Технология уплотнения лесных грунтов в основании сельскохозяйственных сооружений взрывами удлиненных зарядов в скважинах (на примере Узбекской ССР) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.08, кандидат технических наук Туйчиев, Мурадулло Туйчиевич

• Туйчиев, Мурадулло Туйчиевич
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Туйчиев, Мурадулло Туйчиевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УСТРОЙСТВА ИСКУССТВЕННЫХ ОСНОВАНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

НА ПРОСАДОЧНЫХ ЛЕССОВЫХ 1РУНТАХ.

1.1. Методы уплотнения грунтов в основании сооружений на просадочных лессовых грунтах.

1.2. Применение метода взрыва для уплотнения грунтов

1.3. Исследования деформирования маловлажных грунтов цри взрывах.

1.4. Исследования уплотнения просадочных гоунтов лессовйх грунтовыми сваями

1.5. Цель и задачи диссертации.

Глава 2. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЛУБИННОГО

УПЛОТНЕНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ

ВЗРЫВАМИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ л ВВ В СКВАЖИНАХ.

2.1. Задачи исследований. ^

2.2. Инженерно-геологические условия площадок расположения экспериментальных полигонов

2.3. Методика проведения натурных исследований

2.4. Результаты натурных экспериментальных исследований

2.5. Анализ результатов проведенных исследовании

Глава 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБ УПЛОТНЕНИИ МАССИВА ЛЕССОВЫХ ПРОС АД ОЧНЫХ 1РУНТОВ ПРИ ВЗРЫВЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ ВВ В СКВАЖИНАХ.

3.1. Механические свойства лессовых грунтов при импульсном воздействии.

3.2. Распространение волн взрыва в бесконечном пространстве с цилиндрической вертикальной полостью

3.3. Сопоставление результатов : расчета по предложенным формулам с данными натурных наблюдений

Глава 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ УПЛОТНЕНИЯ

ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И ЛОТКОВЫХ ИРРИГАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ ВЗРЫВАМИ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ ВВ В СКВАЖИНАХ.

4.1. Подготовительные работы при уплотнении лессовых грунтов взрывами вертикальных удлиненных зарядов ВВ в скважинах.

4.2. Технология уплотнения лессовых грунтов в основании сельскохозяйственных сооружений взрывами вертикальных удлиненных зарядов ВВ в скважинах

4.3. Технология уплотнения лессовых грунтов в основании лотковых ирригационных сооружений взрывами вертикальных удлиненных зарядов ВВ в скважинах.

Глава 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕТОДА

УПЛОТНЕНИЯ БОЛЬШИХ МАССИВОВ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ ВЗРЫВАМИ И ВНЩДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Технико-экономическое сравнение методов устройства искусственных оснований сооружений на просадочных лессовых грунтах.

5.2. Внедрение методов устройства уплотненных массивов методом взрывов удлиненных зарядов ВВ в скважинах в лессовых 1рунтах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология уплотнения лесных грунтов в основании сельскохозяйственных сооружений взрывами удлиненных зарядов в скважинах (на примере Узбекской ССР)»

В решениях ХХУ1 съезда КПСС и в основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 г.г. и на период до 1990 г., в качестве основной задачи в области капитального строительства предусматривается "повысить его эффективность, последовательно осуществлять его индустриализацию, обеспечить качественное совершенствование основных фондов, более быстрый ввод в действие и освоение производственных мощностей".

В настоящее время проводится большое строительство сельскохозяйственных, гражданских, гидротехнических и промышленных сооружений на просадочных лессовых грунтах, которые занимают около 14$ территории СССР. В республиках Средней Азии лессовые цросадочные грунты занимают около 43$ территории республик и проблема использования таких грунтов в качестве оснований сооружений является актуальной.

При строительстве на лессовых просадочных при замачивании грунтах, особенно в тех случаях, когда толщина слоя таких грунтов превышает 12 м, стоимость работ по устройству искусственных оснований и фундаментов достигает до 30% от стоимости строительно-монтажных работ при возведении промышленных и гражданских сооружений, а при сельскохозяйственном строительстве на больших толщах просадочных лессовых грунтов (например на территории Голодной и Джизакской степей Узбекистана, во многих районах Таджикистана и Киргизии) стоимость работ по устройству оснований и фундаментов достигает 46$ от общей стоимости строительно-монтажных работ.

Несмотря на высокую стоимость и большую трудоемкость работ по устройству оснований и фундаментов на лессовых просадоч-ных грунтах, во многих сооружениях, построенных на больших слоях таких грунтов (более 12 м)»наблюдаются трещины в сооружениях и в некоторых случаях цроисходят аварии сооружений. Эти явления наблюдаются не только при строительстве промышленных и гражданских сооружений, но и цри строительстве, и эксплуатации сельскохозяйственных и гидромелиоративных сооружений.

Начиная с 1960-х годов в СССР при строительстве на больших толщах цросадочных грунтов стали широко применяться забивные и набивные железобетонные сваи. Однако анализ различных сооружений, построенных на цросадочных грунтах на свайных фундаментах показал, что в тех случаях, если сваи полностью прорезали слой цросадочных лессовых грунтов и опирались нижними концами на прочные непросадочные грунты, то такие свайные фувдаменты оказались надежными и экономически рациональными.

