книги из ГПНТБ / Строительство ирригационных каналов и котлованов взрывами на выброс

р

Рис. 13. Графики зависимости относительной глубины выем­

Экспериментальные взрывы, выполненные в грунтах понижен­ ной пластичности (легких суглинках), проводили с целью опре­ деления оптимальных величин расстояния между одновременно взрываемыми удлиненными зарядами выброса, расположенными

взрывании зарядов с показателями выброса п=1,8 и п = 2,1. Экс­ перименты проводили на полигоне. Применяли один тип ВВ —

Результаты взрывов отражены в таблице 4.

Анализ полученных данных показал, что с увеличением рас­ стояния между зарядами не наблюдается пропорционального роста перемычек. Представление о зависимости высоты (перемычек

43

грунта /inep в зависимости от относительного расстояния между зарядами и показателя действия взрыва т/п для взрывов с по­ казателем выброса /7 = 1,8 и 77 = 2,1 дает график, приведенный на рисунке 13. Из рисунка видно, что с увеличением относительного расстояния между зарядами т при одних и тех же значениях п не происходит пропорционального роста высоты перемычки. Бо­ лее того, до определенного значения т наблюдается даже некото­ рое ее уменьшение. Величина перемычек незначительна и только при т : 77 = 0,9 превышает 0,2 W.

Поскольку основным фактором, определяющим расстояние при смежном взрывании зарядов выброса, является получение выемки максимальной площади' сечения при минимальном расходе ВВ на

пропорционально увеличивается видимая глубина над перемыч­ кой по оси заложения заряда Р и превышает при этом глубину выемки от взрыва одиночного заряда выброса. Видимые глубины аппроксимируются зависимостью

чин относительного расстояния между зарядами по приведенным выше зависимостям отражено в таблице 5. Наиболее близкое сов­ падение экспериментальных и расчетных значений дают зависи­ мости

44

Расстояние между горизонтальными зарядами выброса можно

ся в работе [39].

С учетом разработанных положений однорядного и многоряд­ ного взрывания производили опытно-промышленные взрывы на участках трассы Каракумского канала. Было разработано и аппробировано пять технологических схем, включающих взрывы одинарного, двух параллельных симметричных, двух параллель­ ных асимметричных и трех параллельных симметричных траншей­ ных зарядов игданита и аммонита [13]. Необходимость применения нескольких схем была обусловлена разной глубиной и сечением канала на различных участках.

Схемы расположения зарядов приведены на рисунке 14. Взрывом зарядов по схеме / предусматривалось получение ка­

пала сечением 60—70 м2 при глубине до 6 м.

Схему II применяли при строительстве канала глубиной до 6 м и шириной понизу 10 -м. Это предопределило необходимость взрыва двух параллельных траншейных зарядов выброса, распо­ ложенных симметрично оси выемки.

Для выполнения одного из бортов канала осуществляли взры­ вы по схемам III и IV, которые различались лишь типом ВВ — в схеме III заряд состоял из аммонита № 6 ЖВ, в схеме IV — из эквивалентного ему заряда игданита. Параметры выемок при этом практически не отличались. Для выполаживания обоих бортов канала и уменьшения высоты навала грунта 'на поверхности у верхней бровки взрыв проводили по схеме V.

Траншейные заряды располагали параллельно, причем вспомо­ гательные заряды, предназначенные для выполаживания бортов канала, были заложены на уровне (0,8—0,85) W, где W — глубина заложения основного заряда. Глубина зарядных траншей была принята 2,5—3,2 м, что составляло 0,5—0,6 требуемой глубины выемки. При взрывании взрывчатое вещество использовали как заводского изготовления — аммонит № 6 ЖВ, так и простейшего типа — игданит.

В результате взрывов получены участки канала, практически не требующие доработки по сечению (рис. 14). Технические пока­ затели взрывов приведены в таблице 6.

Как видно из таблицы, при взрыве однорядного заряда удель­ ным расходом 96 кг получена выемка глубиной до 5,6 м, пло­ щадью поперечного сечения 64 м2, с откосами бортов 1 : 1,5. Удельный расход ВВ составил 1,5 кг на 1 м3 объема выемки.

Видимая глубина выемки превысила глубину заложения заря­ да в 1,7—1,85 раза, что свидетельствует о создании сильно уплот­ ненной зоны по периметру канала. Это подтверждается также ла­ бораторным анализом грунтовых проб, отобранных в пройденной перпендикулярно оси выемки траншее -на уровне заложения за­ ряда. Максимальное уплотнение грунта (до 2,14 Г/см3) отмечается

45

Рис. 14. Схемы расположения зарядов и поперечные сечения выемок.

