Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình Thủy: Nghiên cứu tác động của sóng nổ mìn khi đào hố móng nhà máy thủy điện Nậm Giê (Lai Châu) đến sự ổn định của các công trình xung quanh

Trang 1

BO GIÁO DUC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIEN NÔNG THON

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

THÁI MINH HOÀNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KY THUAT

Hà Nội, 2010

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIÊN NÔNG THÔN

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

THÁI MINH HOANG

Chuyên ngành: _ Công trình thủy

Mã số: 60 - 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

'Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS BÙI VĂN VỊNH

Trang 3

La văn Thạc kỹ thật Chuyên ngành: Xây dụng công ình hay3 - Phương pháp nghiên cứu

.4- Những vấn đề cần giải quy5 - Nội dung chính của Luận van ¬ aanaay

CHƯƠNG 1 - TONG QUAN VE TINH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NÓ MÌN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 8

1.1- TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ NO MÌN 8

1.1.1 - Khái quát về công nghệ nỗ min 81.1.2 - Các phương pháp nổ min °

1.1.2.1 - Theo đường kính lễ khoan 10

1.1.2.2 - Theo phương pháp diéu chỉnh mức độ đập vỡ đất đá 13 1.1.2.3 - Theo đối tượng can phá vo 2 1.2 - TĨNH HÌNH UNG DUNG VA MOT SỐ VAN DE LIEN

Trang 4

La văn Thạc kỹ thật 3 Chuyên ngành: Xây dụng công ình hay

CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẺ SÓNG NÓ KHI NÓ 2.3 - TINH TOÁN XÁC ĐỊNH TÁC BONG CUA SÓNG NO KHI

NÓ MÌN PHÁ ĐÁ ĐẾN SỰ ÔN ĐỊNH CỦA CÁC CÔNG TRÌNH

TRONG KHU VUC VÀ VUNG LAN CAN 39 2.3.1 - Quy luật tác dung của vụ nỗ trong môi trường đất đá 39

2.3.1.1 Ấp lực của sản phẩm kích nổ 40

2.3.1.2 - Tiêu chuẩn đảnh giá tác động của trường sing nỗ 4“

2.3.2 - Tính toán xác định tác động của sóng nô đền độ bén công

trình 45

2.3.2.1 - Ap lực sóng xung kích tại một điểm trong không gian 45 2.3.2.2 - Ap lực và vận tắc hạt môi trường khi nỗ trong đắt da 48 2.3.3 ~ Thiết kế nỗ min đào móng công trình 52

2.3.3 - Các chỉ tiêu ôn định của công trình 72.3.3.1 - Vận tốc giới han sr

2.3.3.2 - Ấp lực của sống nổ cho pháp 58 2.3.3.3 - Khoảng cách an toàn về sóng nỗ địa chắn 58 2.3.3.4 - Khoảng cách an toàn về sóng xung kích 60

Trang 5

La văn Thạc kỹ thật 4 Chuyên ngành: Xây dụng công ình hay

“Các ví dụ tính toán “

24 - CÁC BIEN PHÁP NGAN NGUA ANH HUGNG CUA

SONG NO 65

2.4.1 - Phương pháp nỗ min vi sai 66

2.4.2 - Phương pháp tạo mảng ngăn sóng địa chấn 73 3.4.3 - Phương pháp nỗ min tạo viền 80 CHƯƠNG 3 - NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHAP NO

MÌN ĐÀO HO MONG NHÀ MAY THỦY ĐIỆN NAM Gif NHÂM PAM BẢO ON ĐỊNH CUA TOA NHÀ 5 TANG

-'KHU QUAN LY DI TÍCH SƠN ĐỘNG TINH LAI CHAU 82 3.1 - GIỚI THIEU VE CÔNG TRINH 82

3.1.1 - Vi tri công trình 823.1.2 - Quy mô công trình 82

3.1.3 - Mô ta so đỗ công trình va sơ dé bài toán 84 3.2 - NGHIÊN CUU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NÓ MÌN DAO HO

MONG NHÀ MAY THỦY ĐIỆN NAM GIÊ NHAM DAM BẢO

AN TOÀN CHO TOA NHÀ 5 TANG 87

3.2.1 - Bai toán đặt ra 87

3.2.1.1 - Các sơ đồ nổ min dự kiến $83.2.1.2 - Biện pháp ngăn ngừa tác động của sóng nổ %3.2.2 - Chọn giải pháp nỗ min 98

KET LUẬN VA KIEN NGHỊ 101 Kết luận 101

Kiến nghị 102

Trang 6

La vin The5 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay

PHAN MO DAU 1 - Tính cap thiết của đề tài:

Trong công tác thi công các công trình thủy lợi - thủy điện, việc ứngdụng công nghệ nỗ min đảo phá đá hỗ móng công trình đang được ứng dung

ngày càng rộng rãi Thực tế cho thấy phương pháp nỗ n n là phương pháp thicông tiên tiến, có thể tăng nhanh được.độ thi công, giảm nhẹ, tiết kiệm sứcJao động, giảm bớt việc sử dung máy móc, thiết bi, công cụ để thi công.

Tuy nhiên trong quá trình ứng dụng công nghệ này tại một số công

trình đã để xảy ra không it vấn đề bắt cập Điển hình có thể nêu lên một số

công trình đã và dang ứng dụng công nghệ nỗ min thi công kim ảnh hưởng

đến các công trình trong khu vực và vùng lân cận, ví dụ:

- Dự án thủy điện Bảo Lộc tỉnh Lâm Đông (cuối năm 2006), đơn vị thi công đã cho nỗ min đào phá đá làm nứt tường và trần nha 2, 3 tầng kiên cố, 'Vết nứt dai từ hàng chục em đến hàng mắt;

- Công trình nhà máy nhiệt điện Nông Sơn ~ Quảng Nam (năm 2007),khi nỗ min thi công đã làm ảnh hưởng đến nhà cửa của dân và làm vỡ bể chứa

nước công cộng của khu vực dân eu;

- Tháng 4/2009, UBND tỉnh Nghệ An cho phép Công ty TNHH Hiệp

Hòa nỗ min phá đá hạ độ cao tại ra Mượu lấy mặt bằng xây dựng đã làm nứt tường, trin và dim khối nhà lớp học 3 ting của Trưởng tiểu học xã Hưng

Đạo, huyện Hưng Nguyên v.v

Ung dụng công nghệ né min có thé gây ra những tác động đến sự én

định của công trình trong khu vue và vùng lân cận Vi vậy, đối với từng công trình cụ thể và điều kiện địa chất địa hình khu vực, khi ứng dụng công nghệ nỗ

min phải tính toán xác định được tác động cũa sóng nổ, ứng với từng phương

án nỗ phá nhằm tránh gây mat ôn định công trình khác, hạn chế thiệt hại về tài

Trang 7

sản của nhân dân và công cộng là một yêu cầu vừa có tính khoa học, vừa có

tính thực tiễn ở nước ta hiện nay.

XNghiên cứu cơ sở lý thuyết về sóng nỗ khi nỗ min đào hỗ móng nhà máy thủy điện Nam Giê, đảnh gid xác định tác động của nó đến sự én định của toa nhà 5 ting - Khu quản lý di tích Sơn Động tính Lai Châu là rit cần thiết Trên cơ sở đó can đưa ra được phương án thiết kế nỗ min nhằm dam

bảo được sự én định của tòa nhà và dim bảo được tithủy điện.

độ thi công nhà máy

2 - Mục dich và phạm vi nghiên cứu:2,1- Mục dich nghiên cứu.