В тех случаях, когда сваи неполностью црорезали слой цросадочных грунтов или если ниже слоя цросадочных грунтов залегали слабые сильносжимаемые, хотя и непросадочные, грунты, свайные фундаменты получали большие осадки. Например, цри строительстве цехов Волгодонского завода тяжелого машиностроения были применены буро-набивные сваи длиной 20-23 м диаметром 600 мм и 1000 мм. Слой просадочных лессовых грунтов составлял 20-27 м, а ниже залегали слабые водонасыщенные непросадочные грунты. Сразу после окончания строительства было установлено, что осадки фундаментов на этих сваях превышают 30 см. Большие осадки наблюдались в жилых и общественных зданиях г.г. Днецрорудный, Запорожье, Херсон и др., где были устроены свайные фундаменты из забивных 10 и 12 м свай, а слой лессовых цросадочных грунтов составлял 18-24 м. Большие осадки таких свайных фундаментов в цросадочных лессовых грунтах определяются развитием процессов "отрицательного" трения, при которых в период замачивания лессовых грунтов вокруг сваи происходит цросадка, и опускающиеся вокруг сваи слои грунта передают дополнительную нагрузку на сваи. В настоящее время Постановлением Госстроя СССР (1983 г.) применение висячих железобетонных свай в лессовых грунтах запрещено.

Использование химических способов закрепления лессовых цросадочных грунтов в основании сельскохозяйственных и гидромелиоративных сооружений на больших слоях цросадочных грунтов нецелесообразно, т.к. эти работы трудно контролируются в процессе производства работ, требуются дефицитные материалы (жидкое стекло и т.п.), а стоимость закрепления I м3 лессового грунта (4050 руб.) в несколько раз выше по сравнению с другими способами.

В республиках Средней Азии широкое распространение получил метод цредварительного замачивания лессовых грунтов до начала строительства. Однако при строительстве небольших в плане сельскохозяйственных сооружений этот метод оказался трудоемким и дорогостоящим, т.к. требуется замачить всю толщу просадочных грунтов, а для этой цели необходимо большое количество воды и длительное время, в течение которого вода проникнет сквозь всю толщу малопроницаемых лессовых грунтов (срок замачивания 4-6 месяцев). После замачивания, часто вместо просадочных грунтов получается слой слабых водонасыщенных лессовых грунтов, а сооружения испытывают большие осадки в течение длительного времени.

В 1934 г. Ю.М.Абелев предложил производить глубинное уплотнение лессовых просадочных грунтов с использованием зарядов взрывчатых веществ в виде буровых шашек, которые соединялись в виде гирлянды на детонирующем шнуре и опускались в предварительно пробуренную или пробитую скважину диаметром 7-8 см. После взрыва было установлено, что образуется скважина диаметром I от 30 до 50 см, в зависимости от расстояния между зарядами ВВ в гирлянде, и свойств уплотняемых лессовых 1рунтов. Исследования грунтов вокруг скважины взрыва показали, что на расстоянии 40-80 см от края скважины оказались полностью непросадочными при вертикальном давлении на образец 0,3 МПа и при длительном замачивании. Скважины после взрыва уплотнялись специальными трамбовками, чтобы на первом этапе уплотнить разрушенный лессовый 1рунт, который обвалился со стенок скважины на дно. После уплотнения этого грунта, в скважину засыпали местный лессовый грунт, который уплотнялся специальной трамбовкой массой 400 кг. Как показали исследования вокруг такой грунтовой сваи возникала зона непросадочного грунта. Грунтовые сваи устраивались по такой технологии в основании многих промышленных сооружений на территории Украинской ССР и республик Средней Азии.

Начиная с 1962 года грунтовые сваи, применяемые для уплотнения просадочных лессовых грунтов начали устраиваться по новой технологии с использованием станков ударно-канатного бурения БС-IM. В связи с этим всякие исследовательские работы по изучению зоны уплотнения вокруг скважин, образованных взрывом ВВ были прекращены.

Специальные исследования, проведенные нами на экспериментальной площадке вблизи г.Заамин (Узбекской ССР) показали, что при взрыве удлиненного заряда ВВ в скважине и при большой массе зарядов можно получить скважины диаметром 85 см, 105 см и 130 см. Зоны уплотнения просадочных лессовых грунтов оказались равными соответственно диаметрам 156 см, 192 см и 218 см.;Эти скважины, образованные взрывом удлиненного заряда ВВ большой массы после выхода газов уплотнялись с помощью тяжелой трамбовки из железобетона, каплеобразной формы диаметром 60 см и массой 600 кг.

Такие уплотненные грунтовые столбы из местного лессового суглинка оказались надежным основанием для размещения железобетонных опор железобетонных лотков ирригационных систем и при создании уплотненных массивов для строительства различных сельскохозяйственных сооружений и небольших промышленных сооружений на больших толщах просадочных лессовых грунтов (до 30 м).

Цель данной работы заключалась в разработке технологии уплотнения больших массивов просадочных лессовых грунтов методом взрывов удлиненных зарядов на всю глубину залегания цросадочных лессовых грунтов.

Для решения проблемы разработки технологии уплотнения необходимо было решить следующие задачи,

1. Исследовать современные методы уплотнения больших толщ просадочных лессовых грунтов для устройства оснований сооружений.

2. Экспериментально исследовать закономерности уплотнения больших толщ просадочных лессовых грунтов цри взрыве удлиненных зарядов с различной массой ВВ.

3. Экспериментально исследовать влияние предварительного замачивания лессовых грунтов основания на создания уплотненных массивов взрывами при строительстве на больших толщах просадочных лессовых грунтов.

4. Разработать аналитические методы определения зоны уплотнения вокруг полостей, образованных при взрыве удлиненных зарядов ВВ.

- II

5. Экспериментально установить возможность использования массивов лессовых грунтов, уплотненных при взрыве удлиненных зарядов, в качестве оснований сельскохозяйственных и гидромелиоративных сооружений.

6. На основе технико-экономических сравнений различных методов устройства искусственных оснований на больших толщах про-садочных лессовых грунтов установить рациональные приделы применимости метода уплотнения больших массивов лессовых грунтов методом взрывов.

