ВВЕДЕНИЕ
Проведение взрывов - быстрой генерации большого количества энергии в малом объеме, является наиболее эффекпшным способом разработки строительных материалов и планировки площалок предполагаемого строительства /0.1/. Однако, если сам промышленный взрыв является нормальным технологическим процессом, то одно из его проявлений - сотрясение грунта, может рассматриваться как чрезвычайная ситуация, которая согласно ГОСТ I' 22.02-94 /0.2/, трактуется как «состояние, при котором нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде».
В соответствии с этим определением сотрясения грунта при промышленных взрывах, в результате которых под угрозой выхода из строя оказывается уникальное прецизионное оборудование (на заводе по ремонту дорожностроительных машин (РДСМ) в г. Шнмановскс), повреждаются несущие конструкции производственных и жилых зданий (цех ремонтио-складского хозяйства (PCX) и жилой девятиэтажный дом в нос. Лучегорске), возникают опасения за сохранность экологически опасных сооружений (очистные сооружения в г. Фокнмо): сиг\ации, обеспечение безопасности в которых проводилось иод руководством и личным участии авюра в период 1974-94 годов, можно отнести к чрезвычайным до регионального уровня. Перечисленное делает проблему оценки безопасности охраняемых строительных сооружений, расположенных в зонах сейсмического действия промышленных взрывов, чрезвычайной.
Исследованием механических эффектов взрывов в настоящее время занимается большое количество ученых и инженеров во всех странах мира. Это сказывается в интенсивном развитии представлений о характере движения среды, в которой был произведен взрыв (воздмпная, водная, грунтовая среда, границы их соприкосновения), и постоянном совершенствовании экспериментальных и теоретических методов исследования, чю приводит к значительному прогрессу и в смежных разделах прикладной механики и механики сплошных сред.
Различные инженерные сооружения и системы, попадая в соответствующее динамическое поле, вводятся в колебакмьный режим, параметры которого, коррелированные с внешним воздействием, определяют вероятность и степень повреждений сооружения. Во всех случаях среда, в которой производится взрыв, является субстанцией передающей энергию от источника к исследуемому сооружению (охраняемому), динамика которого в значительной степени определяется характером контакта с энергоироводяшей средой.
Наземные строительные сооружения, частично погружены в две субстанции (грунтовую и воздушную), резко отличающиеся друг от друга по физико-механическим свойствам, поэтому при действии только упругих волн деформаций в грунте они испытывают особый вид возбуждения колебаний - кинематический: от принудительного перемещения в пространстве системы крепления охраняемого строительного сооружения к энергонесушей среде.
Грунтовой среде присуща существенная, предопределенная ее природой, анизотропность (неоднородная слоистость, разломы различной ориентации, дискретная водонасыщенность, различные углы падения слоев, неоднородность рельефа и т.п.). Это приводит к тому, что при прохождении через нее силовые потоки трансформируются в результате интерференционных, дифракционных процессов и фильтрации энергонесушего сигнала, описать которые можно только вероятностно-статистическими методами. Точно так же рациональна вероятностная оценка и поведения строительных сооружений, находящихся в опасных зонах стохастических динамических полей.
Стохастический характер параметров буровзрывных работ (1>ВР), физико-механических свойств ipyina и характеристик самих охраняемых строительных сооружений приводит к тому, что. несмотря на наличие «К.динмх правил безопаспосш при проведении вфмнпмх работ» (F.III>BP-92) /0.3', между взрывоироводящими организациями и владельцами строительных сооружений возникают затяжные конфликты по определению виновных в возникших повреждениях и допустимого уровня проведения ЫН>.
В соответствии с FJIbBP-92 оценка безопасности строительных сооружений, расположенных в зоне действия взрывов, производится только по одному критерию -находятся они внутри или за пределами опасной зоны, размер которой определяется но видоизмененной формуле М.А. Садовского с использованием статистических коэффициентов, учитывающих свойства грунта в основании строительного сооружения, его тип, характер застройки и условия проведения взрывания. Конкретные численные значения допустимой величины параметров динамики грунта или охраняемого сооружения не приводятся. В связи с этим выполнение содержащихся в ЕПЬВР-92 рекомендаций о том, чю в сложных ситуациях решение о допустимой мощности взрывших работ следует принимать на основе экспериментальных измерений, становится затруднительным.