Từ việc sưu tầm, tông hợp từ các công trình nghiên cứu, các báo cáo khoa học, tải liệu về công tác nỗ mìn và cơ sở lý luận về những tác động của sóng nổ min phá đá đến độ bền của kết cấu công trình Trên cơ sở tổng hop các kết quả nghiên cứư để xuất được giải pháp nổ min, tính toán xác định được tác động của sóng nổ khi nỗ min phá đá nhằm đảm bảo sự én định của

các công trình trong khu vực và vùng lân cận Từ đó ứng dụng kết quả nghiên

cứu cho từng công trình cụ thể

2.2 - Phạm vi nghiên cứu

Luận văn tập trung nghiên cứu xác định ảnh hưởng của sóng nô khi nỗ min dao hố móng nhà máy thủy điện Nam Giê đến sự dn định của tòa nhà 5 ting - Khu quản lý di tích Sơn Động tỉnh Lai Châu.

3- Phương pháp nghiên cứu

khoa họcSuru tim, tổng hợp từ các công trình nghiên cứu, các báo e;

kết hợp với tổng kết kinh nghiệm thực tế và một số kết quả ứng dụng nổ min

ở nước ta,

"Nghiên cứu cơ sở lý luận về ảnh hưởng của sóng nỗ khi nỗ min phá đá

thuộc phạm vi dé tài

Trang 8

Phân tích, đánh giá và kiến nghị các phương pháp tính toán các thông

tác động của sóng nỗ khi nỗ min đến độ bền kết cấu nhằm bảo vệ các công.

trình xung quanh.

4 - Những vin đề cần giải quyết của Luận văn

"Nghiên cứu cơ sở lý luận về những tác động của sóng nỗ khi nỗ min phá đá đến độ bền của kết cấu công trình lân cận.

Đề xuất được giải pháp nổ min, tính toán xác định được tác động của

sóng nỗ khi nỗ min phá đá nhằm đảm bảo sự ôn định của các công trình trongkhu vực và vùng lân cận.

Xác định ảnh hưởng của sóng nỗ khi nỗ min đào hỗ móng nhà máy

thủy điện Nam Gié đến sự ồn định của tòa nhà 5 ting, Tir đó chọn giải pháp nổ min và tính toán được các thông số nỗ min phủ hợp ứng với các biện pháp.

ngăn ngừa tác động của sóng nỗ.

5 - Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 102 trang (phần mở đầu, 3 chương, kết luận va phụ lục)

Chương 1 - Tổng quan vẻ tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệnỗ mìn trong và ngoài nước.

Chương 2 - Cơ sở lý thuyết về sóng nỗ khi nỗ min phá đá

Chương 3 - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nỗ min dio hồ móng nhà máy thủy điện Nam Gié nhằm đảm bảo én định của toa nha 5 ting - Khu quản.

lý di ích Sơn Động tỉnh Lai Châu

Kết luận và kiến nghị

Trang 9

Luận văn Thục 8 Chyên ain: Xây đụng cộng i ay

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE TINH HÌNH NGHIÊN CUU VÀ UNG DỤNG CÔNG NGHỆ NO MIN

1.1 - TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ NO MIN 1.1.1 - Khái quát về công nghệ nỗ min

“Thuốc nỗ den là hỗn hợp gồm Nitrakali + bột than + lưu huỳnh đã được con người sử dụng từ cách đây hằng nghìn năm nhằm phục vụ các mục dich khác nhau Đến nay, nhiều loại thuốc nỗ mạnh đã được tìm kiếm và phát minh

thay thé thuốc nỗ đen

Tinh từ năm 1864, nhà hoá học người Nga Zinhin lần đầu tiên đã sáng

chế ra thuốc nỗ Nitrôglyxêrin và cộng sự của ông là Pétrusev đã nghiên cứu ra thuốc nỗ Dinamit với thành phần 75% Nitrôglyxêrin + 25% Cácbonat magié Đến khoảng năm 1862 kỹ sư Anphret Nôben người Thuy Dién đã tiếp tục hoàn thiện loại thuốc nỗ nảy Năm 1867 hai nhà hoá học Thụy Điển tên là Onxen và Nocbin đã phát minh ra Nitoratamôn, nguồn nguyên liệu chủ yếu.

tạo ra thuốc nỗ Amônit, một loại thuốc nỗ có nhiều ưu việt và được sử dụngcho tới ngày nay.

Để điều khiển và khống chế thuốc nổ, người ta đã chế tạo ra các phương tiện gây nỗ như mỗi lửa điện, dây cháy chậm (1831) và day nỗ (1879)

Đáp ứng nhu cầu của sy phát triển nền công nghiệp của các nước, hang loạt loại thuốc nỗ và phương tiện gây nổ đã được tìm kiếm, chế tạo và sản

Năm 1884 người Pháp đã sản suất thuốc nỗ Amônit có thành phần 85%

Nitrôtamôn +12% Đimitronaphtalin + 3% Trinitônaphtalin Đến năm 1954 người Mỹ phát minh ra thuốc nỗ Anfo và phát triển nhanh chồng ra toàn thé

Trang 10

giới Loại thuốc nỗ này có thành phần gồm 94% Nitratamon hạt xốp hình cầu, đường kính từ 1 - 3mm + 56% dầu Diezen.

Vaio năm 1960 người Mỹ tiếp tục cho ra đời loại thuốc nỗ ngậm nước

có tên là Watergel Loại thuốc nỗ này có chứa 20% nước và chất tạo keo làm đông đặc thành phần các chất ôxy hoá và các chất cháy Đây là loại thuốc nỗ có tỷ trọng cao, khả năng công nỗ lớn, chịu nước tốt Tuy nhiên loại thuốc này chỉ tốt trong lỗ khoan có đường kính lớn hơn 80mm, tính én định không cao, giá thành đất,

Năm 1978 thuốc nỗ Nha tương lần đầu tiên được sản suất tại Mỹ Bay là loại thuốc nỗ có nhiều tu điểm nhất do có tỷ trọng lớn (1,25 - 1,3), khả

năng công nỗ cao (330 ~ 340em3), có khả năng chịu nước tới 72 gi, nỗ thích

hợp với mọi loại đất đá và nỗ tốt trong lỗ khoan có đường kính từ 32mm trở

lên wv nhung nó cũng có nhược điểm là công nghệ chế tạo phức tạp và vốn đầu tư sản suất rất lớn.

Song song với tiến bộ khoa học và nhu cầu phát triển của các ngành

công nghiệp, các loại thuốc né và các phụ kiện tương ứng lần lượt đã được phát mình, chế tạo để phục vụ nổ min trong các ngành khai thắc mo, xây

dựng, thuỷ lợi, giao thông vv Ở Việt Nam cũng đã sản suất được nhiễu loại thuốc nỗ công nghiệp và các phương tiện nỗ.

1.1.2 - Các phương pháp nỗ min

Việc phân loại các phương pháp nổ min có ý nghĩa quan trọng trong

việc tính toán lựa chọn loại thuốc nô, phương tiện nd, chỉ tiêu thuốc nd, sơ đồ.

nổ, quy mô công tác nỗ min v.v sao cho mỗi phương pháp nỗ min thích hợp

với các điều kiện địa hình, địa chất, an toàn cho các đối tượng cần bảo vệ và mang lại hiệu quả kinh tế cao, Qua tổng kết nghiên cứu, các phương pháp nổ min được phân loại theo các yếu tố sau:

Trang 11

1.1.2.1 - Phân loại theo đường kính lỗ khoan

Đường kính lỗ min là một yếu tố quan trọng, quyết định đến hiệu quả

nổ phá và chất lượng đập vỡ đất đá sau khi nỗ, theo đường kính lỗ khoan có.

các phương pháp sau:

a) N6 min lỗ khoan nhỏ

Phương pháp này được sử dụng khi khối lượng công tác không lớn, khi

khai đào các đường him thuỷ công, đào móng công trình khai thác vật liệu

xây dung, phá đá qúa cỡ wv Đường kính lỗ khoan không lớn hon 60mm và

chiểu sâu đến Sm (hình 1.1),

Hình 1.1 - Sơ dé và các thông s

H- Chiều cao tằng, m Ly - Chiều sâu lỗ khoan, m Tee Chiều sâu khoan thêm, m W - Đường kháng chân tang, m

+b khaảng cách giữa các lễ khoan

Uu điểm của phương pháp nỗ min này là thi công đơn giản, đất đá phá

vỡ nhỏ, có khả năng áp dụng trong mọi điều kiện địa hình và địa chất phức tạp, tinh cơ động cao v.v Phương pháp này cho phép đào những hồ đảo với độ chính xác cao, tác động hậu xung nhỏ, dat đá ngoài phạm vỉ hỗ đào ít bị hư hại Lễ khoan có thể bé trí thẳng đứng, xiên hay nằm ngang Nhược điểm của

phương pháp này là khối lượng khoan lớn, giá thành cao, tốn nhiều nhân

Trang 12

La vin The" Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay

công, tốc độ khoan nỗ và xúc bốc chậm, trong nhiều trường hợp không đảm

bảo tiến độ thi công.

