 м, заложении, откосов 1: 2, глубиной 2—4,5 м.

При строительстве канала был применен метод взрывов навыброс сосредоточенными зарядами, расположенными в один ряд по оси канала, как наиболее рациональный при заданных пара­ метрах канала.

Для расчета зарядов и определения расстояния между ними: использовали приведенные выше формулы. Заглубление центра

заряда было принято из условия, что при

показателе

выброса.

п = 2 ширина дна канала по дну В = 5, то есть

——= —— =

1,25.

 

2п

4

 

Таким образом, ЛЫС каждого заряда определяется путем при­ бавления к глубине канала Н величины заглубления центра за­

ряда (№ = /-/+1,25).

Заряды размещали в шурфах диаметром 0,85 м, для проходки которых использовали станки КШК-ЗОА. В неустойчивых грунтах шурф проходили вручную. Стенки шурфа не крепили. При про­ ходке в водонасыщенных грунтах до проектной отметки часть шур­ фа, расположенная на уровне грунтовых вод, заплывала. Поэтому пришлось приподнять центр заложения заряда выше уровня грун­ товых вод, учитывая хорошую простреливаемость суглинистых грунтов. В результате видимая глубина воронки была больше глу­ бины заложения заряда.

В качестве ВВ применяли селитру и тротил с различным соот­ ношением в зависимости от влажности грунтов, а также шнеко­ ванный аммонит В-3.

Длину одновременно взрываемых серий зарядов для сухих грунтов определяли, исходя из условий местности: одну серию в. 500 м и две по 1500 м; для влажных грунтов устанавливали из условия нахождения детонирующего шнура ДШ-А в воде не бо­ лее 12 ч.

Магистральная сеть ДШ была разделена на секции длиной 500—700 м и инициировалась двумя последовательно соединен­

ными электродетоиаторами. Электродетонаторы

каждой секции

соединяли между собой в последовательную сеть.

Применение взрывного метода при строительстве подводящего

канала позволило

в сравнительно короткий срок (15 марта —

23 апреля 1965 г.)

осуществить проходку канала. При этом объем

выброса

грунта составил 190 тыс. м3, или 95%

выброса из про­

фильного

сечения

канала.

 

Метод котловых зарядов заключается в том, что взрывчатое вещество заряда выброса помещают в котел, образованный путем простреливания шпура или скважины небольшими зарядами

12

взрывчатого вещества. Этот метод нашел применение в хорошо простреливаемых необводненных породах.

Применение метода котлованных зарядов исключает трудоем­ кий процесс по проходке шурфов и камер. Основное препятствие на пути широкого внедрения способа при больших параметрах взрывных работ — невозможность создания очень емких котлов, поскольку они оказываются неустойчивыми. В ряде случаев при­ ходится отказываться от этого способа из-за высокой трудоем­ кости работ по прострелке и неустойчивости котлов.

Величина заряда для простреливания шпура или скважины зависит от крепости породы, требуемого объема котла и в каж­ дом отдельном случае определяется опытным путем. Число прострелок зависит также и от диаметра шпура или скважины. Если позволяет устойчивость скважины, число прострелок сводится до минимума. Расчет прострелочного заряда для образования котла ведут по формуле

 

 

 

С —

'

С

’

 

 

 

 

пр“

 

ЯпрД

 

тде СПр — масса

заряда простреливания,

кг;

С — масса

основного заряда (по формуле Борескова);

Пщ>— показатель простреливаемое™ породы, дм3/кг;

А — плотность

заряжания.

 

широкое применение при

Метод

котловых

зарядов

нашел

взрывном

способе строительства

водоемов.

Водоемы взрывным

способом можно создавать в любых районах в любое время года. При этом не требуется длительной подготовки, капитальных за­ трат, квалифицированной рабочей силы, сложных механизмов с -обслуживающими цехами. При взрывном способе сроки строи­ тельства сокращаются по сравнению с машинным в 3—10 раз.