Научная новизна работы. В результате выполненных натурных, лабораторных и аналитических исследований разработана новая технология уплотнения больших толщ просадочных лессовых грунтов методом взрывов удлиненных зарядов на всю глубину слоя просадочных грунтов, с последующим заполнением образовавшейся при взрыве вертикальной полости местным лессовым грунтом с нарушенной структурой и уплотнением этого грунта специальными тяжелыми трамбовками. Установлены закономерности образования уплотненных зон из непросадочных грунтов, в зависимости от массы ВВ удлиненного заряда, начальной плотности просадочного лессового грунта, начальной влажности грунта и физических свойств лессовых грунтов уплотняемого грунтового массива. Разработана методика аналитического прогнозирования зоны уплотнения вокруг скважины взрыва удлиненного заряда в зависимости от массы заряда и механических свойств уплотняемых лессовых грунтов.

Практическое значение. Разработанная технология производства работ по уплотнению больших толщ лессовых просадочных грунтов с использованием вертикальных удлиненных зарядов ВВ при последующем уплотнении местных лессовых просадочных грунтов нарушенной структурой в вертикальной полости, образованной взрывом удлиненных зарядов с использованием специальных тяжелых тромбовок, позволяет получить надежное основание для сельскохозяйственных, гидромелиоративных и промышленных сооружений при строительстве на просадочных лессовых грунтах«

Разработанные формулы позволяют на стадии проектирования определять необходимое количество взрывчатых веществ для получения уплотненного массива из непросадочных грунтов заданных размеров, в зависимости от физико-механических свойств лессовых грунтов.

Проведете поверхностного уплотнения массива из лессовых грунтов, после проведения глубинных взрывов и уплотнения местного лессового грунта в образовавшихся при взрыве полостей, позволяет увеличить несущую способность грунтового массива из уплотненных лессовых грунтов.

Внедрение результатов. Предложенные методы уплотнения лессовых просадочных грунтов методом взрывов удлиненных зарядов ВВ были внедрены при строительстве ирригационной сети из железобетонных лотков, путем уплотнения лессовых грунтов в основании железобетонных опор при прокладке ирригационной сети на территории Джизакской степи и при устройстве основания производственного здания в пос.Бустон и некоторых сельскохозяйственных сооружений в Зааминском районе Узбекской ССР.

Методы аналитического расчета удлиненных зарядов ВВ для уплотнения просадочных лессовых грунтов используются в практике проектных работ Узгипроводхоза.

Полевые исследования выполнялись на экспериментальных полигонах в Зааминском районе Джизакской области. Лабораторные исследования проводились в лаборатории траста "Джизакводстрой" и в лаборатории Московского инженерно-строительного института им. В. В.Куйбышева.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации.

1. Технология уплотнения больших массивов просадочных лессовых грунтов с использованием взрыва вертикальных удлиненных зарядов ВВ в основании сельскохозяйственных и гидромелиоративных сооружений.

2. Результаты экспериментальных исследований эффективности уплотнения просадочных лессовых грунтов при различной пористости и влажности при взрыве удлиненных зарядов ВВ в скважинах.

3. Технология уплотнения лессовых грунтов нарушенной структуры в полостях, образованных взрывом удлиненных зарядов ВВ в скважинах.

4. Аналитические методы определения зоны уплотнения цри взрыве удлиненных зарядов ВВ в скважинах.

5. Экспериментальная проверка применимости разработанных расчета. формул для (глубинного уплотнения массивов из просадочных лессовых грунтов.

Данная диссертационная работа выполнена на кафедре "Специальные строительные работы" Центрального межведомственного института повышения квалификации руководящих сотрудников и специалистов строительства (ЦМШКС) при Московском инженерно-строительном институте им. В.В.Куйбышева в 1979-1984 "гг. под руководством профессора, доктора технических наук М.Ю.Абелева, которому автор выражает глубокую благодарность.

Автор выражает благодарность работникам Узбеквзрывпрома за большую помощь при проведении данной работы.

Заключение диссертации по теме «Технология и организация строительства», Туйчиев, Мурадулло Туйчиевич

Результаты исследования уплотнения засыпанного в полости, образованные взрывом, местного лессового грунта с нарушенной структурой, 1рушевидныш трамбовками различной маосы от 280 до 620 кг, которые сбрасывались с высоты 0,7-2,5 м, показали, что при толщине слоя 0,7 м и более целесообразно применять грушевидные трамбовки массой более 500 кг. Была исследована эффективность трех типов грушевидных трамбовок, приведенных на рис.2.21. Наиболее удачной оказалась грушевидная трамбовка массой 540 кг, изготовленная из металлических труб диаметром 277 мм и 426 мм с пологими переходами (рис.2.21, тип "б"). Засыпаемый грунт в полость хорошо проходил в пространство между стенками полости взрыва и боковой поверхности металлической трамбовки, заполненной бетоном,

В дальнейших исследованиях я при производственном заполнении полостей взрыва лессовым грунтом с нарушенной структурой для уплотнения этого грунта применялись только трамбовки типа "б" массой 540 кг» а ~ мок*

Рис.2^':;.Формы трамбовок, применяемых для уплотнения грунта в полости взрыва а- массой 630 кг. б-массой 540 кг. в-массой 520 кг. 0 1

При заполнении полости лессовым грунтом оптимальной влажности объемная масса скелета грунта 1,65 г/см3 достигалась при толщине слоя 0,6-0,7 м при количестве ударов от 5 до 8 и высоте сбрасывания трамбовки 1,6 м.

При заполнении полости лессовым грунтом с влажностью на 3-6$ меньшей оптимальной влажности объемная масса скелета 1,65 г/см3 достигалась при толщине слоя 0,4-0,5 м ж при количестве ударов грушевидной трамбовки от 6 до 10.

Глава 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБ УПЛОТНЕНИИ МАССИВА ЛЕССОВЫХ ПРОСДОЧБЫХ ГРУНТОВ ПРИ ВЗРЫВЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ ВВ В СКВАЖИНАХ

До настоящего времени не были разработаны аналитические методы определения зоны уплотнения толщи про садочных лессовых грунтов вокруг вертикальной скважины, где размещались непрерывные удлиненные или линейно-рассредоточенные с воздушными промежутками заряды ВВ. При взрыве происходит уплотнение лессовых грунтов, в результате чего они уплотняются и становятся не про садочными при замачивании и малосжимаемыми.

Для аналитического раочета зоны уплотнения при взрывах в скважинах рассмотрим задачу о динамическом воздействии с ци линдрической симметрией. Для решения используем теоретическое решение задачи распространения ударных цилиндрических волн конечной амплитуды. При расчетах зоны уплотнения в лессовых макропористых грунтах необходимо изучить динамические свойства грунтов и выявить динамическую диаграмму сжатия лессовых грунтов. Прж этом следует учесть, что лессовые грунты имеют различную сжимаемость в вертикальном и в горизонтальном направлениях. Для расчетов необходимо знать динамические характеристики сжатия грунтов в горизонтальном направлении, а также зависимость параметров сжатия и прочности грунтов от пористости грунта, которая изменяется при динамическом воздействии.

3.1. Механические свойства лессовых грунтов при импульсном воздействии

Динамическая диаграмма сжатия лессового грунта может быть изучена как в лабораторных, так и в полевых условиях,

- 104 если экспериментально определены скорость распространения фронта волны конечной амплитуды Щ и скорость частиц грунта за фронтом волны 1Г

Придал построена дананжчеокой даахрашш сжатия ^ (&) основан на непосредственном измерении скорости фонта волны и скорости смещения частиц грунта за фронтом волны.

Методика, разработанная в работах / 13, 29 /, предполагает определение джнашческих диаграмм сжатия грунта, исходя из следующих зависимостей. На фронте ударной волны справедливы следующие уравнения: уравнение сохранения массы

Ц,-Х = (Щ>-г)-у <8.1) уравнение изменения количества движения

3.2) где Щ - скорость фронта волны;

V - скорость частиц грунта за фонтом волны;

- напряжения в невозмущенном грунте; £ - плотность в невозмущенном грунте; ^ - плотность грунта за фонтом волны. Учитывая, что объемная деформация равна

Р ' J (3.3) из (3.1) и (3.2) следует » » г

Из формул 3,3 к 3*4 видно, что если определить экспериментально скорость фронта волны после взрыва ( Щ, ), измеряя время прохождения волны между источником взрыва и датчиком измерения скорости перемещения частиц, ж скорость движения частиц за фронтом волны ( IÍ ), сопоставляя результаты измерения скоростей перемещения частиц на различном расстоянии от источника взрыва, можно определить и объемную деформацию (6 ) ж напряжения ( 6" ).

Соотношения (3.4) однозначно определяют деформацию грунта и давление на фронте волны, afследовательно; и динамическую диаграмму сжатия.

Для лессовых грунтов, обладающих большой пористостью ж макропорист ост ью, характерна значительная сжимаемость, которая может быть описана следующим уравнением i-lff'1 п>1

3.5)

Закономерность динамического сжатия (3.5)характеризуется параметром (МПа) ж показателем действия взрыва И .

Значения указанных параметров для лессовидных суглинков по данным опытов О.А.Савинова ж М.Ю.Абелева / 3 /у колеблются в пределах:

0 = Ю2 * Ю3 МПа, п = 2 * 5

Учитывая, что скорость распространения волн в грунтах, динамическая сжимаемооть которых подчиняется уравнению (3.5), равна , п-1 с/(Г п ■ Ьо • S

Vi

2

Г" dS~ So п получим оценку значения параметра 6*0= , ц

1Гсрп - скорость распространения продольных упругих волн в где грунте. В лессовых су шинках эта скорость порядка 1500-2000 м/с.

Влияние скорости нагружения на прочностные свойства грунтов изучено многшлз исследователями в широком диапазоне изменения времени погружения. Казагранде / 64 / и Уитман / 107 / исследовали влияние скорости нагружения на хцючностные свойства песков и глин* Результаты опытов с сухиш и маловлажннш грунтами показали, что существенного влияния скорость нагружения (при изменении времени нагружения от нескольких секунд до 0,01 сек) на прочностность грунтов не оказывает, и практически можно принять в качестве параметров прочности их значения, определяемые в статических опытах. Однако при взрывном воздействии в макропористых просадочных лессовых грунтах в значительной степени изменяется их плотность, а прочностные свойства таких грунтов существенно повышаются с увеличением плотности« Опыты показывают, что в лессовых грунтах угол внутреннего зрения мало зависит от плотности, а сцепление значительно повышается с увеличением плотности. При измешнии относительной плотности макропористого лессового грунта в пределах Р

I ^ угол внутреннего трения изменяется на 2-3°, а сцепление увеличивается почти в два раза (рис. 3.1 )• Поэтому можно принять р const

3.6)

- 107 сцепление лёссового грунта до уплотнения щ>и природной плотности , МПа; сцепление в точке уплотненной зоны вокруг полости взрыва, МПа; коэффициент равный тангенсу угла наклона графика определения сцепления ( С ) от плот" ? * " ности в координатах "с"- --/ , МПа рис.3.1). °

3.2« Распространение волн взрыва в бесконечном пространстве с цилиндрической вертикальной полостью

Рассмотрим напряженно-деформированное состояние в однородном грунте, вызванное взрывом бесконечного цилиндрического заряда с радиусом поперечного дугового сечения Р0 . При взрыве заряд мгновенно превращается в газ того же объема с высоким давлением, который в дальнейшем расширяется. Радиус растущей цилиндрической полости, образуемой взрывом, обозначим через

• При взрывном воздействии по грунту будет распространяться волна конечной амплитуды, координату фронта которой обозначим через Рр ((рис .3.2). Радиус полости и координаты фронта волны являются искомыми функциями времени. Еа фронте волны также неизвестны напряжения и скорости частиц» а за фронтом волны неизвестны напряжения и связанные с ними деформации, по которым можно судить об изменении плотности грунта, и следовательно, изменение его прочностных свойств. Решение подобной динамической задачи точными аналитическими методами осуществить очень сложно. Поэтому в дальнейшем решение строится с некоторыми допущениями. где С0

С с

1/ (град.)