6) Nổ min lỗ khoan lớn

Đây là phương pháp nỗ min chủ yếu trong khai thác đá, đảo móng công

trình, đảo kênh, làm đường, đảo các đường hằm thuỷ công có kích thước lớn

vv Theo phương pháp này thi trên ting khai thác các lỗ khoan được phân bổ

tir một đến nhiều hàng với mạng khoan là ô vuông hay tam giác đều Các lỗ khoan có đường kính lớn hơn 60mm và chiều sâu lớn hơn 2m.

Hinh1.2 - Sơ dé và các thông số

H- Chiều cao ting, m; Ly - Chiều sâu lỗ khoan, m; Ly- Chiều dài bua, mị LLụụ- Chiều sâu khoan thêm, m;

W- Đường khẳng chân ting, my œ - Góc nghiéng sườn tằng, độ

e- Khoảng cách an toàn, m; d- Đường kính lỗ khoan, mi

Vige xác định các thông min dựa vào tính chất cơ lý của dat đá, phương pháp nỗ min va kích thước cục đá né ra theo yêu cầu.

Uu điểm của phương pháp nỗ min lỗ khoan lớn là hiệu quả nỗ phá cao,

độ thi

cho phép cơ giới hoá cao các khâu xúc bốc, vận tải nên day nhanh

công Tuy nhiên phương pháp nay cũng có nhược điểm là cần thiết bị khoan

lớn, vốn đầu tư cao, gây chin động mạnh, độ an toản không cao và gây 6

nhiễm môi trường

Trang 13

1.1.2.2 - Theo phương pháp điều chỉnh mức độ đập vỡ dat đá

Người ta nghiên cứu ra nhiều phương pháp nỗ mìn khác nhau nhằm điều chinh mức độ đập vỡ dat đá và phù hợp với từng điều kiện địa hình, địa chat của tang nỗ phá Tóm tắt một số phương pháp như sau:

a) Né min tang cao

Bản chất của phương pháp này các lỗ khoan lớn được khoan xuyên qua hai hay ba tầng rồi cho nỗ vi sai tạo rãnh Lượng thuốc trong các lỗ khoan tạo rãnh thường lấy lớn hơn các lỗ khoan còn lại từ 20% - 25% Thực tế cho thấy.

rằng khi chiều cao tang tăng từ 15- 75m, thời gian tác dụng nỗ trong đất đá tăng 5- 6 lần do đó tăng đáng kể công nỗ để đập vỡ đất đá Phương pháp nỗ

nảy có hiệu quả trong đất đá cố độ nỗ cấp I - IIT (đất đá cứng trung bình và mềm) Khi nổ trong dat đá cứng có độ khối trung bình và lớn thi không có.

hiệu quả.

1b) NỔ min trong môi trường nến

Bản chất của phương pháp này là nỗ các lượng thuốc trong điều kiện

không có mặt tự do, nghĩa là mặt tự do của khối nổ bị phủ bởi một thể tích nhất định dat đá bị phá vỡ ở đột nô trước Bé tiến hành nô, người ta khoan các.

hang khoan với số lượng hàng nhỏ hơn 4 Đối với đắt đá nứt nỗ mạnh có f= 8 — 14, hợp lý là sơ đồ vi sai rãnh dọc hoặc rãnh ngang.

Phuong pháp nỗ trong môi trường nến có ưu điểm là giảm tốc độ số lan

nổ, tăng năng suất thiết bị, tăng mức độ đập vỡ đất đá, điều chỉnh được thông

số của đống đá nỗ, tạo ra điều kiện làm việc độc lập của các thiết bị khoan,

xúc bốc, vận tải wy.

©) Nổ min lượng thuốc nỗ phân đoạn (hưu cội không khí)

Các nghiên cứu lý thuyết thực tién cho thấy củng một thông số khoan nỗ và chi tiêu thuốc nỗ, nỗ phân đoạn lượng thuốc có khả năng cải thiện chất lượng đập vỡ hơn so với lượng thuốc nỗ liên tục do vùng đập vỡ điều chỉnh

Trang 14

La vin TheB Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay

được tăng lên Thông thường lượng thuốc nỗ được phân vào phần khó nỗ nhất trong đất đá không đồng nhất Mỗi phần của lượng thuốc trong lỗ mìn được.

khởi nỗ bằng một ngòi nỗ riêng hoặc bằng đây nỗ dé dam bảo sự kích nỗ.

định Có thể nỗ đồng loạt hoặc nỗ vi sai các lượng thuốc trong lỗ nhờ các loại

kíp thường, kip nỗ vi sai, ro le vi sai hay các ngòi nỗ vi sai phi điện Vật liệu

ding để phân đoạn có thể là bua, nước, không khí Theo những số liệu của Viện sĩ N.V.Mennhicốp và Tiến sĩ LN Martrencoo thì nổ min phân đoạn không khí có khả năng cải thiện chất lượng đập vỡ đất đá tốt hơn.

Nhìn chung, nỗ min phân đoạn có ưu điểm là hiệu quả đập vỡ cao hon

nhưng có nhược điểm là thi công phức tạp, khó cơ giới hoá phần nạp min và

giảm năng suất lao động của nhân công

4) Nồ min lượng thuốc nổ dài liên tục, nổ tức thời

Theo phương pháp này lỗ khoan được chia làm hào, phần dưới nạp

thuốc nỗ và phần trên nạp bua mìn Các lượng thuốc được khởi nỗ đồng loạt

bằng các kíp nỗ tức thỏi Phương pháp né này có wu điểm là thi công don

giản, nhưng có nhược điểm là chất lượng đập vỡ đắt không đều, tỷ lệ đá quá cỡ lớn, gây chắn động mạnh.

©) N6 min vi sai

Né min vi sai là nỗ thứ tự từng lượng thuốc hoặc từng nhóm lượng thuốc với khoảng thời gian dn cách rit nhỏ tính bằng phin ngần day (js).

So với phương pháp nỗ tức thời, phương pháp nỗ vi sai đặc biệt có hiệu{qua trong đất đá từ độ khó nỗ trung bình đến rất khó nỗ,

Phương pháp nổ vi sai được ứng dụng từ năm 1945 ở My, 1949 ở Anh,

1951 ở Nga và bắt đầu sử dụng ở Việt Nam 1962 Hiện nay nó được sử dụng rất rộng rãi Né min vi sai rất có hiệu quả vì nó đập vỡ đất đá đồng đều hơn,

giảm đá quá vụn và đá quá cỡ, giảm được chỉ tiêu thuốc nỗ, mạng lưới lỗ

khoan được mở rộng giảm tác dụng chắn động, đá văng và sóng đập không

khí.

Trang 15

Về bản chất quá trình phá vỡ khi nỗ min vi sai có rất nhiều tác gia nghiên cứu, có nhiều quan điểm xung quanh van dé nay, nhưng chung quy các tác giá đều thống nhấy 3 yếu tố cơ bản sau đây tạo nên 3 tác dụng tích cực của

Để có sự giao thoa thi thời gian vi sai giữa các lượng thuốc nỗ là nhỏ,

nhất (khoảng 5s) và để tạo ra mặt tự đo phụ thi thời gian vi sai kớn hơn (từ

vai chục đến vai trăm us) Tác dụng va đập phụ chủ yếu phụ thuộc vào sơ đồ

vi sai.