По техническим условиям строительства взрывным способом необходимо, чтобы объем водоема составлял 10—15 тыс. м3, ши­

рина котлована поверху была не

менее 20 м, по дну — 6—20, дли­

на — 100—150, глубина — 10—12

м, откосы крутизной 1 : 1,5.

Наиболее простым и экономичным является однорядное рас­ положение зарядов е показателем действия взрыва 3. Так, по сравнению с многорядным взрыванием (показатель действия взры­ ва 2,5) удельный расход ВВ меньше на 20—30%, причем объем проходки подготовительных выработок снижается в 3 раза.

Несмотря на значительные достоинства, однорядное располо­ жение зарядов имеет и ряд недостатков: незначительная ширина котлована по дну и недостаточная чистота выброса, большая вы­ сота навала грунта над котлованом (достигает 3—4 м).

Для увеличения объема выброса и уменьшения высоты навала на бортах котлована применяют замедленное взрывание трех ря­ дов зарядов, средний из которых является основным, а крайние — вспомогательными. Показатель действия взрыва для основных за­ рядов равен 2,5, для вспомогательных — 3. Вспомогательные

13

заряды располагают в пределах воронки взрыва основного заряда в ЛНС; количество их в 2 раза меньше, чем основных зарядов.

При трехрядном взрывании с двумя вспомогательными заря­ дами объем бурения возрастает в 3 раза. Но так как взрывы по этой схеме увеличивают на 8—12% полезный объем водоема, а удельный расход ВВ не изменяется, то увеличение объема буре­ ния не вызывает значительного удорожания работ.

Метод шпуровых и скважинных зарядов применяют для соз­ дания выемок незначительной глубины (до 3 м), заряды выброса размещают в вертикальных и наклонных шпурах и скважинах. При этих способах исключается трудоемкий процесс по проходке шурфов и камер.

Устанавливая удлиненные заряды выброса, можно получить выемки с более крутыми откосами, чем при камерных зарядах. Однако они не приемлемы для получения выемок большой глу­

бины, так как

бурение скважин значительного диаметра (более

900 мм) связано с большими трудностями.

Расстояние

между зарядами в ряду и рядами зарядов

а = Ь = 0,8 lYfin),

гДе I — глубина скважины (шпура), равная 1,1 проектной глуби­ ны выемки;

 

 

 

 

Д/z) =

0,12 — 0,6 /г3.

 

 

 

 

Массу заряда определяют по формуле

 

 

 

 

 

 

 

С = <7/3(0,12 — 0,6 п3).

 

 

 

Поскольку при заряжании скважины верхняя треть длины ее

используется под забойку,

то

необходимый диаметр

 

 

 

 

 

d =

1,38 УС

+

 

 

 

 

где Д -

 

 

 

 

 

Л/:зар

 

 

 

 

плотность заряжания ВВ;

длины скважины, мм).

 

Азар

длина заряда

(равна 0,67

 

 

 

 

Геологическая классификация нескальных пород с учетом их

 

 

 

Физико-механические свойства и показатели по П. Н.

Пашокову

Подкласс

 

строение и свойства

 

сцепле­

угол

коэффи­

коэффици­

 

 

внутрен­

циент

ент кре­

 

 

 

пород в массиве

 

ние,

него

фильтра­

пости по

 

 

 

 

 

 

 

дм /см

трения,

ции

 

Протодья-

 

 

 

 

 

 

 

 

град.

 

 

кову

Малоуплот­

 

 

 

 

С в я з н ы е ( г л и н и с т ы е )

п о р о д ы с

Рыхлое сложение, вы­

Менее

Менее 10

До 0,05

0,4

ненные связные

сокие

влагоемкость

н

0,5

 

 

 

 

породы

 

сжимаемость,

тиксотроп-

 

 

 

 

 

 

 

иость,

при водонасыще-

 

 

 

 

 

 

 

н11и

текучее

состояние

 

 

 

 

 

14

Динамические свойства неводонасыщенных грунтов

В деформируемых средах очаг возмущения окружает зона объ­ емных деформаций среды, то есть взрыв приводит к изменениюплотности среды в окружающей очаг взрыва зоне.

В скальных и полускальных породах, а также в водонасыщен­ ных нескальных породах эти деформации в основном обратимы, а необратимая составляющая объемной деформации незначитель­ на, часто неощутима.

Объединяемые под общим названием сжимаемых сред не­ скальные горные породы в неводонасыщенном состоянии (глины, суглинки, пески и лессы), а также различные искусственно изго­ товленные сыпучие, пористые и волокнистые материалы способны' необратимо изменять плотность при динамических нагружениях.

Отметим, что статическое нагружение нескальных пород в мас­ сиве лишь незначительно изменяет плотность, при более значи­ тельных нагрузках происходит пластическое деформирование с об­ разованием призм выпирания. Ударное механическое нагружение уплотняет поверхностный слой, и лишь взрывной импульс приво­ дит к уплотнению на значительную глубину.

При определении эффективности взрывных работ в нескальных породах имеют значение физико-механические и динамическиесвойства пород. Эти факторы положены в основу существующих классификаций. Учитывается также изменение прочности после нагружений и способность образовывать устойчивые камуфлетныеполости при глубинных взрывах.

Классификация нескальных пород приведена в таблице 1. При ее составлении использована общая геотехническая классифика­ ция П. Н. Паиюкова [29], переработанная и дополненная с учетом

принятых

критериев.

 

 

 

 

 

 

физико-механических и динамических свойств

 

 

Таблица

1

 

 

 

 

 

 

 

Динамические свойства и показатели

 

 

 

динамические свойства

показатель

расход

ВВ

 

 

 

прострелнвае-

характерные представители

породного показателя

мостн,

на 1

м3

дм3/кг

выброса, кг

 

 

 

п р е о б л а д а н и е м э л а с т и ч н ы х с в я з е й

 

 

 

 

Способны образовать ка­

250—1400

0,6—2,0

Илы

различного

про­

муфлетные

полости, иног­

 

 

 

исхождения, илисто-гли­

да недостаточно устойчи­

 

 

 

нистые осадки, четвер­

вые,

окруженные сильно

 

 

 

тичные

неуплотнениые-

уплотненным (до 15%) сло­

 

 

 

суглпнки

и супеси, поч­

ем

пород

с

повышенным

 

 

 

вы глинистого состава

сцеплением. При водонасы-

 

 

 

 

 

 

щении сильно

подвержены

 

 

 

 

 

 

тиксотропному

разжиже­

 

 

 

 

 

 

нию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15-

 

 

 

Физико-механические свойства и показатели по П. Н. Пашокову

Подкласс

 

строение и свойства

сцепле­

угол

коэффи­

коэффици­

 

внутрен­

циент

ент кре­

 

 

 

пород в массиве

 

ние,

него

фильтра­

пости по

 

 

 

 

 

 

 

 

дм/см

трения

ции

Протодья-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

град.

 

кову

Среднеуплот-

Средняя

сжимаемость, 0,2—0,05

14—23

До 0,001

0,3—0,8

'ненные связные

в зависимости

от

влаж­

 

в глинах,

 

.породы

 

ности находятся

в

твер­

 

0,01

 

 

 

дом пли пластичном (те­

 

в суглин­

 

 

 

кучем) состоянии, слабо

 

ках

 

 

 

водоустойчивы

 

 

 

 

 

 

 

Плотные

и

Содержат в

основном 0,4—1,5

6 —36

Менее

1,5

очень плотные

связанную

воду,

при

во-

 

0,001

 

связные породы

донасыщенни

переходят

 

 

 

 

 

в пластичное

состояние,

 

 

 

 

 

при

статических

нагру­

 

 

 

 

 

жениях— заметные

 

де­

 

 

 

 

 

формации

сжатия,

 

при

 

 

 

 

 

нагружениях

 

 

более

 

 

 

 

 

5 дан/см практически

 

 

 

 

 

водонепроницаемы.

