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
Trang 1BO 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 2BỘ 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 3La văn Thạc kỹ thật Chuyên ngành: Xây dụng công ình hay
MỤC Danh mục Trang
3 - Phương pháp nghiên cứu
.4- Những vấn đề cần giải quy 5 - 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 81.1- TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ NO MÌN 8
1.1.1 - Khái quát về công nghệ nỗ min 8 1.1.2 - 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 131.1.2.3 - Theo đối tượng can phá vo 21.2 - TĨNH HÌNH UNG DUNG VA MOT SỐ VAN DE LIEN
QUAN 2
1.2.1 - Nồ min khai thác đá 21 1.2.2 - Nồ min dio móng công trình thủy lợi 2
1.2.3 - N6 min định hướng đắp đập 2
1.2.4 - Một số ứng dụng khác 231.2.5 - Những vấn để tổn tại 23
Trang 4La văn Thạc kỹ thật 3 Chuyên ngành: Xây dụng công ình hay
CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẺ SÓNG NÓ KHI NÓ
MIN PHA ĐÁ 252.1 - MOT SỐ KHÁI NIỆM VE LÝ THUYET NO 25
2.1.1 - Sông nỗ 25 2.1.2 - Sông nỗ xung kích 25
2.1.3 - Sự hình thành sóng nỗ địa chắn 28
2.1.4 - Phân loại sóng 29 2.1.5 - Vận tốc lan truyền sóng, 31 2.1.6 - Chu kỳ và tin
2.2 - ANH HUONG CUA MAT THOANG TỚI SONG NO DIA
CHAN 372.3 - 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 392.3.1 - 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 452.3.2.2 - Ap lực và vận tắc hạt môi trường khi nỗ trong đắt da 482.3.3 ~ Thiết kế nỗ min đào móng công trình 52
2.3.3 - Các chỉ tiêu ôn định của công trình 7 2.3.3.1 - Vận tốc giới han sr
2.3.3.2 - Ấp lực của sống nổ cho pháp 582.3.3.3 - Khoảng cách an toàn về sóng nỗ địa chắn 582.3.3.4 - Khoảng cách an toàn về sóng xung kích 60
Trang 5La 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 733.4.3 - Phương pháp nỗ min tạo viền 80CHƯƠNG 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 823.1 - GIỚI THIEU VE CÔNG TRINH 82
3.1.1 - Vi tri công trình 82 3.1.2 - Quy mô công trình 82
3.1.3 - Mô ta so đỗ công trình va sơ dé bài toán 843.2 - 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 $8 3.2.1.2 - Biện pháp ngăn ngừa tác động của sóng nổ % 3.2.2 - Chọn giải pháp nỗ min 98
KET LUẬN VA KIEN NGHỊ 101Kết luận 101
Kiến nghị 102
Trang 6La vin The 5 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 ứng dụng 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 thi công tiên tiến, có thể tăng nhanh được độ thi công, giảm nhẹ, tiết kiệm sức Jao 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 thicông 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 nứttường, 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 7La vin The 6 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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 nhàmáy thủy điện Nam Giê, đảnh gid xác định tác động của nó đến sự én địnhcủa toa nhà 5 ting - Khu quản lý di tích Sơn Động tính Lai Châu là rit cầnthiết 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 ti
thủy 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 củasóng nổ min phá đá đến độ bền của kết cấu công trình Trên cơ sở tổng hopcác kết quả nghiên cứư để xuất được giải pháp nổ min, tính toán xác địnhđược 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 nỗmin dao hố móng nhà máy thủy điện Nam Giê đến sự dn định của tòa nhà 5ting - Khu quản lý di tích Sơn Động tỉnh Lai Châu
3- Phương pháp nghiên cứu
khoa học Suru 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 8La vin The 7 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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 minphá 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 trong khu 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 nghệ
nỗ 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 nhàmáy 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 9Luận 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 MIN1.1 - 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 đượccon người sử dụng từ cách đây hằng nghìn năm nhằm phục vụ các mục dichkhác 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 rathuốc 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 làOnxen 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 dụng cho tới ngày nay.