Hiệu quả vi sai phụ thuộc rất nhiều vào việc chọn thời gian vi sai sơ đồi

vi sai phit hợp.

Theo quan điểm giao thoa sóng ứng suất thì hiện tượng giao thoa sóng,

ứng suất chỉ xảy ra trong trường hợp các phần tử đất đá của đợt nỗ trước và đợt nỗ sau trùng hướng, lúc đố các giá trị về chuyển dịch, trạng thia ứng suát

và cường độ phá vỡ tăng lên.

Xét hai lượng thuốc nỗ Q¡, Q; đặt cách mặt tự do một khoảng là a Lượng thuốc nỗ Qs, n trước, sóng ứng suất nén (tới) truyền từ tâm lượng thuốc Q, đến mặt tự do, sau đồ phản xạ tro lại Sóng phản xạ của lượng thuốc.

thật Q, giống như sóng tới của lượng thuốc ảo Q` đặt đối diện với Q, qua

mặt phân cách Để có sự giao thoa ứng suất thì điều Khién lượng thuốc Q; nỗ

ở thời điểm khi sóng phản xạ của lượng thuốc Q, đi qua nó.

Trang 16

La văn Thạc kỹ thật 15 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay

Theo quan điểm tạo mặt tự do phụ: Khi nỗ lượng thuốc sẽ tạo ra mặt tự do phụ cho lượng thuốc nỗ sau, Dat đá do lượng thuốc nỗ sau đảm nhận sẽ: dàng bị phá vỡ do xuất hiện sóng phản xạ kéo từ mặt tự do phụ và do sự dịch chuyển trùng hướng thuận lợi Mức độ phá vỡ tăng lên tỷ lệ với số mặt tự do.

“Theo tính toán và thực nghiệm thì thời gian giãn cách thường thay đổitừ 15 + 35 hoặc tính theo công thức

Cae sơ đồ nỗ vi sai rí

‘qua hàng, đường chéo, qua hàng qua 13, nêm thang dạng sóng vv (hình 1.3).

Yee ees Wee oo nance ane ar 2 0 ne Ẳ hae

TSS ENN SS

~ `

Hình 1.3 - Các sơ đỗ vi sai

a= Qua hàng b- Qua hàng qua lễ

©- Đường chéo 4 - Nêm thang dan sing

Trang 17

La vin The16 Chuyên ngành: Xây dựng công

Hình 1.4 - Sơ đồ xác định thời gian vi sai dé có sự giao thoa sóng ứng suất

1 - Sông nén(té6i) 2 - Sống kéo(phan xa)

a Khoảng cách giữa các lượng thuốc: w- Đường cản nhỏ nhất, Q,- Lượng thuốc né trước Q2- Lượng thuốc nỗ sau 9 Nổ min vi sai trong lỗ khoan.

Bản chất của phương pháp này là nỗ lần lượt từng lượng thuốc đã phân

đoạn trong lỗ khoan Sơ đồ nỗ sẽ khác nhau khi trình tự khởi nỗ tư dưới lên

hay tử trên xuống Phương tiện để gây nỗ các lượng thuốc lả nhờ các kíp điện nô (hình 1.8),

Khi tiến hành nỗ vi sai trong lỗ khoan sẽ ting được thời gian tác dung vi sai hoặc ro le vi sai kết hợp với di

nỗ nên cải thiện được chất lượng đập vỡ dit đá và nếu nỗ vi sai từ dưới lên thì kết quả phá vỡ chân ting tốt hơn và mức độ đập vỡ tăng lên Tuy nhiên

phương pháp này thi công rất phức tạp và không có khả năng cơ giới hoá [1 ] 41

Trang 18

"Hình 1.5 - Sơ đồ nỗ vi sai trong lỗ khoan

7 - Ro le vi sai; 8- Kip Khởi nỗ

8) Né min đôi lỗ khoan gần nhau

Bản chất của phương pháp này là nỗ đồng thời, hai hay ba lỗ khoan

phân bổ cách nhau (3 + 5) lần đường kính lỗ khoan Chúng có tác dụng như một lượng thuốc phẳng và truyền vào đất đá sóng ứng suất phẳng Khi truyền

trong đất đó, sóng này giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách mã không giảm tỷ lệ

nghịch với bình phương khoảng cách như lượng thuốc đơn độc Do đó đã bão

hoà năng lượng nổ lớn hơn và đập vỡ mạnh hơn, đều đặn hơn ở vị trí xa lượng thuốc Thường thì đôi lỗ khoan gần nhau được khoan trong tất cả bãi nổ bằng máy khoan có thể khoan đồng thời hai lỗ.

Kết quả thực tế đã xác định ring với mức độ đập vỡ yêu cầu và đều đặn thi khi nỗ hai lỗ khoan gin nhau, thể tích đất đá được phá vỡ tăng lên Đối với

Trang 19

La vin The1s Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay

đôi lỗ khoan gần nhau, trị số w được tính như đối với một lỗ khoan có sức

chứa 2P:

(m) d3)

“Trong đó:

qe: Chỉ tiêu thuốc nổ tỉnh toán, kg/m’;

P: Sức chứa thuốc nỗ của 1m lỗ khoan, kg/m ‘h) NO min túi (hóc)

Ban chất của phương pháp nỗ này là phía đáy lỗ khoan dùng một lượng, thuốc nhỏ và cho nổ trước để mở rộng đáy lỗ thành hình dạng một cái túi

nhằm chứa hết lượng thuốc yêu cầu hoặc tăng lượng thuốc nỗ trong lỗ khoan.Thẻ tích của túi can phù hợp với khối lượng thuốc nô theo tính toán.

Phương pháp nỗ này được thực hiện khi đườn kháng chân ting quá lớn, đẻ nổ một lượng thuốc đơn độc hoặc nỗ hàng loạt Phương pháp nô này có ưư diem

là giảm được công tác khoan, tăng được quy mô nỗ phá Song nó có nhượch xác, khi nỗđiểm là độ tin cậy kém, khó tạo ra thể tích và vị trí của túi cl

sinh ra nhiều đá quá cỡ, vùng gần lượng thuốc đất đá bị nghiền nát mạnh,

vùng xa lượng thuốc dat đá bị phá vỡ thành những khối quá lớn

i) Né min sử dung lỗ khoan trung gian

Bản chất 1a phương pháp này là giữa các lỗ khoan chính và bên cạnh nó, người ta khoan các lỗ khoan phụ có chiều sâu và đường kính nhé hơn (thường là 60 — 100mm) Nhờ các lượng thuốc phụ nay mà chất lượng đập vo đất đá được cải thiện hơn (hình 1.6) Phương pháp này có nhược điểm là chỉ

phí cho công tác khoan cao, phức tạp khó sử dung hai loại máy khoan.vv.