Учитывая особенности и сложность проблемы, наиболее рациональным направлением ее решения является разработка методов опенки безопасности охраняемых строительных сооружений, находящихся в опасных зонах генерированных в грунте промышленными взрывами полей, на основе результатов натурных экспериментальных исследований и применения современных компьютерных технологий обработки и анализа их результатов.
Решение этой проблемы связано с определением внешних нагрузок, реакций на них охраняемого строительного сооружения и непревышения определяющей реакцией допустимого значения.
Комплекс поставленных задач является на)мной проблемой, решение которой имеет важное народнохозяйственное значение, особенно учитывая возможность практического использования результатов в горном деле, сейсмостойком и гидротехническом строительстве и для расположенных на континентальном шельфе технических средств освоения океана.
Целью диссертации является рафаботка комплексного метода оценки безопасности строительных сооружений (жилых зданий), подверженных кинематическому возбуждению от распространяющихся в грунте упругих волн деформаций от промышленных взрывов, на основе статистического анализа результатов натурных экспериментальных исследований генерированных взрывами полей и реакций на них строительных сооружений.
Для этого были решены следующие залами:
оценены, качественно и количественно, экспериментально полученные параметры стохастических динамических нолей, генерированных в грунте промышленными взрывами;
выявлены особенности поведения строительных сооружений при взрывных воздействиях;
разработаны способы моделирования взрывных полей, динамической калибровки исследуемых строительных сооружений и синхронизации измерения их динамики с временным режимом взрывания;
разработаны основы методики оценки динамики охраняемых строительных сооружений, учитывающей конструктивное оформление фундаментов и категорию грунтов в основании;
сопоставлены интенсивности iоперируемых взрывами в груше полей и уровни динамики расположенных в них строительных сооружений с действующими нормативами.
Структурно-логическая схема диссертации представлена на рис. 0.1.
Методы исследования включали:
экспериментальные измерения колебаний грунта и охраняемых строительных сооружений но эволюционно развивающейся методике с использованием однотипной измерительной аппаратуры;
математические системы MatliCAI), F.xcel, Statistica, Flying Fox обработки, анализа и интерпретации экспериментальных данных;
теоретические и численные методы спектрального и регрессионного анализа, построения спектров Фурье, спектров реакций и исследования поведения линейных моделей при кинематическом возбуждении.
ДИАГНОСТИКА БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИИ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВОВ
I Экспериментальное сследование динамических полей промышленных Моделирование динамических полей (способ и база данных)
взрывов (оаза данных)
Динамическая
Регрессионные соотношения, спектры калибровка(способ и база данных)
реакции
Передаточные функции
Экспериментальное исследование поведения сооружений в
Коэффициенты
динамических нолях усиления
промышленных взрыков
(база данных) Коэффициенты
условий
Оценка динамики Гибридная модель
SDI- -моделей
Оценка динамики
гиоридных моделей
J
Диагностика безопасности
1олей
Зданий
По спектрам реакций
По регистрациям взрывов с исиольшпанием гибридной модели
1
По ЕЛ1НВР-92
Коэффициенты запаса
Рис. 0.1. Структурно-логическая схема работы
Достоверность полученных результатов обеспечена:
использованием апробированной в полевых условиях Дальнсвостомною pvi иона в течение 25 лет методики проведения натурных экспериментальных исследований генерированных промышленными и экспериментальными взрывами нолей и поведения
расположенных в них охраняемых строительных сооружений;
замкнутостью комплекса решаемых задач;
сопоставлением экспериментальных данных, полученных при исследовании сооружений-аналогов;
высокой надежностью использованных в диссертации информационных массивов;
положительными результатами применения основных выводов и положений работы в практике строительства на Дальнем Востоке.