 

При

 

 

 

 

 

слоистом

строении

 

ув­

 

 

 

 

 

лажненные

 

контакты

 

 

 

 

 

резко

ослаблены

 

 

 

 

 

 

 

 

С в я з н ы е п о р о д ы с п р е о б

Малоуплот-

Слабая

водоустойчи­ 0,2—0,5 14—23

'ненные породы с вость,

просадочность,

жесткими свя­ при водонасыщении пе­

зями

реходят

в текучее со­

 

стояние

 

Плотные связ­

—

—

—

—

ные породы с

 

 

 

 

жесткими свя­

 

 

 

 

зями

 

 

 

 

.16

П р о д о л ж е н и е

Динамические свойства и показатели

динамические свойства породного показателя

Образуют устойчивые камуфлетные полости, окружениые мощным слоем уплотненных (до 10%) пород. Угол внут­ реннего трения при взрывном уплотиеиии

снижается.

Возможно тиксотроп­ ное разжижение

Образуют очень устой­ чивые полости, окру­ женные слоем уплотнен­ ных пород большой мощности (с уплотне­ нием до 4—6%), со сни­ женным углом внутрен­ него трения и повышен­ ным сцеплением

показатель

расход ВВ

прострелнвае-

на 1 м3

мости,

выброса,

дм3/кг

кг

180—6С0

1 ,0 — 2 ,6

70—250 1,5—3,0

характерные представители

Глины, суглинки и су­ песи различного проис­ хождения,’ некоторые лессовидные суглинки

Плотные глины и мерге­ ли

л а д а н н е м ж е с т к и х с в я з е й

 

 

 

 

Устойчивых

камуфлет-

40—200

3,0—6,0

Лессы

 

 

ных полостей не обра­

 

 

 

 

 

зуют. При динамическом

 

 

 

 

 

уплотнении в сухом со­

 

 

 

 

 

стоянии

превращаются в

 

 

 

 

 

несвязную массу

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

л

 

 

 

 

13—5

 

 

Образуют

небольшие

30—250

Известняки

- ракушеч­

камуфлетные

полости,

 

 

ники

 

 

частично

заполненные

 

 

 

 

 

рыхлым материалом; мо­

 

 

 

 

 

гут уплотняться без пол­

 

 

 

 

 

ного разрушения, но со

 

 

 

 

 

снижением

прочности

 

 

,. г..*...

 

 

показателен

 

 

Гео. пу

 

 

 

 

 

 

п

ц

 

2—1124

 

 

 

каучно-т о

17

 

 

 

йкблнотэна С -

,>

ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТАЛЬНОГО Aa jH J

 

Фпзнко-мехаинческпе свойства и показатели по П. Н. Пашокову

 

 

 

угол

коэффи­

коэффи­

Подкласс

строение и свойства

сцепление,

циент

внутрен­

циент

крепости

 

пород в массиве

дм/см

него

фильтра­

по

 

 

 

трения,

ции

Протодья-

 

 

 

град.

 

кову

Несвязные

Песчаные по­

Хорошая

водопрони­

В круп­

5 - 5 0

О сл о

00

роды

цаемость, свободные от­

нозер­

 

1

 

 

 

 

 

косы устойчивы под уг­

нистых

 

 

 

 

лами 25—30°,

сжимаемы

25—30

1

 

 

 

за счет рыхлого сложе­

В мелко­

 

 

 

ния

 

 

 

зернис­

 

 

 

 

 

 

 

 

тых 20

 

 

 

Крупнообло­

Высокая

водопрони­

30—45

50—100

1 - 1 ,5

 

мочные несце­

цаемость

н

жесткость.