30 25 20 15

-о

С (МПа)

1,0 1,05 1,10 1,15 1,20 1,0

Л. Л

Рис.3.1. Изменение угла внутреннего трения (а) и сцепления (б) при уплотнении глин (влажность 0,1 ) ,

Рис.3.2. Схема расчета цилиндрической полости при взрыве

С, (МПа) 3

I 2

Рис.3.3. График изменения плотности грунта после взрыва

1 ч ч \ ч

- ^ .1 ' ё

Рис.З.Л. Изменение сцепления грунта вокруг скважины взрыва полигон ь!« 1 --пунктирнал линия ^

- 109

Как было найдено в / 82 /, выражение для радиальной компоненты напряжений ( 6>р ) на фронте волны имеет простейший вид:

Ф ~ % (3.7)

Рассмотрим задачу о распределении плотности грунта с удалением от контура полости, образованной при одиночном взрыве цилиндрического удлиненного заряда.

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что давление на ударной волне почти всегда больше давления за ней. Только в некоторых случаях давление за ударной волной может незначительно превысить давление на ударной волне, однако это превышение быстро затухает при уменьшении интенсивности ударной волны. Поэтому без большой погрешности, учитывая характер динамических диаграмм сжатия, можно считать, что плотность грунта меняется только на ударной волне, а за ударной волной плотность остается постоянной. Иными словами, в области движения грунта за ударной волной плотность является функцией координаты Р и радиуса полости /Р . Учитывая это остаточное распределение плотности грунта по радиусу после прохождения ударной волны может быть определено из формул (3.5) и (3,7). Б результате получим следующую зависимость: где коэффициент /\ зависит от параметра взрыва ^ и параметра закона динамического сжатия грунта ££ (см.3.5) и равен

3.9)

- по а П - определяется из опытов по динамическому сжатию лессового грунта. При взрыве цилиндрического заряда радиуса Р0 в однородном грунте считаетоя, что без изменения объема заряд ЕВ мгновенно превращается в газ высокого давления. Этот газ расширяется по степенному закону с известным показателем степени (политропы) у . Таким образом, этот закон для задачи с цилиндрической симметрией записывается в форме:

Ч0 = % (3.10)

В общем случае параметр // равен Р д<= Г Л- \гГ

3.11) и закономерность изменения плотности в зависимости от расстояния от полости, обрадуедой цилиндрическим взрывом запишется:

1 1/п

Го у ' м/" "

1 ]/ ~ 1 (3.12) где Р - расстояние от центра полости взрыва до точки в зоне уплотненного грунта. Бели пренебречь изменением радиуса полости во времени, приняв /?= Г0 , то параметр // = I и характерный график зависимости плотности грунта от расстояния показан на рис* 3. Ъ при значении /7 =4, В таблицеЗДприведены зависимости плотности после взрыва от расстояния до полости взрыва при различных значениях параметра * П.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Туйчиев, Мурадулло Туйчиевич, 1984 год

1. Абелев Ю.М. Простейший способ упрочнения лессовидных грунтов. Строительная промышленность. 1935, № 10.

2. Абелев Ю.М. Изготовление набивных грунтовых свай в макропористых грунтах методом взрыЕов. Строительная промышленность, 1936, & 10.

3. Абелев Ю.М., Абелев М.Ю. Основы проектирования и строиртельства на просадочных макропористых грунтах. М., Стройиздат,1979.

4. Абелев Ю.М., Галицкий В.Г., Круглов И.Н., Эйдук Р.П. Уплотнение просадочных грунтов станками ударно-канатного бурения БС-1М. Стройиздат, 1966.

5. Абелев Ю.М. Практика использования энергии взрыга для глубинного уплотнения макропористых лессовидных грунтоЕ. Строительство. 1952, № 12.

6. АбелеЕ Ю.М., Швец В.Б. Ноеый метод подготовки оснований под фундаменты зданий и сооружений. В сб. "Материалы о но бой технике и передовом опыте е строительстве". М., 1953, J£ 5.

7. Абелев Ю.М., Крутов В.И., Эйдук Р.П. Подготовка оснований и устройство фундаментов крупнопанельных жилых домов на просадочных грунтах. М., Стройиздат, 1965.

8. Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Блейман И.Л. ПроизЕодстЕО массовых взрыЕов. М., Недра, 1977.

9. Адушкин В.В., Кощий С.А. О зависимостях размеров котлоеой полости от удлинения цилиндрических зарядов. В кн. "Взрышое дело", № 81/38. М., Недра, 1979.

10. Адушкин В.В., Скоморохов Н.Д. Влияние длины линейного заряда при взрыве на выброс. В кн. Взрывное дело, № 81/38. М., Недра, 1979.

11. Адушкин В.В., Перник Л.М. Разуплотнение грунта при крупномасштабных взрывах. В кн. Взрывное дело, I 81/38. М., Недра, 1979.

12. Акутин Г.К. Проведение шработок в мягких сжимаемых грунтах уплотнением их энергией взрыЕа. Киев. Изд. АН УССР, i960.

13. Алексеев H.A. Метод определения динамических характеристик грунтов при больших давлениях. Сб. "Динамика грунтов", № 44, Гос-стройиздат, М., 1961.

14. Алексеенко В.Д., Григорян С.С., Новгородов А.Ф. Некоторые экспериментальные исследования по динамике мягких грунтов. Докл. АН СССР, i960, № 133, № 6.

15. Аскаров Х.А., УрманоЕа Л.Л. О просадочности грунтов центральной части Голодной степи. М., АН УзССР, i960, вып.15.

16. Ассонов В.А. Применение взрывчатых материалов в горной промышленности. М., Госгортехиздат, 1931.