Научная нониша полученных результатов заключается в следующем:
для грунтов II и III категорий определены типовые спектры реакции модели исследуемой группы строительных сооружений, численные значения их параметров и установлена связь с основными параметрами взрывов и интенсивностью генерированных в грунте динамических полей;
определены особенности поведения строительных сооружений при взрывных воздействиях;
введено понятие «шбрплнаи модель», в которой зона контакта грунта с фундаментом заменена экспериментально-расчетным модулем;
разработаны способы моделировании поля, динамической к а лиоровки натурных объектов маломощными экспериментальными взрывами скважинных зарядов и синхронизации измерений строительных сооружений с временным режимом взрывания, защищенные авторскими свидетельствами;
получены численные оценки преобразования параметров энергии колебаний при переходе ее от грунта к фундаментам с учетом их конструктивного оформления и категории грунтов в основании;
установлены критерии оценки безопасности охраняемых строительных сооружений по спектрам реакций и разработаны рекомендации по их применению;
разработан и проверен на практике способ защиты зданий от сильных динамических воздействий, защищенный патентом Российской Федерации.
Практическая ценность рабош заключается в решении важной научно-технической проблемы методического обеспечения диагностики безопасности охраняемых строительных сооружений, расположенных в зонах сейсмическою действия промышленных взрывов.
Полученные результаты и накопленный экспериментальный материал нашли применение:
в научном обеспечении нужд промышленности Дальнего Востока при оценке допустимых уровней динамики охраняемых строительных сооружений от внешних воздействий, генерированных промышленными взрывами, работы технологического
8
ооорудования, движения транспорта и т.п.;
в создании системы инженерных наблюдений в ждущем режиме за интенсивностью взрывных работ, реализованной на заводе по ремонту дорожно-строительных машин (г. Шимановск);
использованы ДальШШС и ЦШШСК им. Кучеренко Госстроя СССР при разработке нормативных документов на проектирование и ведение взрывных работ при рыхлении скальных и мерзлых грунтов под локализаторами в стесненных условиях городской застройки, расчет и проектирование свайных фундаментов при взрывных воздействиях;
в целевой комплексной научно-исследовательской программе Госстроя России «Строительство в районах с экстремальными условиями и инженерная защита территорий», раздел «Разработка рекомендаций но защите зданий и сооружений от сейсмических, взрывших и динамических воздействий» шифр 16-06-130/93;
в программе Министерства образования России 02.01.07 «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма «Экология и рациональное природопользование», проект «Исследование принципов построения новых технических средств мониторинга промышленных объектов топливно-энергетического комплекса»;
в научно-технической программе Российской академии архшектуры и строительных наук «Разработка методов прогноза и защиты от опасных геофизических, климатических и техногенных воздействий, классификация территории по степени опасности и снижение уровня строительного риска при возведении и реконструкции зданий и сооружений (на примере строительных объектов в экстремальных условиях ДВ и Забайкалья), 2001-2005 годы».
Положения, выносимые на запниу:
1. Понятие «гибридная модель», отличающаяся от ранее использованного в расчетах одномассового осциллятора и позволяющая учитывать разницу в перемещениях грунта и основания.
2. Основы методики и критерии оценки безопасности охраняемых строительных сооружений при взрывных воздействиях, полученные в результате статстического анализа нолей, генерированных взрывами, и поведения расположенных в зоне их действия моделей строительных сооружений, учитывающие основные параметры взрывов, интенсивность колебаний грунта и динамические характеристики сооружений.
3. Способы динамической калибровки строительных сооружений и моделирования стохастических полей в грунте маломощными скважинными взрывами, позволяющими
регулировать основные параметры взрывных импульсов.
4. Зависимости (передаточные функции), определяющие трансформацию энергии колебаний при переходе взрывного импульса от грунта к фундаментам, учитывающие конструкцию фундаментов и категорию грунтов в основании.
5. Способ защиты жилых зданий от сильных внешних воздействий с помощью подфундаментной подушки из сыпучего материала, моделирования регулируемого динамического поля в грунте мгновенным и короткозамедленным взрыванием скважинных зарядов.