Trang 20

Hinh 1.6 - Sơ đồ chuẩn bị nỗ ting khi sử dụng lỗ khoan trung gian 1~ Lễ khoan chính; 3 - Lễ khoan trang gian.

k) NỔ min buông,

Trong trường hợp cho phép hoặc can phá một khối lưng đất đá lớn,

văng xa theo một cự ly nảo đó, người ta tiến hành nỗ min bưởng Theo phương pháp nay người ta tiến hành đào giếng đứng hay lò bằng đến vị trí cin đặt thuốc sẽ dio him để chứa một lượng thuốc nỗ theo tính toán Việc xác

định các thông số khi nỗ min buồng có thể tham khảo [1] [I8]

1) Né min kết hop

Để khắc phục những nhược điểm của mỗi phuopng pháp nỗ đồng thời

tăng hiệu quả phá vỡ và mức độ đập vỡ, trong thực tế người ta thường sử dụng các phương pháp nỗ min kết hợp sau:

- Phương pháp nỗ min vi sai với nỗ phân đoạn lượng thuốc;

~ Nổ vi sai trong lỗ min với các sơ đồ nỗ vi sai trên mặt ting wv 1.1.2.3~ Phân loại theo doi tượng can phá vo

Căn cứ vào đối tượng cần phá vờ có các phương pháp nỗ min sau:

4) Nổ min trên ting

Bao gồm các phương pháp nỗ min ở các mục 1.1.2.1; 1.1.2.2.5) NG min phá đá quá cỡ

Trang 21

Khi tiến hành nỗ min lỗ khoan lớn, nỗ min buồng hoặc lý do kỹ thuật nào đó dẫn đến chất lượng đập vỡ dat đá kém và gây nhiều đá quá cỡ Dé tiến

hành phá đá quá cỡ (phá nỗ lần 2)

©) NO min tạo viền

Phuong pháp nay làm giảm tác động phá huỷ theo hướng mong muốn,được sử dụng rộng rai trong xây dựng thuỷ lợi nhằm giv én định mái kênh,mái đập có hai phương pháp nỗ min tạo biên

- Phương pháp né tạo khe ban đầu: Theo phương pháp này thi người ta

tiến hành theo lỗ khoan những lỗ khoan nghiêng gin nhau, có đường kính trung bình (60 + 100mm) theo biên thiết kế của hồ đào va tiến hành cho nỗ

các lỗ min biên trước Khi nỗ đồng thời các lỗ min gần nhau, có tác dụng

tương hỗ của sóng ứng suất kép tiếp truyền mà sự hình thành khe nút giữa các lỗ mìn biên được xảy ra trong mặt phẳng chứa các lỗ trục khoan.

Mặt khác do tác dụng của áp suất hơi nỗ phá, ở khe nút chưa phát triển đầy đủ đã xảy ra sự tách khối đá theo đường biên này và mở rộng khe nứt đó.

Kết quả là tạo nên khe nứt trước, liên tục doc theo mặt chứa các lỗ trục tạo

biên, nó có tác dụng ngăn sóng địa chan khi né tơi khói đá, tạo ra được biên giới khé đảo theo ý mong muốn.

~ Phương pháp nổ tạo viền sau: Theo phương pháp này, đất đá được phá vỡ từ ngoài vào đến biên thiết kế, nghĩa là các lỗ min biên được nd sau.

các lỗ mìn phá Các lỗ mìn biên được tạo bởi những giây thuốc phân đoạn Khoảng cách giữa chúng có thể lấy từ (4,5 + 9) lần đường kính lỗ khoan.

“Các thông số khi nỗ min tạo viễn có thé tham khảo [2], [8]4) Nổ min đào hào

Đặc điểm của phương pháp này là sử dụng khối thuốc nổ hình dai được nạp liên tục trong hảo nhỏ Phương pháp này ứng dụng nhiều trong thuỷ lợi

để đảo kênh, mương Nó có wu điểm là thi công đơn giản, cho phéo cơ giới

Trang 22

hoá toàn bộ công tác nổ, hiệu quả phá né cao song có nhược điểm là gây mắt

an toàn và bụi nhiều

1.2 - TINH HÌNH UNG DỤNG CÔNG NGHỆ NÓ MÌN VÀ MOT SO VAN ĐÈ LIEN QUAN

“Trong những năm gần đây việc ứng dụng năng lượng nỗ phá đá trong xây dựng nói chung và trong xây dựng thuỷ lợi nói riêng rất phát triển Việc thí công các công trình thủy lợi bằng phương pháp nỗ mìn có thể áp dụng cụ

thể một số phương pháp sau

1.2.1 - Nỗ min khai thác đá

"Đặc điểm của nỗ min khai thác đá là yêu cầu của đá sau khi nổ phải có

thành phin cấp phối phủ hợp với khả năng lam việc của các công cụ bốc xúc, vận chuyển các thiết bị, của các trạm nghién sảng Nếu là khai thác đá cho đập đá dé, kẻ đá ngăn dòng thì thành phần cấp phối đá sau né min phải thoả mãn yêu cầu của đập đá dé hay kè đá ngăn dong Mặt khác kích thước của đồng đá nỗ ra còn phải phù hợp với điều kiện của máy xúc Để đạt được các

yêu edu nói trên người ta (hường điều khiến tác dụng nỗ phá bằng các phương pháp nỗ min hiện đại như nỗ min vi sai: thay đổi edu tạo của các khối thuốc

nổ, né phá trong môi trường chịu nén.

1.2.2 - Né min đào mồng công trình thủy

Nỗ min dao móng các công trình thuỷ lợi về cơ bản cũng giống như nd

mìn khai thác Song chúng còn những đặc điểm riêng là phải tạo ra hình khối

đào theo kích thước của móng công trình đã xác định đồng thời phải đảm bảo

đã ở đầy và mái của hd móng không bị phá hoại Mặt khác chúng phải thi

công đồng thời với một số hang mục công trình khác Vì vậy việc dùng biện pháp khoan nỗ để đào móng cũng có những yêu cầu đặc biệt khác nổ khai thác, làm đường, san mặt bằng.

Trang 23

Để đào móng người ta thường dùng phương pháp nỗ min lỗ khoan lớn

hoặc kết hợp cả hai phương pháp nô min lỗ khoan lớn và nhỏ kết hợp phương pháp né min hiện đại như nỗ vi sai, nỗ tạo viễn hoặc nỗ phân đoạn không khí

Thực tế ở Việt Nam việc đảo móng công trình thuỷ lợi bằng phương pháp nô min đã đem lại hiệu quả tốt ở một số công trình như nha máy thuỷ:

điện Hoà Bình, Trị An, Ialy vv1.2.3 - Nỗ min định hướng

Phuong pháp nỗ min đã được áp dụng trong xây dựng các công trình

đầu mỗi công trình thuỷ lợi ở các vùng núi Trong trường hợp cho phép có thể áp dụng phương pháp nỗ min định hướng vào công tác xây dựng đập đất đá.

Thi nghiệm nỗ min định hướng đầu tiên vào năm 1929 ở Mỹ khi xây

dựng đập đá đỗ cao 36,6m trên dòng sông Kôlôradô, tại vi ri có vách gần nhưlà dựng đứng, đáy sông phủ một lớp bùn cát dy 25m Min được đặt ở một

trong các sườn dốc của khe cao hơn độ cao của đỉnh thiết kế của đập và đã làm sập lở thành khe xuống sông Đống đá được tạo thành, phẩn lớn là các.

khối ba zan lớn Mặt đập được sửa theo thiết kế bằng cơ giới thông thường ở công trường đá lộ thiên và chuyên đá đến trí thi công.

Việc đầm nén và cả các biện pháp và chống thắm nước đã không được tiến hành Dòng thắm tăng cường qua thân đập có độ cao đến 20m đã gây sụt

mái hạ lưu đập và phá vỡ nhanh chóng khi công trình chưa được hoàn thành.

Ở Liên Xô cũ, việc dùng min định hướng để chặn các dòng, xây dung đê quai được thực hiện trên hệ thống tưới Tasken (năm 1942), các đập

trên sông Mosowte (năm 1948) và sông Buađơzasaie (năm 1948) Các lần nỗ

này khối lượng không lớn và được tiến hành ở đất hoàng thé và dat pha sét

bằng phương pháp nỗ các bao thuốc tập trung.

Những thành tựu chủ yếu đạt trong lĩnh vực này là kết quả xây dựng.

đập chống dòng bùn đá AnmAlinxca và đập đá đầu mỗi thuỷ lợi Bãjphzinxki.

Trang 24

Ở đây tiến hành các lần nỗ định hướng với thé tích, khối lượng bao thuốc

khác nhau, mức độ của các nhiệm vụ phái giải quy t trong quá trình thi công,

cũng khác nhau Ở trong trường hợp thú nhất đảm bảo xây dựng đập chống,

dòng bin đá, cao 90m ở trường hợp thứ hai xây dựng đập chắn nước cao

60m Việc thực hiện thành công các công việc trên công trường đã khẳng định

khả năng dùng nỗ min định hướng dé xây dựng các đập khối có khối luợng một vải triệu mét khối [16].