 

 

 

 

ментированные

Откосы

устойчивы под

 

 

 

 

породы

углами

30—45°. Практи­

 

 

 

 

 

чески

не

сжимаемы без

 

 

 

 

 

сотрясения

 

 

 

 

 

ОБРАЗОВАНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ ВЫЕМОК ВЗРЫВОМ

 

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ

ВЫБРОСА

 

При проходке открытых выемок взрывами на выброс до сих пор широко применяют сосредоточенные заряды: минные, котло­ вые и т. д. Однако технология земляных работ с использованием таких зарядов имеет ряд недостатков. Требуются большие затраты времени и ручного труда на подземные работы по созданию мин­ ных камер на доставку и укладку ВВ. Не всегда возможно уст­ ройство котловых зарядов. Выемки, полученные взрывом серии сосредоточенных зарядов, имеют переменное сечение, с разруше­ ниями и углублениями иа местах зарядов, с сужениями между зарядами. Уплотнение пород вокруг таких выемок недостаточно по глубине и неодинаково.

Наиболее совершенна технология с применением горизонталь­ ных непрерывных цилиндрических зарядов, укладываемых в за­ рядные траншеи. Она обеспечивает поточное ведение земляных работ с высокой скоростью и почти полной механизацией. Полу­ чаемые выемки имеют постоянное сечение; форма и размеры их обычно позволяют исключить доработку механическим способом. Выемки окружены мощной толщей уплотненных пород. Поэтому в дальнейшем рассматривается в основном технология с примене­ нием горизонтальных цилиндрических зарядов выброса.

Действие взрыва удлиненного горизонтального заряда вблизи свободной поверхности

Изучение сложных процессов, сопутствующих взрыву, невоз­ можно без современной скоростной фоторегистрирующей аппара-

18

 

 

 

Продолжение табл. 1

 

Динамические свойства и показатели

 

динамические свойства

показатель

расход ВВ

 

прострелпвае-

на 1 м3

характерные представители

породного показателя

мостк.

выброса,

 

Д М 3/ К Г

кг

 

п о р о д ы

Камуфлетных поло­ стей не образуют. Уп­ лотняются в зависимости от степени разрыхленности при сотрясении. При плотном сложении незна­ чительно уплотняются вокруг очага взрыва

То же

2 - 4

СО 1 O'.

Пески разной зерни­ стости

Гравий п галька гор­ ных обвалов н россы­ пей, отложения аллюви­ ального. делювиального и другого происхожде­ ния

туры. Наибольшие трудности при исследовании взрывного процес­ са представляет та часть грунтового массива, которая непосред­ ственно примыкает к заряду,— котловая полость. В связи с этим изучение первой стадии процесса формирования полости целесооб­ разно вести в прозрачной среде (воде). В этом случае возможны непосредственные наблюдения за качественной картиной происхо­ дящего явления.

Моделирование в воде [7]. На начальной стадии развития взрывного процесса — образования полости — скорость смещения стенок достигает сотен метров в секунду, поэтому для регистра­ ции происходящего необходимо применять специальную высоко­ структурную фоторегистрирующую аппаратуру.

При исследованиях была применена сверхскоростная фоторе­ гистрирующая установка СФР-1. Процесс расширения газового пузыря в воде регистрировали при скорости съемки 250 000 кадр/с. Взрыв заряда осуществляли в заполненном водой боксе разме­ ром 50X50X50 см, две противоположные стенки которого выпол­ нены из оргстекла толщиной 40 мм. Взрывчатое вещество (тэн) помещали в трубочки диаметром 4—6 мм. Инициирование заряда осуществлялось азидом свинца, нанесенного на мостик накалива­ ния и пережигаемого с помощью высокого напряжения. Процесс взрыва н формирование пузыря регистрировали на аэрофотоплен­ ке чувствительностью 1300 единиц.

При моделировании взрыва в водной среде изучали влияние направления распространения детонационной волны на форму об­

разуемых полостей, развитие взрыва различно

расположенных

спаренных горизонтальных зарядов.

•

Результаты наблюдения показали, что при взрывании удлинен-

2*

19

Смотрите также файлы