Để điều khiển và khống chế thuốc nổ, người ta đã chế tạo ra cácphương tiện gây nỗ như mỗi lửa điện, dây cháy chậm (1831) và day nỗ (1879)
Wee
Đáp ứng nhu cầu của sy phát triển nền công nghiệp của các nước, hangloạt loại thuốc nỗ và phương tiện gây nổ đã được tìm kiếm, chế tạo và sản
suất,
Năm 1884 người Pháp đã sản suất thuốc nỗ Amônit có thành phần 85%
Nitrôtamôn +12% Đimitronaphtalin + 3% Trinitônaphtalin Đến năm 1954người Mỹ phát minh ra thuốc nỗ Anfo và phát triển nhanh chồng ra toàn thé
Trang 10La vin The 9 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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 làmđông 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 thuốcnày chỉ tốt trong lỗ khoan có đường kính lớn hơn 80mm, tính én định khôngcao, 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 đượcphát 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 loạithuốc 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 vàmang 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 11La vin The 10 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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 phứctạp, 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 hưhại 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 12La 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 lỗkhoan có đường kính lớn hơn 60mm và chiều sâu lớn hơn 2m
DAA
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 13La vin The 2 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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 nhằmđiều chinh mức độ đập vỡ dat đá và phù hợp với từng điều kiện địa hình, địachat 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 quahai 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 đátăng 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 vàmềm) 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 tíchnhất 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 chấtlượng đập vỡ hơn so với lượng thuốc nỗ liên tục do vùng đập vỡ điều chỉnh
Trang 14La vin The B Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
được tăng lên Thông thường lượng thuốc nỗ được phân vào phần khó nỗ nhấttrong 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 củaViện sĩ N.V.Mennhicốp và Tiến sĩ LN Martrencoo thì nổ min phân đoạnkhông 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
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 dụngrất 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 15La vin The 14 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
Về bản chất quá trình phá vỡ khi nỗ min vi sai có rất nhiều tác gianghiên cứu, có nhiều quan điểm xung quanh van dé nay, nhưng chung quy cáctác 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 vàđợt 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 16La 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 dịchchuyển 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 đổi
từ 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 17La vin The 16 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 thìkết 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 18La vin The 7 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
"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 nhưmột 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 xalượng 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 đặnthi khi nỗ hai lỗ khoan gin nhau, thể tích đất đá được phá vỡ tăng lên Đối với
Trang 19La vin The 1s 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
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 vođất 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 20La vin The 19 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
Hinh 1.6 - Sơ đồ chuẩn bị nỗ ting khi sử dụng lỗ khoan trung gian1~ 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 sửdụng 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 21La vin The 20 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
Khi tiến hành nỗ min lỗ khoan lớn, nỗ min buồng hoặc lý do kỹ thuậtnào 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 kínhtrung 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 triểnđầy 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 biêngiới khé đảo theo ý mong muốn
~ Phương pháp nổ tạo viền sau: Theo phương pháp này, đất đá đượcphá 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 đượcnạp 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 22La vin The 21 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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 trongxây dựng nói chung và trong xây dựng thuỷ lợi nói riêng rất phát triển Việcthí 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 chođập đá dé, kẻ đá ngăn dòng thì thành phần cấp phối đá sau né min phải thoảmãn yêu cầu của đập đá dé hay kè đá ngăn dong Mặt khác kích thước củađồng 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 phươngpháp 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 biệnpháp khoan nỗ để đào móng cũng có những yêu cầu đặc biệt khác nổ khaithác, làm đường, san mặt bằng
Trang 23La vin The 2 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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 vv
1.2.3 - 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 như
là 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 đãlàm 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 ởcông 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 đượctiến 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 24La vin The 23 Chuyện ngành Xây dựng cộng tình hay
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]