1.2.4 - Một số ứng dụng khác

“Trong nhưng năm gin đây người ta đã và đang nghiên cứu và áp dụngcông nghệ nỗ min để thi công kênh dẫn, nỗ phá đê quai, làm đường đi qua

dim lây, v.v,

1.2.5 - Những vấn đề tồn tại

Sử dụng công nghệ nỗ min trong xây dựng cơ bản nói chung và trong,xây dựng thuỷ lợi nói riêng là một phương pháp thi công tiên tién có nhiều une

điểm nỗi bật đã được thực tế kiểm nghiệm và chứng minh Nghiên cứu ứng

dụng nỗ min trong xây dựng thuỷ lợi ngày càng được phat triển để thi công,

đào hồ móng công trình, đào kênh, khai thác đá làm vật liệu, đào đường ham thuỷ công và đạt được nhiều tiền bộ.

Công tác nỗ min khai thác hoặc đào móng các công trình can thiết phải có sự phối hợp nhịp nhàng giữa các khâu: Khoan, nỗ min, xúc chuyển, xử lý đã quá cỡ và don dep mặt bằng Quy mô vụ nỗ lớn do đó phải đảm bảo các

điều kiện an toàn cho móng công trình và các công trình lân cận Mặt khácthời gian khoan không nên kéo dai để tránh gây khó khăn cho việc bảo quản

lỗ khoan và đám bảo chất lượng lỗ khoan Do vậy cần phải xác định một cách hợp lý về thời gian bố trí thi công cho từng công việc, xác định phạm vi đợt nỗ và chiều dài khoảnh đảo, quy mô vụ nỗ thích hợp, v.v

Trang 25

La văn Thạc kỹ thật ” Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay

Tuy nhiên, công tác nỗ min trong xây dựng thuỷ lợi ở nước ta còn ở

giai đoạn đầu, các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm còn nl

tổng kết thực tiễn công tác nỗ mìn ở các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện lớn

chưa được quan tâm, nhất là về những tác động bat lợi của nổ min đối với các

công trình trong khu vực và vùng lân cận Các tai liệu hướng dẫn việc tinhtoán các thông số nỗ min và các ảnh hưởng của nỗ min đối với công trình

xung quanh còn chưa chỉ tiết và chưa đáp ứng được đòi hỏi của thực tiễn sản

suất đảm bảo an toàn.

Trang 26

La vin The25 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty

CHƯƠNG 2

CO SỞ LÝ LUẬN VE SÓNG NÓ KHI NÓ MIN PHA DA 2.1- MỘT SO KHÁI NIỆM VE LÝ THUYET NÓ.

2.1.1 - Sóng nỗ

Sóng lan truyền trong môi trường được hình (hành do năng lượng của thuốc nỗ gây ra gọi là sóng nổ Sóng nỗ lan truyền trong không khí gọi là xóng xung kích trong không khí Sóng nỗ lan truyền gây dao động trong môi

trường dat đá gọi là sóng chắn động hay còn gọi là sóng địa chấn Sự giăn nở của đất đá được lan truyền từ mặt thoáng trở lại tâm nỗ gọi là sóng phản xạ.

Sau đây sẽ đi sâu nghiên cứu sóng nỗ xung kích và sóng nỗ địa chắn.

2.1.2 - Sóng nỗ xung kích

Né là một phản ứng hoá học hoặc hạt nhân có kết quả trong một khoảng thời gian rất ngắn, tạo ra một năng lượng lớn và hình (hành một vùng áp lực nhiệt độ cao Trong trường hợp tổng quát thi sự phân bồ áp lực và nhiệt

độ trên mặt giới hạn những thành phẩm nỗ và môi trường bao quanh ở thời

điểm ban đầu là hoàn toàn bắt kỳ, vì đặc điểm của phản ứng nỗ không phụ thuộc vào các tinh chat của môi trường bao quanh Khi năng lượng nỗ truyền ra môi trường bao quanh sẽ xuất hiện những mặt, trên những mặt này có các yếu tổ thuỷ động (áp lực, mật đó, vận tốc) hoặc đạo him của chúng theo thời gian và không gian bị gián đoạn Nếu bản thân các yếu té này bị gián đoạn thi

ta có những mặt gián đoạn mạnh Còn nếu đạo ham của chúng gián đoạn thi

ta có những mặt gián đoạn yếu Nếu áp lực và thành phin pháp tuyển véc to

vận đốc bị gián đoạn thì gián đoạn mạnh gọi là không đờng hay gọi là đầu sóng xung kích Nếu chỉ có mật độ và nhiệt độ bị gián đoạn thì mặt gián đoạn này gọi là sóng dừng Nhiệm vụ chủ yếu của lý thuyết nỗ là nghiên cứu chuyển động không dừng của chất lỏng (theo nghĩa rộng) ở khoảng giữa hai

Trang 27

mặt biên là mặt đầu sóng và mặt gián đoạn mạnh, hình 2.1 Trình bay sơ đồ.

nỗ trên không và chuyển động của các mặt gián đoạn

Khu vực bao quanh A va nằm trong mặt œ là vùng các thành phẩm nô

(khu vực 1) Trong khu vực 1 nay môi trường thường ở trạng thái bị phá huỷhoàn toàn, áp lực lớn và nhiệt độ cao Khu vực 2 là vùng môi trường đã bịkích động và các hạt đang ở trang thái chuyển động không dừng Khu vực nảy

giới hạn bởi mặt đầu xung kích ƒi Khu vực 3_ là ving còn lại ở trang thái tinh

chưa bị kích động.

Hình 2.1 - Sơ đồ nỗ min trên không và các mặt gián đoạn

A~ Trung tâm nd a Mặt gián đoạn

B- Dau sóng (gián đoạn mạnh không dừng)

Khu vực 1 — Ving các thành phẩm nổKhu vực 2— Vũng môi trường bị kich độngKhu vực 3 ~ Vùng môi trường chưa bị ích động.

APds ~ Ap lực thăng dư tại đầu sóng.

Đối với các công trình xây dựng ở gần khu vực nô min, sóng xung kích do min nỗ gây ra có tác dụng rất quan trọng Trong môi trường có sóng xung kích bao giờ cũng hình thành một vùng chịu nén với áp lực rất lớn, chuyển động trong không gian với tốc độ êu âm và không phụ thuộc vào các loại môi

trường và loại thuốc nỗ.

Trang 28

Khi sóng xung kích qua một điểm nao đó trong không gian thì áp lực, mật độ và các yếu tổ thuy động khác tăng lên đột ngột Những đại lượng nảy sau đồ sẽ thay đổi dẫn din và sau một khoảng thời gian nhất định thi áp lực và

mật độ tại điểm nói trên trở nên nhỏ hơn các trị số tương ứng tại vùng chưa bịkích động

Tính chất định tính của sự thay đổi áp lực tại sóng xung kích có thé

biểu diễn như hình 2.2.

Hình 2.2 - Sự thay đổi của áp lực phía sau đầu sóng xung kích AP: Ap lực thang dư đâu sóng

1: Thời gian tác dụng của áp lực thang de

S: Xung lượng toàn phần của áp lực tại điềm đang xét

A: Chiễu dài của vùng nên (bước sóng xung kích)

Biểu đồ sóng xung kích gồm các ving áp lực thang dư dương (vùng.

nén) và âm (vùng nở) Chiều dai vùng nén rất bé so với chiều dai vùng nở.

“Chiều dai vùng nén thưởng được gọi là bước sóng xung kích A Thời gian tác

dung của áp lực thang dư gọi là chu kỳ của sóng, được ký hiệu là t

Trong các vụ nỗ với khối lượng chất nỗ lớn thi áp lực của sóng nỗ sẽ

cảng nhiều chu kỳ tat nhanh với những đợt nén, nở nối tiếp nhau (hình 2.3).

