УПЛОТНЕНИЕ СЖИМАЕМЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВА

Расчёт зон уплотнения при взрыве заряда

Сжимаемые (несвязные) породы являются по меньшей мере трёхфазной системой. При взрыве заряда в сжимаемых породах во все стороны от него со звуковой скоростью распространяется взрывная волна, т. е. область больших давлений.

Во время прохождения взрывной волны все компоненты массива несвязных пород подвергаются большому давлению, вследствие чего массив уплотняется, т. е. нарушаются связи между отдельными кусками. После прохождения взрывной волны в массиве происходит волнообразное изменение напряжений, способствующее перераспределению напряжений и деформаций.

Поскольку массивы сжимаемых (несвязных) пород обладают упругопластичными свойствами, то под действием взрывной волны вокруг заряда будет образовываться начальная полость определённого объёма, которая постепенно будет расширяться. При распределении взрывной волны в массиве высокому давлению будет подвергаться значительный его объём, а зарядная камера при этом будет расширяться за счёт уплотнения.

Другой особенностью действия взрыва в сжимаемых породах является отражение взрывной волны от заполнителей пустот, находящихся между отдельностями, вследствие чего происходит растрескивание цементационного материала, а роль прямой волны в нарушении связей будет незначительна, т. е. роль прямых волн в разрушении массива несвязных пород меньше, чем при разрушении скального массива горных пород, скорость распространения которых составляет несколько тысяч метров в секунду, в несвязных породах - 400...800 м/с.

При взрывном разрушении несвязных пород имеет место одновременное воздействие продуктов взрыва, волн сжатия и растяжения, а также поперечных волн. На первой стадии разрушения основную роль играют продукты взрыва, их действие в основном определяется разрушением несвязных пород вблизи заряда.

Метод уплотнения водонасыщенных малосвязаных пород взрывами зарядов ВВ является весьма эффективным средством увеличения прочности оснований сооружений, а также уменьшения их деформируемости при действии статических и динамических нагрузок. Особенностью метода взрыва является использование весьма мощного, доступного и сравнительно дешёвого источника динамических воздействий.

При взрывном уплотнении пород основное изменение структуры породы происходит в зоне действия преимущественно ударных волн. Параметрами взрывных волн являются максимальное давление, скорость распространения, время действия и импульс взрывной волны. Импульс взрывной волны определяется по формуле

где P(t) - изменение во времени давления взрывной волны.

Параметры ударных волн определяются по следующим зависимостям, полученным экспериментальным путем:

I

Таблица 9.1

Радиусы зон сжатия и разрушения в разных породах

Показатель

Рыхлый

свеженасыпной

грунт

Песок

плотный

Глина

Скальные

породы

Кс

0,6

0,5

0,5

0,2

Кр

0,85

0,63

0,6

0,5

Rc

11,4

9,5

9,5

3,8

_Rn_

16,15

17,97

11,4

9,5

Импульс волны определяется по формуле

где Ртах - максимальное значение давления взрывной волны, МПа; Q - масса заряда, кг; R - расстояние от центра заряда, м; I- импульс волны, МГ1а с.

В несвязных породах в отличие от идеальной жидкости скорость распространения волны сжатия при больших напряжениях меньше скорости звука. По мере удаления волны сжатия пластические деформации сменяются деформациями упругопластичными, а затем и упругими. Зона действия взрыва при этом разделена на ближнюю, среднюю и дальнюю, а первая, в свою очередь, на области сжатия и разрушения. Размеры зон сжатия и разрушения для сосредоточенного тротилового заряда определяются по формулам: где Rc = Rc / R, - относительный радиус зоны сжатия; Rc - радиус зоны сжатия; Rt - радиус заряда; RP - относительный радиус зоны разрушения; Кс, Кр - эмпирические коэффициенты (табл. 9.1).

Контрольные вопросы

  • 1. Какими особенностями характеризуется действие взрыва в несвязных породах?
  • 2. На какие зоны делят область действия взрыва в несвязных породах?
  • 3. Какие соотношения определяют размеры зон сжатия и разрушения?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >