Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng về chấn động khi nổ mìn và các giải pháp ngăn ngừa các ảnh hưởng bất lợi

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây đựng công trình thu với dé tài“Nghiên cứu ảnh hưởng về chắn động khi nỗ min và các giải pháp ngănngừn các ảnh hưởng bắt lợi” được hoàn thản với sự quan

Phạm Thế Nam

NGHIÊN CUU ANH HUONG VE CHAN ĐỘNG KHI NO MIN VA

CÁC GIẢI PHAP NGAN NGUA CAC ANH HUONG BAT LỢI

LUẬN VAN THẠC SĨ

Hà Nội - 2011

NGHIÊN CỨU ANH HUONG VE CHAN DONG KHI NÓ MIN VÀ.

|AIl PHÁP NGAN NGỪA ANH HUONG BAT LỢI

LUẬN VAN THẠC SĨNgười hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Văn Vịnh

Hà Nội - 2011

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây đựng công trình thu) với dé tài

“Nghiên cứu ảnh hưởng về chắn động khi nỗ min và các giải pháp ngănngừn các ảnh hưởng bắt lợi” được hoàn thản với sự quan tâm và giáp đỡ

lận tình của quỹ thay cô giáo trong Khoa công trình, BG môn công nghệ và

quản lý xây dựng, cán bộ trường Đại học thuỷ lợi, cùng các đồng nghiệp và

bạn bè

Tác giả xin chân thành cảm ơn quý cơ quan, quý thy cô, đằng nghiệp

a tạo diều kiện cho tác giả có cơ hội được học tập, trau đài, nâng cao kiến

thức trong suất thôi gian vita qua

Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thay giáo Phógiáo su» Tiên sĩ Bài Văn Vịnh đã dành nhiều tam huyế,, hết lòng đu đắcgiúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện để tác giả vượt qua các trở ngại hoàn

thành luận văn

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các đơn vi, cá nhân đã cho pháp sie

dung tài liệu đã công bé dé luận văn này hoàn thành được tốt hơn

Với thời gian và trình độ có hạn, luận văn không thé tránh khỏi những

thiểu sói Kính mong quý thầy cô, quý đẳng nghiệp và bạn bè góp ý xây dung

dé tác giả có thể tiếp tục học tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2011

Tác giả

Phạm Thể Nam

2 Mục đích của để tài

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4 Kết quả dự kiến đạt được

5 Những vấn dé cần giải quyết của luận văn

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÔNG TAC NO MÌN TRONG XÂY

DUNG THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN °

1.1 Tổng quan về công tác nỗ min 9 1.2 Các phương pháp nỗ min trong xây dựng thủy lợi ~ thủy điện 9

1.2.1 Phương pháp nỗ min lỗ nông 101.2.2 Phương pháp nổ min lỗ sâu : so 01.2.3 Né min khối thuốc tập trung 121.23.1 Phương pháp nỗ min bầu 121.2.3.2 Phương pháp nỗ min buồng (hằm), 12

1.2.3.3 Phương pháp nỗ min ốp „I31.2.4 Phương pháp nỗ mìn vi sai 141.2.5 Phương pháp nỗ min tạo vin „14

1.2.6 Phương pháp nổ min phân đoạn không khí —

1.3 Tình hình ứng dụng và một số vấn đề liên quan về công nghệ nỗ min 1ó

1.3.1 Ứng dụng công nghệ nỗ mìn „16

1.3.2 Các phương pháp nỗ min đã được áp dụng để thi công các công

1 1.3.2.1 Né min khai thác đá và đảo móng công trình thuỷ lợi 1 trình thuỷ lợi - thuỷ điện ở Việt Nam

1.3.2.3 N6 min để đảo kênh ¬.- 20

HUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VE CHAN BONG KHI NÓ MÌN 232.1 Một số khái niệm về lý thuyết nd 23

3.1.1 Sông nỗ 23 2.1.2 Xác định tác động của sóng nỗ min phá đá đến sự én định của cá công trình trong khu vực và vùng lân cận 25