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 hamthuỷ 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 khác thời 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 cáchhợp 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 25La 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 tinh toán 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 26La vin The 25 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 củathuốc nỗ gây ra gọi là sóng nổ Sóng nỗ lan truyền trong không khí gọi làxóng 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 nởcủa 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 mộtkhoảng 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 phụthuộc 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 thờigian 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 đầusóng xung kích Nếu chỉ có mật độ và nhiệt độ bị gián đoạn thì mặt gián đoạnnày gọi là sóng dừng Nhiệm vụ chủ yếu của lý thuyết nỗ là nghiên cứuchuyển động không dừng của chất lỏng (theo nghĩa rộng) ở khoảng giữa hai
Trang 27La vin The 26 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty
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 huỷ hoàn toàn, áp lực lớn và nhiệt độ cao Khu vực 2 là vùng môi trường đã bị kích 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 nổ
Khu vực 2— Vũng môi trường bị kich động
Khu 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, chuyểnđộng trong không gian với tốc độ êu âm và không phụ thuộc vào các loại môi
trường và loại thuốc nỗ
Trang 28La vin The 2 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty
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 bị kích động
Tính chất định tính của sự thay đổi áp lực tại sóng xung kích có thé
biểu diễn như hình 2.2
ar,
ving 8 Ymca g
ar
8 t
=—=—
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 29La vin The 2 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 áplực 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 tácdụng của vùng nén (t¿ >> ty") nhưng vì áp lực nén lớn hơn rất nhiễu so vớivũng 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 hoàntoàn 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 thuốc
khỏi 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 quántính, 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 30La vin The 2» 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 làsóng nỗ địa chắn
Cảng xa trung tâm nổ năng lượng thuốc nỗ cảng giảm (Do mất dannăng 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 singNgười 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 31La vin The 30 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty
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 dao động 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 32La 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 33La vin The 32 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty
Người ta đã thiết lập được phương trình vi phân của dao động tắt dẫn như
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 thuốc thì môi trường xung quanh được chia làm vũng như sau
2.1.6.1 - Ving gần tâm nổ
Bao gồm vùng phân nén và phân vùng phá hoại:
+ Phân vùng nén
Trang 34La 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 nàykéo 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 35La vin The 3 Chuyên ngành: Xây dmg ông Hinh ty
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 đ huyền
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 Tạimặt 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
R= mH O4 +060") G1) Trong đó:
m: hệ số đặc trưng cho loại đất dé
.8+0,085.N' 2.12) N: chỉ số độ bền của đắt đá (A 16) theo tiêu chuẩn EHB của Liên X6 (cit)
1H: chiều sâu của khối thuốc nỗ
(2.13)
@.14)
“Trong đó: (2.15)
Trang 36La vin The 35 Chuyên ngành: Xây dmg ông Hinh ty
Độ sâu của hố được tinh theo công thức 2.14
2R.—H
Bằng suy luận lý thuyết và trên cơ sở cá kết quả thực nghiệm Nhà cơ học Xô viết G.Y.Pakropsky đã lập được công thức (2.15) có phạm vi ứng dụng rộng rãi
Q.17)
“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)
or
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 côngthức (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 37La vin The 36 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty
¬
Trong đó: - Ợ: khối lượng thuốc nỗ (kg)
Vj: vận tốc dao động (cm/s)
G20)
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
đất
'Nỗ min ngâm dưới đất 1523.0
NO 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 VUNGLAN 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 38La vin The 37 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty
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
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 mật
P: Áp lực của sản phẩm khí nỗ
V: Thể tich của sản phẩm khí nổ
+- là số mũ, bằng nụ, khi P > 2.102Mpa và bằng 3⁄4 khi có áp lực nhỏ
hơn
Trang 39La vin The 38 Chuyên ngành: Xây dợng ông Hinh ty
“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 mặtcắt, 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 độlớn 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 đácứng 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 khekhông 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 vớicác 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 40La vin The 39 Chuyên ngành: Xây dmg ông Hinh ty
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) từlượng 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 biếndang din hồi thi độ lớn của hệ số tit dẫn xấp xi bằng 2 (theo
A.E.Adarcôvich)
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 đượcứng suất tiếp xúc:
@27)
Trong đó: ys Hệ số Poát - xông đối với đá