Trang 29

La vin The2 Chuyên ngành: Xây dmg ông Hinh ty

Trong tính toán thường người ta chỉ chú ý đến 2 đợt nén nở đầu vì biên độ áp lực ở vùng này lớn hơn các vùng sau rat nk

Hinh 2.3 - Ap lực của sóng nổ theo thời gian

AP: Áp lực thăng die đầu sóng.

1: Thôi gian tác dụng của áp lực thang de

1: Thời gian tác dung của vùng nén

+: Thời gian tác dung của ving nở

Tuy thời gian tác dụng của vùng nở dai hon nhiều so với thời gian tác dụng của vùng nén (t¿ >> ty") nhưng vì áp lực nén lớn hơn rất nhiễu so với vũng nở (Ap,’ >> p) Cho nên nói chung áp lực nén gây tác hại nhiều hơn cả.

Càng xa trung tâm nô thi áp lực tại đầu sóng cảng giảm Tại các vùng rất xa thi sóng xung kích chuyển thành sóng truyền âm [9]

2.1.3 - Sự hình thành sóng nỗ địa chấn

Để nghiên cứu vấn dé này ta giả thiết rằng môi trường nỗ phá là hoàn toàn dan hồi, tục bao gồm các phân tử liên kết chặt chẽ với nhau Lúc

bình thường mỗi phân tử ở vị trí cân bằng bên Khi nỗ phá bao thuốc nổ, năng

lượng của thuốc nỗ truyền ra môi trường xung quanh Lúc đầu, phân tử A.

cạnh bao thuốckhỏi vị

šp nhận một phan năng lượng của bao thuốc dich chuyển í cân bằng Vì các phần tử liên kết chặt chẽ với nhau nên phan tử B (cạnh phần từ A) một mặt kéo phan tử A vé vị trí cân bằng, nhưng do quán tính, phần tử A lại chuyển động quá vị trí cân bằng và rồi lại được kéo lên nhờ lực liên kết Kết quả là phần tir A dao động quanh vị trí cân bằng Mặt khác,

Trang 30

La vin The2» Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty

ban thân phần tử B cũng bị năng lượng thuốc nỗ kích động và do đó phan tir B cũng dao động Hiện tượng vẫn tiếp tục xảy ra với các phần tử tiếp tục tạo.

thành những dao động lan truyền trong môi trường Những dao động lan

truyền trong môi trường đản hồi do tác động của năng lượng thuốc nô gọi là sóng nỗ địa chắn.

Cảng xa trung tâm nổ năng lượng thuốc nỗ cảng giảm (Do mất dan năng lượng để tạo dao động), do đó cing truyền xa biên độ sóng cảng giảm.

Vi giữa các phần tử của môi trường tồn tại ma sát nên dao động của mỗi

phần tử là dao động tit dẫn theo thời gian Sự yếu din của sóng khi lan truyền ra xa và sự tit dần theo thời gian của dao động của mỗi phan tử được biểu diễn

Hình 2.4 - Sự yếu dầu của sóng khi lan truyền ra xa

X~ Độ dời của phần tứ giao động Y~ Phương truyền sing Người ta gọi bao thuốc nỗ gây kích động là nguồn sóng, phương truyền.

sóng là tia sóng Không gian mà sóng truyền qua gọi là trường sóng.

2.1.4 - Phân loại song

Dya vào cách truyền sóng người ta chia ra các loại như sau:

Trang 31

2.14.1 - Sống ngang

Song ngang là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường,vuông góc với tia sóng.

2.1.4.2 - Sống dọc

Sóng dọc là sóng mi phương dao động của các phần tử môi trường trùng với phương truyền sóng.

2.1.4.3 - Sông mặt role

Sống role là sóng thường xuất hiện trên mặt thoáng của môi trường Khi

chịu tác dung của sóng này, các phần tử đồng thời thực hiện cả dao động dọc

và dao động ngang Quý tích những điểm trong trường sóng mà ở đó các daođộng có cùng giá trị pha (nghĩa là những điểm có trùng trạng thái dao động)được gọi là mặt sóng Giới hạn giữa phan môi trường mà sóng đã truyền qua

và phần môi trường chưa bị kích động gọi là mặt đầu sóng Ứng với những giá

trị pha khác nhau ta có họ các mặt sóng khác nhau, Đồi với môi trường đồng

chất và đẳng hướng mặt đầu sóng là mặt cầu, có tâm ở nguồn sóng Nếu

nguồn sóng ở rất xa phần môi trường mà ta đang khảo sát thì mặt sóng là

những mặt phẳng song song thẳng góc với tỉa sóng,

Hình 2.5 - Sóng cầu và sóng phẳng.

a) Sóng cau b) Sóng phẳng

1 - Neudn sóng 3 - Mặt sóng 3-Tia sóng "Đặc trưng cho sự lan truyền sóng là vận tốc lan truyền sóng, chu kỳ và

tần số của sóng lan truyền.

Trang 32

La vin The 31 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty

2.1.5 - Vận tốc lan truyền sóng:

sóng là quãng đường mà sóng truyền được sau mỗi

Vận tốc lan truyi

đơn vị thời gian Trong lý thuyết đàn hỏi, người ta đã chứng minh được vận

tốc lan truyền sóng như sau [9]

at: Là hệ số đàn hỏi, phụ thuộc vào môi trường.

Là suất đàn hồi của môi trường.

p: Khối lượng riêng của môi trường.

G: Sudt trượi của môi trường

&: Hệ số t lệ; mz Khối lượng tổng cộng của các phần nề

+ Hệ số cản của môi trường.

Trang 33

Người ta đã thiết lập được phương trình vi phân của dao động tắt dẫn như

pH +05 63)

Khi @ > thì nghiệm của phương trinh (1-6) có dang [9]X= age" x e0s(ot + @) 28)

‘Néu đặt (biên độ dao động) A = au x ¢% thì rõ rằng biên độ dao động giảm dan theo quy luật ham số mũ.

Trong thực tế, khi năng lượng thuốc nỗ truyền ra môi trường xung quanh thì môi trường sẽ bj biến dang, nhưng không phải l biến dạng đản hồi.

a Coxlotte) 2,0"

CoS Ks

Hình 2.6- Đô th biên độ của sóng nổ theo thời giam

“Xết sự nỗ của bao thị rất sâu trong đất đá khi nỗ phá bao thuốcthì môi trường xung quanh được chia làmvũng như sau

2.1.6.1 - Ving gần tâm nổ

Bao gồm vùng phân nén và phân vùng phá hoại:

+ Phân vùng nén

Trang 34

La vin The 33 Chuyên ngành: Xây dmg ông Hinh ty

Hinh 2.7 - Các vùng ảnh hưởng khi nỗ min

1 - Vùng gân tâm nỗ (vàng biến dang lớn) 2 - Vùng trung gian (vùng biển dang đàn - dẻo)

3 - Vùng xa tâm nổ (vùng biển dang đàn hài)

4- Hùng tink (vùng chưa bị kích động)

‘Tai vùng xa trung tâm môi trường hầu như biến dạng đản hồi vùng này kéo dài khoảng 100Rạ; đến 1000R„; |9],

2.1.6.4 - Viing tình

'Vùng tĩnh là vùng môi trường chưa bị kích động bởi sóng nỗ Các pha

tử môi trường ở trạng thái "tinh".

Trang 35

2.2 - ANH HUONG CUA MAT THOANG TỚI SÓNG NO DIA CHAN

Khi sóng nén do nỗ min dưới đất lan tới mặt thoáng thì đhuyền

động với tốc độ lớn hơn so với lúc sóng chưa lan tới mặt thoáng và lúc này sẽ

ih thành sóng xung kích có biên độ ngang cấp với biên độ của sóng tới Tại mặt thoáng các quá trình sẽ diễn biển theo những quy luật chung của sóng tạo

các sóng tới, sóng phân xa và sóng khúc xạ.