на расстоянии 1,5—2 м от откоса выемки (откос частично сложен обратно упавшим грунтом), то есть повысилась на 16—18% по сравнению с естественной плотностью. Мощность уплотненной зоны составила 13—15 м (в 20 м от оси заряда), что гарантирует надежную противофильтрационную защиту канала.

Исследования показывают, что для существенного снижения потерь воды на фильтрацию достаточно создать противофильтра-

46

Т а б л и ц а б

Характеристика зарядов и параметры выемок при опытных взрывах траншейных зарядов выброса

4^

~vl

но грунтового экрана будет лишь обеспечивать большую его на­ дежность и долговечность. Наблюдения над выемками, пройден­ ными взрывом зарядов 2—4 кг/м, показали, что за пять лет за­ метного изменения фильтрационных свойств грунтов в уплотнен­ ной зоне не произошло. Таким образом, результаты исследований уплотненной зоны, образованной при проходке открытых выемок взрывом, свидетельствуют в пользу взрывного способа строитель­ ства канала.

Результаты, аналогичные описанным, получены и в остальных вариантах.

На рисунке 14, II приведены результаты взрыва по схеме II. Преимущество выемки, полученной взрывом двух параллельных зарядов удельным расходом по 78 кг, — значительная ширина пони­ зу (до 12 м) при глубине до 5 м и заложении откосов канала 1:2.

Результаты взрыва двух параллельных асимметричных заря­ дов (рнс. 14, III) показывают возможность создания профильных сооружений с бортами любого заложения. Взрыв по схеме III производили одновременно со взрывами по схемам IV и V. Необ­ ходимо отметить хорошее сопряжение всех выемок как по бор­ там, так и по подошве.

Схема IV отличается от схемы III применением простейших ВВ. Полученные параметры выемки (глубина до 6 м, ширина по­ низу до 8 м и поверху до 29 м) еще раз подтверждают высокую эффективность применения игданитов.

Наибольшее сечение выемки (88 м2) было получено при взры­ ве трех параллельных траншейных зарядов (схема У), два из которых фланговые (вспомогательные) предназначались для выполаживания бортов выемки. Как видно из таблицы 6, заложение бортов составило 1 : 3 при глубине выемки до 5,6 м и ширине по­ низу до 8 м. Основной заряд удельным расходом 92 кг взрывали так же, как и по схемам III и IV, с замедлением 100 м/с по отно­ шению к вспомогательным зарядам. Это обеспечило более низкий навал у верхней бровки канала.

Проведенные опытно-промышленные работы показали широкие возможности применения разработанных схем с использованием траншейных зарядов для устройства профильных выемок необ­ ходимой конфигурации. Схемы взрывания просты в исполнении. Полученные выемки довольно точно вписываются в проектные се­ чения каналов.

Оценивая отдельные схемы, следует отметить, что схема с од­ норядным зарядом наиболее простая в исполнении и экономич­ ная. Выполняя работы по этой схеме, можно прокладывать в день 1 км канала сечением до 70 м2, глубиной до 6 м при наиболее низкой стоимости 1 м3 земляных работ. Однако выемка получает­ ся со сравнительно крутыми бортами (откосы 4 : 1,5).

Для получения более широких выемок пригодны схемы с дву­ мя и тремя рядами зарядов. В этом случае расход ВВ несколько выше (на 20—30%) и скорость работ ниже.

•48

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА И УПРАВЛЕНИЕ ВЗРЫВНЫМ ИМПУЛЬСОМ ПРИ ВЗРЫВАНИИ НА ВЫБРОС

Свойства промышленных взрывчатых веществ и их учет

Фугасная и бризантная работа взрыва. Рассматривая работу взрыва как работу адиабатического расширения продуктов дето­ нации, Л. Ф. Беляев и М. А. Садовский [5] разделяют ее на две основные части: бризантную (местную) и фугасную (общую).

Фугасная работа взрыва в большей степени обеспечивает глу­ бинное уплотнение окружающей среды, метательное, отбрасываю­ щее и разламывающее действие взрыва. Она обусловлена как действием взрывной волны, так и поршневым давлением от рас­ ширения продуктов детонации заряда.

Бризантная работа взрыва в большей степени проявляется в непосредственной близости от очага взрыва; вызывает переуплот­ нение непосредственно примыкающей к камуфлетной полости «корки» глинистых пород, разрушение лессовых и супесчаных пород.

Отметим, что грань между фугасной и бризантной работой взрыва в значительной мере условна.

Если рассматривать полный импульс с достаточно крутым пе­ редним фронтом, то бризантная работа, по тем же данным [5], оп­ ределяется головной его частью, а фугасная работа пропорцио­ нальна полному импульсу, то есть полной энергии взрыва без по­ терь. Поскольку величина полного импульса на довольно близком расстоянии не зависит от екор’ости детонации, фугасная работа взрыва также почти не зависит от скорости детонации. В то же время бризантная работа в зависимости от скорости детонации изменяется довольно существенно.