17. Афонин В.Г., Гейман Л.М., Комир В.М. Справочное руководство по взрывным работам в строительстве. Киев, БудиЕелышк, 1974.

18. Бабинец А.Е., Сытый Н.М. Инструктивные указания по устройству временных шахтных колодцев взрывным способом в глинистых грунтах. Киев, изд.АН УССР, 1952.

19. Балли Р., Антонеску И., Шали В., Понеску Д. Строительные свойства и методы мелиорации лессовых грунтов в Румынской Народной Республике. Вопросы строительства на лессовых грунтах. Труды совещания, Воронеж, 1963.

20. Барамишвили Я. П., Ибрагимов М. Н. Грунтоцементные частотрам-ботнные сваи-стойки в условиях просадочных грунтов П типа. Основания, фундаменты и механика грунтов, 1969, № 4.

21. Барлас Н.Я., Фенисюк И.И., Кравец В.Г., Ляхов Г.М., Плак-сий В.А. Цилиндрические Езрывные волны в грунтах по измерениям напря жений и деформаций. Физика горения и взрыЕа, 1977, № 6.

22. Баходцин Б.В., Берман В.Н. Исследование,сил отрицательного трения на боковой поверхности СЕаи и предложения по их учету. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1974, № 4.

23. Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович И.П. Физика взрыва. М., Наука, 1975.

24. БерезанцеЕ В.Г. Расчет оснований сооружений. Л., Стройиз-дат, 1970.

25. Бобылев Л.Н. 0 методах исследования процесса ударного уплотнения грунтоЕ. Основания, фундаменты и механика грунтов, 1968, № I.

26. Брайт П.И., Рабинович И.Г., Панкин Г.И. Исследования эффективности ноеой технологии глубинного уплотнения просадочных грунтоЕ. "Основания, фундаменты и подземные сооружения". Сборник трудов, 1969.

27. Власов O.E. Основы динамики взрыва. М., Изд-ео Военно-инженерной Академии, 1957.

28. Боек A.A., Рыкое Г.В., КраЕец В.Г., Плаксий В.А. Экспериментальные исследования сжимаемости суглинков при взрыве. Прикладная механика, 1969, № 5.

29. Вовк A.A., Черный Г.Н., Кравец В.Г. Действие ЕзрыЕа в грунтах. Киев, НаукоЕа думка, 1973.

30. Временные указания по проектированию оросительных систем на просадочных грунтах. Гипроеодхоз. М., 1967.

31. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М., Высt.шая школа, 1978.

32. Галицкий В.Г. Исследование метода глубинного уплотнения просадочных грунтов. "Строительство на просадочных и набухающих грунтах". Сб.НИИОСП, № 46, М., Госстройиздат, 1962.

33. Галицкий В.Г. Осадки сооружений на глубинно-уплотненныхг tпросадочных грунтах. "Строительство на просадочных и набухающих грунтах". Сб.НИИОСП II 46, М., Госстройиздат, 1962.

34. Галицкий В.Г. Глубинное уплотнение просадочных грунтоввзрыЕом. Сб.НИИОСП № 53. Основания и фундаменты. М., Госстройиздат, 1963.

35. Галицкий В.Г. Исследование эффективности глубинного уплотнения просадочных грунтоЕ на строительстве в г.Тольятти. Основания, фундаменты и механика грунтов, 1970, й 6.

36. Галицкий В.Г., Эйдук Р.П., Руденко A.A. Контроль качествагглубинного уплотнения просадочных грунтов. "Основания, фундаменты и подземные сооружения". Сб.трудов. М., Стройиздат, 1973.г

37. Гейман Л.М. Взрывная технология. М., Недра, 1975.

38. Гейман Л.М. Физические основы взрывной технологии. М., Наука, 1976.

39. Гильман Я.Д., Ананьев В.П. Строительные свойства лессовых грунтов и проектирование оснований и фундаментов. РостоЕ-на-Дону, 1971.

40. Гольдштейн М.Н. Механические сЕойстЕа грунтов. Т. 1,2,3. М., Стройиздат, 1971, 1973, 1979.

41. Гольдштейн М.Н., Кушнер С. Д., Шевченко М.И. Расчеты оса-ддк и прочности оснований зданий и сооружений. Киев, БудиЕельник, 1977.

42. Горбунов-Посадов М.И., Давыдов С.С. 0 совместной работе оснований и сооружений. В кн. "Генеральше доклады УП Международного конгресса по механике грунтов и фундаментостроению", Госстройиздат, 1975.

43. Григорян A.A. 0 проектировании свайных фундаментов на про садочных грунтах. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1970, №4.

44. Григорян A.A., Григорян Р.Д. Особенности работы вертикально нагруженных сьай при просадке грунтовой толщи под собственным весом. Сб. "Инженерно-геологические изыскания для проектирования сЕайных фундаментов", Харьков, 1973.

45. Григорян С.С. Механика грунтов. М., Изд. МГУ, 1968, 421 стр.

46. Давыдов С.А. Применение энергии Езрьша в гидротехническом строительстве. В кн."ДейстЕие взрыва в грунте". М., Госгортехиздат, 1954.

47. Денисов Н.Я. Строительные свойства лессов и лессовидных пород. М., Госстройиздат, 1953.

48. Демидюк Г.П. Взрывные работы. М., ОНТИ, 1937.

49. Демидюк Г.П. Бугайский А.Н. Средства механизации и технология взрывных работ с применением гранулированных взрывчатых веществ. М., 1975.

50. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. М., Недра, 1975.

51. Духовный В.А. Орошение и освоение Голодной степи. М., Колос,1973.г

52. Еестропов H.A. Взрывные работы в строительстве. М., Стройиздат, 1965.

53. Егоров К.Е. Изучение послойной деформации основания дымоеой трубы. Основания, фундаменты и механика грунтов, 1959, й 4.