Phan lớn các loại dit đá có khả năng chịu ứng suất nén rất lớn nhưng dễ bị phá huỷ do tác dụng của sóng kéo dù có trị số rit nhỏ Do đó, ở vùng sát

liền mặt thoáng là khu vue bị phá huỷ mạnh nhất Trong các đợt nỗ nông tại đó tạo thành một hồ hình nón có kích thước R,, (bán kính) và Hạ (chiều sâu).

Bán kính của hỗ này được tinh theo công thức 2.11

Trang 36

Độ sâu của hố được tinh theo công thức 2.14.

Bằng suy luận lý thuyết và trên cơ sở cákết quả thực nghiệm Nhà cơhọc Xô viết G.Y.Pakropsky đã lập được công thức (2.15) có phạm vi ứngdụng rộng rãi

“Trong đó:

+: khối lượng riêng của đất đá (kg/m')

Tai các điểm ở vùng xa tâm nỗ (100Rạ; < R < 1000Rạ;) vận tốc của đất

ở mặt thoáng đặc biệt quan trọng và dùng làm cơ sở tính toán các dao động

cưỡng bức nén móng công trình vàcó th tính theo công thức của Cogobkut:

'y là khối lượng riêng của thuốc nỗ (kg/cm”) nổ Trotyl thi công thức có thể viết dưới dạng:

Vega =O emis) (2.20)

Công thức (2.20) có nhược điểm là không phân biệt sự khác nhau giữa

vận tốc hạt ở mặt thoáng và vận tốc hạt nằm sâu trong địa khối Con công thức (2.18) có hạn chế là chỉ tính được vận tốc hạt đắt đá ở mặt thoáng.

1g thức (2.21) sau đây sẽ khắc phục được nhược điểm của hai công,thức trên và được dùng phổ biến.

Trang 37

¬ Trong đó: - Ợ: khối lượng thuốc nỗ (kg)

Vj: vận tốc dao động (cm/s)

R: khoảng cách từ điểm tinh toán đến tâm nỗ (m)&: hệ số phụ thuộc vào di

toán tra theo bang 2.1

K,: hệ số phụ thuộc vào điều kiện địa chat tra bảng 2.2

kiện nỗ min và vị trí điểm tính

Bảng 2.1: Bảng quan hệ giữa e với điều kiện nổ min và vj trí công trình.

Diéu Kiện nỗ min và vị trí công trình

Nỗ toi trong diéu kiện mỏ lộ thiên, công trình nằm trên mặt | 1,0

'Nỗ min ngâm dưới đất 1523.0NO min văng 15:20

Nỗ min để làm vỡ vụn khi có mặt thoáng, 0708 Bang 2.2: Sự phụ thuộc vào điều kiện dia chat của hệ số K,.

Cắpđái —T 1 m Vv Vv

K 500 300 200 100 30 | 2.3 - XÁC ĐỊNH TÁC DONG CUA SÓNG NÓ \ PHA ĐÁ DEN SỰ ON ĐỊNH CUA CÁC CÔNG TRÌNH TRONG KHU VỰC VÀ VUNG LAN CAN

2.3.1 - Những quy luật tác dụng của vụ nỗ trong môi trường đất đá

“Thể năng của chất nỗ trong sau một thời gian vô cùng ngắn sẽ chuyển

thành động năng ma vật tải đó là các sản phẩm khí của vụ nỗ và sau khi có sự.

giãn nở chúng được biển thành công và các sóng kích động trong môi trường

Trang 38

xung quanh với đặc trưng khác nhau Phụ thuộc vào tốc độ phân huỷ của chất nổ, thời gian kích nỗ của các lượng thuốc lỗ khoan lớn thing đứng không quá

Do vậy khi sơ dé hoá sự tác dụng của một vụ nỗ dé gai quyết một số bai toán thực tế người ta xem xét sự kích nỗ như một quá trình túc thời.

New: Số mũ của đường đa biển của các sản phẩm khí của vụ nổ (độ lớn

của nó đối với các loại chất nỗ công nghiệp là 2 + 3, phụ thuộc vào mậtđộ và ác độ kích nỗ của chúng)

Ap lực trung bình của của sản phẩm khí nỗ trong buồng min nhỏ hơn 2 lần áp lực kích nổ Thông thường thi áp lực của sản phẩm khí nỗ đạt tới hằng

nghìn và hàng trăm nghìn Mpa, chẳng han đối với thuốc nỗ Amônit 6B, áp lực kích nỗ vượt nhiều lần so với giới hạn độ bền của môi trường đất đá [19]

Trang 39

“Các loại sản phẩm khí nỗ bị nén ép mạnh và nung nóng sau khi được,giãn nở, sẽ thực hiên một công cơ học để ép môi trường xung quanh, phá hoại

tinh liên tục của nó, dịch chuyển và đập vỡ nó Áp lực trong phần đá ở gin

trực iếp với tưởng của buồng nỗ (P,), khi chit nỗ lắp đầy nó tại ắt cả các mặt cắt, sẽ được áp lực trên mặt sóng kích nỗ và bởi tỷ số của độ cứng truyền âm.

Cy: Tác độ lan truyền của sóng đàn hồi đọc trong môi trường, mis Độ cứng truyền âm của các loại đá cứng p.C, được lấy xắp xi bằng độ lớn của p,u„.D¿ hoặc lớn hơn nó Những số liệu thực nghiệm đã khẳng định

điều đó, Căn cứ theo các số liệu đã được dẫn ra trong công trình của mốt số

nha nghiên cứu thi hệ số khúc xạ của áp lức sản phẩm khi nỗ vào môi trường, đối với các loại chất nỗ công nghiệp xap xi là 2; 1,5 va I trong các loại đá cứng có độ kiên cố, trơng ứng là loại kiên cố, loại trung bình và nhỏ.

Khi có sự tổn tại trong buồng min, xung quanh khối chất nỗ một khe không khí (trường hợp đặc trưng đối với chất nỗ tạo biên) thì sự truyền đạt áp

lực trở nên phức tạp Tuy vậy, đã có hàng loạt các số liệu chỉ ra rằng đổi với các loại đá cứng, các hệ số khúc xạ của áp lực vào đá cả trong trường hợp này

cũng nằm trong phạm vi 1+2.

Trang 40

2.3.1.2 - Tiêu chuẩn đánh giá tác động của trường sóng nỗ

Người ta đã thu được nhiều kết quả đo cường độ của trường sóng một

vụ nỗ, thông số được đo nhiều nhát là tốc độ chuyền dich của môi trường V.

Bang thực nghiệm M.A Xađôvxki đã xác lập được rằng có thé tính toán được thông số nay trong sự phu thuộc vào khoảng cách đến lượng thuốc né theo

một công thức dang luỹ thừa [19]

vik (2.25)Trong đó:

R Khoảng cách tương đổi (tink theo các đường kính quả min) từ lượng thuốc nổ tới điểm được xét

yt Hệ số hiệu dụng của sự tdt din của tốc độ dịch chuyển cùng với

khoảng cách; cụ thé là đối với các sóng nén, trong đới tạo khe nút ở

gn biên giới ngoài của nó và đối với các sóng khối trong đới các biến dang din hồi thi độ lớn của hệ số tit dẫn xấp xi bằng 2 (theo

Người ta chuyển đổi tốc độ dich chuyên của môi trường sóng ứng suất

hướng tâm trong sóng theo công thức:

o.= pew (2.26)Trong đó:

c: Tắc độ lan truyền của sống mà trong các phạm vi của đới tạo khe

itt, nó xấp xi với tốc độ của sóng dan hồi đọc trong môi trường đó; còn trong

đới các dạng dan hồi thì nó bằng tốc độ của sóng dan hỏi đọc, m/s.

Với sự tính các tính chất của môi trường, người ta xác định được ứng suất tiếp xúc:

Trong đó: ys Hệ số Poát - xông đối với đá.