Основные научные и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на 8 международных конференциях, 10 всесоюзных конференциях и координационных совещаниях, 13 российских конференциях и симпозиумах и 15 региональных конференциях и совещаниях:
Публикации представлены 40 печатными работами, тремя авторскими свидетельствами на изобретения, патентом РФ, монографией и отчетами по 23 госбюджетным и хоздоговорным на\чно~исследовательским работам, имеющими номера госрегистрации.
VO
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДИНАМИКИ СИСТЕМ «ВЗРЫВ-ГРУНТ-СООРУЖЕНИЕ» ПРИ ВЗРЫВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
В настоящей главе выполнен анализ отечественной и зарубежной научно-технической периодики по основным направлениям исследования поведения охраняемых сооружений, расположенных в динамических полях, генерированных в грунте техногенными взрывами*.
Целью являлась оценка текущего состояния теоретических и экспериментальных исследований и тенденций их развития в этой области прикладной науки.
1.1. Зависимость параметров вфыкного импульса от технологии БВР
Как известно, определяющими параметрами интенсивности колебаний грунта при взрывах являются общая масса взрывчатого вещества (ВВ) и ее разделение на отдельные ступени, время замедления между взрыванием ступеней, направление инициирования,' рельефные и грунтовые условия проведения буровзрывных работ (БВР) и трасс прохождения взрывных импульсов, принятая технология выполнения БВР, а основными параметрами взрывных колебаний гр\ша - их частотный состав, продолжительность и интенсивность.
Масса вфмвчатою всшсс1ка и р;ншшка се на ступени. Общая масса ВВ является основным показателем количества энергии, выделямой при взрыве в окружающую среду. Однако, для развития колебаний грунта определенной интенсивности и поддержания их в течении времени, достаточном для генерирования в охраняемом сооружении интенсивных колебаний, большое значение имеет равномерность и продолжительность поступления энергии взрыва в грунт.
В настоящее время большинство исследователей считают, что уровень скорости движения грунта определяется массой ВВ одной ступени /1.1-1.15/, а продолжительность колебаний - их общим числом /1.7-1.9, 1.16, 1.17/, при условии, что время замедления между взрыванием отдельных ступеней оптимальное /1.1-1.4, 1.16/, а общая масса ВВ распределяется но ступеням достаточно равномерно /1.7-1.11, 1.18/.
Поскольку разброс в массах ВВ ступеней для реальных промышленных взрывов всегда имеет место, подчиняясь нормальному закону распределения, некоторые исследователи считают правомерным ориентацию на массу ВВ одной ступени только, если разброс ее величины не превышает 15-20% /1.4, 1.7/. В противном случае уровень колебаний грунта может быть существенно большим, чем от взрыва одной ступени /1.7,1.10/.
* - в настоящей главе сохранена терминология первоисточников.
И
Делаются попытки решить этот вопрос более комплексно, выясняя влияние одновременности взрывания как ступеней при короткозамелленном взр*М4ц^(КЗВ), так и отдельных скважин ступени на интенсивность колебаний грунта /1.19/.
Экспериментальными исследованиями установлено, что при одновременном взрыве поля скважинных зарялов стандарт paiGpoca взрыва отдельных скважин составляет бмс, а при КЗВ N ступеней равен (3+2N) мс. Учитывая скорость распространения взрывной волны, предполагается, что уровень взрывного воздействия при подобном разбросе по времени взрывания начинает определяться массой ВВ одной скважины (на наш взгляд не стоит подходить к решению этого вопроса так детерминированно, т.к. вероятностный подход не исключает возможности одновременного взрыва нескольких скважин с соответствующим суммированием динамического эффекта).
В соответствии с установленным, предлагается принимать за расчетную массу ВВ наибольшей ступени. Это обосновываема результатами измерений скоростей колебаний грунта при взрыве 5()0кгс ВВ и при практически одновременонм подрыве пяти скважинных зарядов по ЮОьтс ВВ в каждом. В первом случае скорость колебаний была в 2,5 раза выше, хотя теоретически при равных расстояниях скорости колебаний в обоих случаях должны были быть одинаковыми.