В первом приближении бризантную работу молено считать про­ порциональной величине давления (максимума напряжений) во взрывной волне, хотя' ее и нельзя отоледествлять с величиной дав­ ления.

Следует отметить, что бризантная и фугасная части работы зависят не только от свойств взрывчатого вещества и размера за­ ряда, но и от условий заряжания и механических свойств окружающей заряд среды. Величина совершаемой взрывом бризант­ ной работы возрастает при использовании взрывчатых веществ с высокой скоростью детонации (тэн, гексоген, тротил) и при боль­ шой плотности заряжания. В то лее время применение взрывча­ тых веществ со сравнительно небольшой скоростью детонации (зерногранулит, игданит) и невысокая плотность заряжания спо­ собствуют снижению бризантной части работы заряда при сохра­ нении или возрастании фугасной части.

Большое значение при определении соотношений бризантной и фугасной частей работы имеют качество забойки, форма и раз­ мещение зарядов. При взрывании наземных (накладных) зарядов

4—.1124 49

I

Рис. 15. Зависимости радиальных напряжений от относительного расстояния при взрывании сосредоточенных камуфлетных зарядов гексо­ гена (/), аммонита (2), тротила (3) и алюмотола (4).

бризантная работа составляет существенную или преобладающую часть общей (полезной) работы, в то время как у камуфлетных зарядов бризантная работа составляет небольшую часть общей. При ведении взрывных работ в нескальных породах в большинст­ ве случаев полезной является фугасная часть работы взрыва, связанная с общей величиной взрывного импульса. Как при взры­ вах на выброс о одновременным уплотнением с целью получения открытых выемок, так и при камуфлетных взрывах с' целью полу­ чения горных выработок и подземных инженерных сооружений переуплотнение примыкающей к камуфлетной полости «корки» пород, определяемое бризантным действием взрыва, не придает ей полезных качеств, ибо при дальнейшем расширении полости эта «корка» разрушается радиальными трещинами. В то же время от глубинного уплотнения мощной толщи пород в основном зави­ сят размеры полости и нижней части выемки (полуполости).

Области применения различных взрывчатых веществ в не­ скальных породах. На рисунке 15 приведены полученные экспери­ ментальные кривые, характеризующие затухание в супеси весовой влажностью 13—14,5% максимальных напряжений на фронте взрывной волны при взрывах камуфлетных зарядов гексогена, ам-

50

монита и тротила. Как видно из этих данных, наиболее высоко­

взрыве тротила и аммонита, однако более медленное затухание приводит к тому, что на расстоянии, равном 10—12 радиусам за­ ряда, уровень напряжений при взрыве этих зарядов превышает уровень напряжений при взрыве гексогена. Характерно, что на всем протяжении измерений (до /'о = 30 R) уровень напряжения при взрыве зарядов аммонита был выше, чем при взрыве зарядов тротила.

Соответствующие зависимости аппроксимируются следующими формулами при 5<Сго<;30:

для гексогена

аг = 4645, г0 — 3,11;

для тротила

ог — 145, ги— 1,63;

для аммонита ог = 292, г0 — 1,21.

На основании 'экспериментов можно сделать вывод, что при глубинном уплотнении породного массива взрывами камуфлетных зарядов более целесообразно применение аммонита, а также более низкобризантных взрывчатых веществ — зерногранулита, игданита и т. д.

При проведении авторами опытных работ по взрывам на вы­ брос в четвертичных суглинках (Крымская область) и лессах (Херсонская область), а также при выполнении опытно-промыш­ ленных работ по проходке взрывным способом выемок Каракум­ ского канала имени В. И. Ленина и Главного Мургабского кол­ лектора (Туркменская ССР) расход тротила (литого в двух пер­ вых и чешуированного в двух последних случаях) на 1 м3 выемки превышал расход аммонита, зерногранулита и игданита на 15— 25%. Во всех случаях влажность пород была не выше 10—12%. Более или менее существенной разницы в расходе трех последних взрывчатых веществ на 1 м3 выемки Отмечено не было.

Из практики следует, что 60—80% прямых затрат на взрывную проходку открытых выемок составляют затраты на взрывоматериалы. Очевидно, чем меньше стоимость используемого типа ВВ„ тем меньше стоимость взрывной проходки.

Для выбора наиболее экономичного типа ВВ необходимо поль­ зоваться показателем соотношения стоимости 1 кг ВВ к его теп­ лоте взрыва. Величина этого показателя имеет следующие значе­ ния (коп/ккал):

5L

Рекомендуется к применению в качестве промежуточных детонаторов.