54. Журавлев А.Т., Рогожин П.С. Планирование и анализ эффективности внедрения новой техники е строительстве. М., Стройиздат,1977.

55. Зарецкий Ю.К. Теория консолидации грунтоЕ. М., Наука, 1967.

56. Иванов Е.С. Устройство свайных фундаментов под ирригационные сооружения на лессошх просадочных грунтах. Дисс. на соиск.уч. степ.канд.техн.наук. М., 1968.

57. ИЕанов П.Л. Разжижение песчаных грунтоЕ. М-Л., Госэнерго-издат, 1962.

58. ИЕанов П.Л. Уплотнение несвязных грунтов Езрывами. Л., Стройиздат, 1967.

59. Иванов П.Л. Уплотнение малосвязных грунтов взрывами, М., Недра, 1983.

60. Инструкция по глубинному уплотнению макропористых просадочных (лессовидных) грунтоЕ грунтовыми СЕаями в основании зданий и сооружений (СН-33-58). М., Стройиздат, 1958.

61. Инструкция по уплотнению макропористых (лессовых) грунтов грунтовыми СЕаями для оснований зданий и сооружений (H-I34-50).

62. Ильичев В.А. Определение вертикальных перемещений поверхности грунта Ене колеблющегося фундамента. В кн. Труды 1У конференции по динамике оснований и фундаментов. Ташкент, 1977.

63. Ильичев В.А. О динамическом расчете фундаментов. Труды НИИОСП. М., 1976 (вып.67).

64. Казагранде Н., Шеноя У.П. Характеристики усилий деформаций в грунтах под динамической нагрузкой. Труды П международного конгресса по механике грунтов и фундаментам сооружений, т.У, М., Стройиздат, 1948.

65. Кириллов A.A., Фролов H.H. Гидротехнические сооружения на оросительных системах в лессоЕых просадочных грунтах. М., Стройиздат, 1963.

66. Ковалев В.А., Мамонов В.М. Технология устройства и испытания конусных набивных свай б просадочных грунтах Джизакской степи. Строительство и архитектура Узбекистана, 1944, № 4.

67. Крутов В.И. Расчет фундаментов на просадочных грунтах. М., Стройиздат, 1972.

68. Крутов В.И., Руденко A.A. Взаимодействие уплотненного и неуплотненного массивов лессовых грунтов. Труды межвуз.конф. по строительству на просадочных грунтах. Изд.МГУ, 1973.

69. Крутов В.И. Основания и фундаменты на просадочных лессовых грунтах. Киев, Будивельник, 1983.г

70. Кушнарев В.Д. Новая технология буровзрывных работ в мелиоративном и водохозяйственном строительстве. ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1971.- 1И

71. Ларионов A.A., Приклонский В. А., Ананьев В.П. Лессоше породы СССР и их строительные свойства. М., Госиздат по геологии и охране недр, 1959.

72. Литвинов И.М. Глубинное уплотнение и укрепление просадочных грунтов. Киев, Будивельник, 1969.

73. Ляв А. Математическая теория упругости. М.-Л., 0НТИД935.

74. Ляхов Г.М. Основы динамики взрывных еолн е грунтах и горных породах. М., Недра, 1974.

75. Ляхов Г.М. Осноеы динамики Езрыва в грунтах и жидких средах. М., Недра, 1964.

76. МавляноЕ Г.А. Генетические типы лессоЕ и лессовидных пород центральной и южной части Средней Азии и их инженерно-геологические свойства. Ташкент, Изд. АН УзССР, 1958.

77. МаЕлянов Г.А., Карпов П.М. К Еопросу о просадочности различных генетических типов лесса и лессовидных пород. Ташкент. Изд. АН УзССР, 1957, еып.6.

78. Мельников Н.В. О елиянии скорости деформирования на сжимаемость лессоЕЫХ грунтоЕ. ПМТФ, 1965, $ 2.

79. Мусаэлян A.A. Некоторые результаты исследования просадочности грунтоЕ при циклических нагрузках. Доклады АН Тадж.ССР, 1965 т.8, № II.

80. Мустафаев A.A. Вопросы расчета зданий и сооружений на просадочных грунтах. Баку, 1974.

81. Мустафаев A.A. Основания и фундаменты на просадочных лессовых грунтах. М., Стройиздат, 1981.

82. НоЕацкий В. Теория упругости. Изд-eo "Мир", М., 1975.

83. ПиЕоваров В.К., Савич П.Л., Слюсаренко С.А. Влияние за-tбивки на размеры полостей и уплотнение грунта при Езрыве удлиненны: и комбинированных зарядоЕ ВВ. Строительное производство, 1966, J& 4,

84. ПокроЕский Г.И. Зависимость формы зоны действия Езрына отформы и расположения зарядов. Сб. "Взрывное дело", J6 54/11, 1964.

85. Покровский Г.И., Черниговский A.A. Расчет зарядов при массовых Езрывах на Еыброс. М., Госгортехиздат, 1957.

86. ПокроЕский Г.Н., Федоров И.С. Действие удара и ЕзрыЕа в деформируемых средах. М., Промстройиздат, 1957.

87. Рабинович И.Г. Об интенсивности колебания лессоього грунта при его глубинном уплотнении станками ударно-канатного бурения. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Сб.трудов НШОСП. М., Стройиздат, 1973.

88. Работников А.И., Ковалев Б.М., Молчанов И.М. О сопротивлении лессовых грунтов по боковой поверхности стЕола буронабиЕных сЕай Труды межЕузконференции по строительству на лессоЕых грунтах. М,, Изд.МГУ, 1973.

89. Резник A.C. Уплотнение макропористых грунтов грунтошми СЕаями с применением энергии Езрыва. Сб.статей по строительству № 3(6). М., Машстройиздат, 1950.

90. Родионов В.Н. и др. Исследование процесса разштия Езрыв-ной полости при камуфлетном ЕзрыЕе. В сб."Взрывное дело", 64/21. М., Недра, 1968.