Возможность введения охраняемою сооружения в колебательный режим определяется не только интенсивностью колебаний грунта в его основании, но и их продолжительностью/1.17/. В связи с этим определенный интерес представляют работы, но исследованию временного режима формирования взрывного импульса /1.4, 1.7-1.9/, в которых отмечается, что:
стабилизация взрывного импульса происходит после взрывания первых трех-пяти ступеней /1.7/;
резкое отклонение массы ВВ в небольшом количестве ступеней от среднего для всего КЗВ не сказывается на величине скорости колебаний грунта /1.8/;
интенсивность колебаний груша определяется средней массой ВВ ступени, а их продолжительность - числом ступеней /1.4, 1.8, 1.9/.
Имеются немногочисленные работы /1.4, 1.5, 1.20/, где на продолжительность колебаний грунта внимания вообще не обращается, в результате чего рекомендуется не ограничивав общую массу ВВ /1.5'. а в качестве критерия оптимальности ЬВР рассматривать только степень уменьшения интенсивности колебаний грунта, определяемую числом ступеней /1.4'.
В /1.20/ определение расчетной массы ВВ для ПВР в непосредственной близости от охраняемого сооружения произведено в предположении, что в формировании основного
12
взрывного импульса, определяющего наибольшую скорость смещения грунта, участвуют только те импульсы от взрыва единичных зарядов, которые подходят к сооружению в течение времени, равного первому полупериоду его собственных колебаний. Все остальные в результате дифракции сливаются в единый процесс существенно меньшей интенсивности.
Эти данные достаточно хорошо соответствуют результатам, полученным в /1.7, 1.8, 1.11, 1.21/, где указывается, что при близких взрывах существенное значение имеет размер взрывного поля.
Число ступеней при КЗВ. Число ступеней на которые разбивается суммарная масса ВВ является важным параметром, определяющим как интенсивность взрывного импульса, так и его продолжительность, на необходимость учета которого, как фактора ускоряющего появление и развитие повреждений при землетрясениях, указывал еще A.Richtcr /1.12/. При КЗВ можно достичь достаточно продолжительной фазы интенсивных колебаний грунта. Так, например, при многоступенчатом взрывании 217т ВВ была зарегистрирована продолжительность в 5,5с /1.22/. Однако, в других работах /1.4, 1.17, 1.23-1.26/ установлено, что разделение суммарной массы ВВ при числе ступеней более десяти практически не сказывается на дальнейшем снижении ишенсивности колебаний грунта несмотря на широкий диапазон применявшихся замедлений (20-210мс) (рис.1.1), Принципиально такой же результат получен при увеличении числа ciyneneft с равными массами ВВ /1.21/ и разделении суммарной массы ВВ по отдельным скважинам /1.27/, хотя природа явлений здесь представляется иной: если при КЗВ происходит «растягивание» энергии взрыва, то в данном случае основная роль принадлежит дифракции волн от различных, хотя и одновременно взрываемых, скважин.
Полученные результаты да юг основание сомневаться в однозначности зависимости интенсивности колебаний грунта при взрывах только от массы ВВ ступени замедления. Если бы это было так, то при разделении суммарной массы ВВ при КЗВ на N ступеней уменьшение интенсивности колебаний грунта определялось бы соотношением 1/N.
При проведении КЗВ происходят сложные диффракционные процессы, которые приводят к увеличению динамическою эффекта взрыва. Косвенно это подтверждается и в упомянутых работах, когда говорикя о влиянии схемы взрывания на интенсивность затухания взрывных колебаний при прочих одинаковых условиях.
В перечисленных работах не приводятся данные по периодам собственных колебаний грунта, что не позволяет судить насколько близко величина замедлений приближалась к ним.