91. Руденко A.A. Исследование несущей способности уплотненных грунтоЕыми СЕаями массивов лессовых грунтоЕ. Тр.межвузовской конференции по строительству на лессошх грунтах. М., Изд. МГУ, 1973.

92. Руденко A.A., Гупаленко В.И. Об учете нависания просадочных грунтов при определении несущей способности свай. Сб. "Инженерно-геологические изыскания для проектирования свайных фундаментов". Харьков, 1973.

93. Рубинштейн А.Л., Кириллов A.A. Методы прогноза деформаций лессошх грунтов под гидротехническими сооружениями. Гидротехника имелиорация, 1963, № 9.t

94. Рыжов A.M., Таций Г.Н. СовершенотвоЕание технологии устройства грунтонабиБШх СЕай е просадочных грунтах. Сб. "Промышленное строительстЕо и инженерные сооружения", № I, Киев, Будивельник, 1973.

95. Садовский М.А. Сейсмический эффект взрывов. М., Гостоптех-издат, 1939.

96. Савич П.Л. Уплотнение грунтоЕ ЕзрыЕами удлиненных зарядов при устройстве СЕай-етоек, висячих и грунтовых СЕай. Мат.Совещания по закреплению и уплотнению грунтов. Киев, 1962.

97. Савич П.Л. Устройство набиЕШх свай в полостях, образованных ЕзрыЕом. Сб.научных трудов КИСИ, вып.18, Киев, 1962.

98. Сорочан Е.А. Строительство сооружений на набухающих грунтах. М., Стройиздат, 1974.

99. СтаЕНицер Л.Р. Деформация оснований сооружений от ударных нагрузок. Стройиздат, М., 1969.

100. Степаненко И.З. Динамические расширения скеэжин в связано^грунте. Киев. Изд. КГУ, 1953.

101. Тер-Мартиросян З.Г., Цытоеич H.A. О Еторичной консолидации глин. Основания, фундаменты и механика грунтов, 1965, № 5.

102. Терцаги К. Теория механики грунтов. М., Госстройиздат, 1961.

103. Технология строительного производства. Под общ.ред. С.С.АтаеЕа. М., Стройиздат, 1975.

104. Технология строительного произЕодстЕа. Под общ.ред. H.A.Смирнова. М., Стройиздат, 1975.

105. Технология строительного произЕодстЕа. Под общ.ред. Н.Н.ДанилоЕа. М., Стройиздат, 1981.

106. ТрофименкоЕ Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных сеойсте грунтоЕ. М., Стройиздат, 1981.

107. Уитман Р.В. Поведение грунта под динамической нагрузкой. Труды 1У международного конгресса по; механике грунтов и фундаментамсооружений, t.I, стр.207, 1956.

108. Указания по глубинному уплотнению просадочных грунтов оснований зданий и сооружений грунтошми СЕаями. СН 33-66, 1967.

109. Флорин В.А. Основы механики грунтов. Т. 1,2. М., Гос-стройиздат, 1959, 1961.

110. ФролоЕ H.H. Проектирование оснований и фундаментов гидромелиоративных сооружений. М., Колос, 1967.

111. Фролов H.H. Уплотняемость лессовидных грунтов Голодной степи. Ташкент. Изд. АН УзССР, i960, еып.15, с.29-33.

112. Циунчик В.И. Сопротивление сдвигу макропористых лессовидных просадочных грунтов при изменении их Елажности. Сб. Известия вузов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1961, № 6.

113. Цытоеич H.A. Механика грунтов. Госстройиздат, М., 1963, 1973, 1979.

114. Цытоеич H.A., Зарецкий Ю.К., Малышев М.В., АбелевМ.Ю., Тер-Мартиросян З.Г. Прогноз скорости осадок оснований сооружений. М., Стройиздат, 1967.

115. Цытович H.A., Березанцев В.Г., Далматов Б.И., АбелеЕ М.Ю. Основания и фундаменты. М., 1970.

116. Цытоеич H.A., Абелев М.Ю., Тахиров И.Г. Применение извест-кошх свай для уплотнения водонасыщенных лессовых грунтоЕ. IУ конференция по механике грунтов и фундаментостроению. Будапешт, 1969.

117. Чарушников И.Г., ШаеЕич Н.Е. Просадочные характеристики уплотненных просадочных грунтов Новосибирска. "Основания, фундаменты и механика грунтов", 1966, № 5.

118. Чедвик П., Кокс А., Гонкикс Г. Механика глубинных подземных езрыеое. М., Мир, 1966.

119. Черкасов И.И. Механические свойства грунтов в дорожном строительстве. М., Изд. "Транспорт", 1976.

120. Шадунц К.Ш., Терлецкий В.П. Геотехнические свойства уплотненных лессовидных суглинков. Геотехника в строительстве. Вып.1. М., Стройиздат, 1966.

121. Швец В.Б., Кульчицкий Г.Б. Экспериментальные исследования глубины сжимаемой толщи основания под подошвой штампа. "Основания, фундаменты и механика грунтов", 1960, № I.

122. Широков В.Н., Соломин В.И., МалышеЕ М.В., Зарецкий Ю.К. Напряженное состояние и перемещение весомого нелинейно-деформируемого грунтоЕого полупространства под круглым жестким штампом. "Основания, фундаменты и механика грунтов", 1970, № I.

123. ЯдгароЕ Э.Х., Ураманов Г.Л., АскароЕ Х.А. Улучшение строительных свойств лессовых просадочных грунтов методом подеод-ного Езрыва. Материалы УШ Всесоюзного совещания по закреплению и уплотнению грунтов в строительстве. Киев, Будивельник, 1974.

124. Труды к международным конгрессам по механике грунтоЕ и фундаментостроению, 1936-1983.

125. Труды всесоюзных совещаний по закреплению и уплотнению грунтов. 1956-1982.