Время замедления между взрыванием отдельных ступеней. Рассматривая грунт как динамическую систему, практически все исследователи отмечают существенное влияние величины замедления на снижение сейсмического эффекта взрывных работ, отмечая при
о
о
т
S Я о >я о о
-е-0-5
X
U
\
—¦---_
1 1 -------
5 10 15
Число групп КЗВ
20
Рис. 1.1. Влияние числа ступеней КЗВ на сейсмический эффект взрыва
1 - замедление 35-50мс;
2 - зона для замедлений 15-200мс по
данным различных авторов; 3 - N"1
о
т
(D
S
О
S
о
ч
эффекта о / '
0 -
25 50 75
Замедление, мс
1С
Рис. 1.2. Влияние замедления на
сейсмический эффект взрыва по данным
различных авторов
15
=' 10
S
2
о
СЗ
---
\
---^
0,001
о
50 100 150 200 250 Расстояние от центра взрыва, м Рис. 1.3. Изменение несущей частоты взрывною импульса с расстоянием
30
ю юо
Scale distance Ds
Рис. 1.4. Зоны реализации регрессий
lg ppv - lg Ds для карьеров (1)
и разрезов (2)
100(
Рис. 1.5. Схема проведения сопоставительных измерений динамики грунта и охраняемого
сооружения при взрывных воздействиях Т4 - точка измерения и ее номер
этом, что для каждого типа грунтов имеется оптимальное замедление, при котором происходит минимизация динамики (рис. 1.2) /1.7, 1.24, 1.28/.
В тех случаях, когда замедление близко к периоду собственных колебаний грунта, происходит резкое усиление динамики, т.е. начинают реализовываться резонансные явления.
В /1.13/ показано, что при поведении КЗВ, состоявшего из семи ступеней с замедлением 34мс, и мгновенного взрыва (MB) с массой ВВ равной массе ВВ ступени КЗВ, пик спектра Фурье скорости при КЗВ соответствовал частоте взрывания ступеней (около 29Гц), а скорости колебаний грунта были в обоих случаях близкими по величине.
Считается, что при применении больших замедлений взрывной импульс распадается на отдельные цуги /1.13, 1.29/, т.е. КЗВ распадается, по сути дела, на отдельные взрывы, каждый из которых определяется взрывом соответствующей ступени.
Однако, не все авторы видят в применении КЗВ эффективное средство снижения динамики, если перейти от колебаний грунта к колебаниям охраняемых сооружений. Так, например, в /1.13/ установлено, что при КЗВ перемещения одно-двух этажных коттеджей увеличились в 2,1 раза, а скорое i и в 1,7 раз, что объясняется увеличением продолжительности взрывного воздействия.
В ряде работ /1.10, 1.16, 1.30/ влияние замедления на снижение динамики исследуется теоретически с применением вероятностных методов. Результаты показывают, что во всех случаях уменьшение колебаний и по скорости и по перемещениям наблюдается, если замедление равно половине периода собственных колебаний груша. Этот вывод является достаточно тривиальным, поскольку импульсы отдельно взрываемых групп (представляемые суммой затухающих синусоид) последовательно подходят к точке регистрации со сдвигом фаз на л/2, что соответствует теоретически наилучшему условию гашения волн.
Математическая структура таких теоретических исследований неустойчива и очень чувствительна к стабильности замедления, в то время, как разброс времени срабатывания промышленных замедлителей и электродегонаторов достигает 10% и более от номинала. Кроме того, при разветвленных схемах многогрупповою взрывания время инициирования одной ступени можег превыпшь замедление и взрывание последующей ступени может начаться раньше, чем закончится вфыв предыдущей /1.31/. При такой ситуации импульсы при взрывании последовательных степеней накладываются друг на друга, что существенно деформирует прогнозируемую картину колебательного процесса.
С вышеизложенным принципиально расходится утверждения о том, что уменьшение динамики происходит устойчиво с увеличением замедления до 1,0с /1.32', так же как и то, что такое уменьшение прекращается при замедлении равном или большем 8ме /1.6/.
\5
Условия проведении вфынных работ. Ряд авторов считает, что наведенная частота колебаний грунта зависит как от типа взрыва /1.12, 1.33, 1.34/, так и от фильтрации взрывного импульса грунтом /1.13, 1.33, 1.35/ (рис.1.3) и рекомендуют делить прилегающий к взрыву район на три зоны:
ближнюю с преобладанием продольных волн с частотой более 80Гц,
среднюю с преобладанием поперечных волн с частотами 20-ИОГц,
дальнюю с преобладанием поверхностных волн частотой менее 20Гц.
Целесообразность такого разделения очевидна, т.к. соотношение частот колебаний грунта и охраняемого сооружения является важным условием возникновения и развития в последнем динамических процессов.
Принципиальное различие между близкими и дальними взрывами оиредеяется разницей во времени подхода взрывных волн от взрыва отдельных ступеней к точке регистрации относительно к абсолютному времени подхода взрынного импульса. В ближней зоне поперечные размеры взрывного поля соизмеримы с расстоянием до охраняемого сооружения и его габаритными размерами (или даже больше их). В дальней зоне, в связи с удаленностью сооружения от центра взрыва, последний можно рассматривать как точечный, что подтверждается экспериментальными исследованиями /1.20/.
Вследствии дифракции взрывных волн в дальней зоне и запаздывания их подхода к точке наблюдений существенно снижается динамический эффект и, если в ближней зоне отдельные импульсы от взрыва групп различимы, то в дальней они сливаются.
При исследовании динамики гранитов /1.35/ установлено, что периодическое повторение максимумов взрывных волн на расстояниях порядка 1,5; 2,5; 3,5 и 4,5 радиуса излучателя наблюдается только при определенных расстояниях между зарядами, что, по мнению автора, подтверждает предположение о влиянии размеров излучателя и дифракции волн от взрывов отдельных ступеней на процесс формирования и параметры суммарного взрывного импульса. Подобое увеличение периода на границе зоны упругих и неупругих колебаний было установлено и для суглинков мощностью 0,2м, лежащих на дресве мощностью 0,6м с трещиноватым скальным основанием /1.25/.
1.2. Анализ динамических полей, ичнрпрованных в i рун ie промышленными взрывами.
Общепринятым критерием интенсивности колебаний грунта при взрывах является «векторная скорость»
где \\, V,, \\ ~ максимальные несинхронные скорости по составляющим X, Y, Z.
16
Поскольку по разным составляющим Vj реализуются в разные моменты времени, несмотря на все доводы/1.36/, о том, что плотность энергетического потока определяется как
где Ki примерно одинаков для всех составляющих, вследствии чего можно считать
утверждение, что V является репрезентативным критерием взрывных колебаний грунта
малоубедительно, хотя простота ее определения очевидна /1.37
/.
В лучшем случае V можно рассматривать как мажоранту истинной скорости колебаний грунта со значительной погрешностью в безопасную сторону.
Прогнозирование скорости дииженин грунта. Для прогнозирования скорости колебаний грунта при взрывах повсеместное распространение имеет формула М.А. Садовского /1.38/
где kvr» Pvr - эмпирические коэффициенты,
R - расстояние от центра вфыва до точки регистрации,
Q - суммарная масса ВВ.
Однако, в последнее время ряд авторов /1.6, 1.7, 1.12, 1.28, 1.39-1.43/существенно ее изменил, произведя скрытую ревизию справедливости геометрического закона подобия. В некоторых случаях это имеет под собой определенное основание. Так, например, в /1.44/ установлено, что, если взрыв производится в более крепкой породе, чем окружающая среда, то перемещения с ростом мощности взрыва унеличиваются слабее, чем это следует из закона геометрического подобия. Аналогичные соображения высказываются и в /1.45/, где считается, что показатель степени при Q зависит от частоты колебаний грунта и лежит в диапазоне от 0,99 для низких частот до 0,45 для высоких. В /1.46/ для мощных карьерных взрывов степень при Q предполагается находящейся в диапазоне от 0,32 до 0,63.
За рубежем авторитетное Горное Fiinpo США (USB.M - US Bureau of Mines) за скоростной критерий принимает «пссвлоскорость» (ppv), которой руководствуются практически все зарубежные исследователи /1.12, 1.15, 1.47-1.52/, ранную
ppv = k(U/W05) p, где К, Р - эмпирические коэффициенты,
I) - расстояние между центром взрыва и точкой регистрации,
W - масса ВВ ступени,
I? |