2.1.2.1, Ap lực của sản phẩm kích nỗ - 26,

2.1.2.2 Tiêu chuẩn đánh giá tác động của trường sóng nổ 27

2.2 Xác định tác động của sóng nỗ đến độ bền công trình 31

2.2.1 Ap lực sóng xung kích tại một điểm trong không gian 31

2.2.2 Ap lực và vận tốc hạt môi trường khi né trong đất đ 34

é 39

2.3.1 Khoảng cách an toàn về sóng xung kí 39 2.3.2 Khoảng cách an toàn vị 41 2.3.3 Khoảng cách an toàn về sat lở 4“

2.4, Các trường hop cin thiết phải giảm chấn động và các biện pháp ngănngừa để giảm thiệt hại ở mức thấp nhất nhằm đạt được hiệu quả tối ưu khi

nổ min, 43

24.1 trường hợp cần thiết phải giảm chắn động do nỗ min 42.4.2 Các biện pháp ngăn ngừa để giảm thiệt hại ở mức độ thấp nhất

nhằm đạt được hiệu quả tối ưu khi nỗ mìn 43

2.4.2.1, Phương pháp tạo màng ngăn sóng địa chắn 4 2.4.3.2 Phương pháp dùng hào dé làm giảm địa chắn odd 2.4.2.3, Phương pháp dùng lớp đá nát vụn dé làm giảm địa chắn 46

2.42.4, Phương pháp tạ ra khe mit hoàn chỉnh đề làm màng ngăn địa

chan (Phương pháp nỗ min tạo viễn) 48

2.4.2.5 Phương pháp giảm tác dụng địa chắn của sóng nỗ bằng nỗ min

vi sai oe 54

2.4.3 Những nhân tổ ảnh hướng đến sóng chấn động khi nỗ mìn 56

2.4.3.1, Ảnh hưởng của đặc tinh cơ lý của đá đến sóng chấn động khi

nỗ min 56

2.4.3.2 Ảnh hưởng của địa chat đến sóng chắn động khi nỗ mìn 572.4.4 Các phường pháp nỗ min trong thi công đường him 58CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NGAN NGUA VAGIAM CHAN ĐỘNG KHI NÓ MIN THI CONG CUA VÀO TUYNEL DANNƯỚC VÀO NHÀ MAY THỦY ĐIỆN THUỘC TIỂU DỰ ÁN CONGTRINH DAU MỖI HO CHUA NƯỚC NGÀN TƯƠI, TINH HÀ TĨNH

3.1.Gi thiệu về công trình : : 59

3.1.1 Phạm vi công trình va đặc điểm địa bản xây dựng, — 59 3.1.3 Đặc điểm địa chất

3.1.4 Đặc điểm địa chất thuỷ văn sessee 63

3.1.5 Tóm tắt đặc điểm và thông số chính của công trình lấy nước số 163

3.1.6 Vị trí công trí công trình, 65 3.2 Nghĩ cứu, lựa chọn giải pháp ngăn ngừa và giảm chấn động do nỗ

min khi thi công cửa vào tuynel dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện (thuộc

Tiểu dự án công trình đầu mỗi hỗ chứa nước Ngàn Truc, tinh Hà Tĩnh) 693.2.1 Lựa chọn giải pháp khoan nỗ dé ngăn ngừa và giảm chấn động khi

thi công cửa vào TNI 69

3.2.2 Giải pháp ngăn ngừa ảnh hưởng chắn động khi thi công cửa vào

tuynel TNI dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện bằng phương pháp nỗ min

70

3.2.2.1 Các thông số phục vụ tính toán 703.2.2.2 Thiết kế khoan - nổ min, 70

3.2.2.3 Thi công khoan nỗ min 81

3.3 Đánh giá kết quả dat được 83CHƯƠNG 4: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 4

4.1, Những kết quả dat được của luận văn 844.2 Phương hướng tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng, 84TÀI LIEU THAM KHÁI

Tiếng Viet : _ : 86

86

Hình 1-1: Sơ đồ bố trí nỗ min lỗ nông khi dio theo bậc thang 10Tình 1-2: N6 min lỗ sâu "

Hình 1-3: Sơ đồ nỗ min bầu 12

Hình 1-4: Sơ đồ bố trí nỗ min buồng 13Hình 1-5: Sơ đồ bé trí nỗ min ốp phá đá mé côi l3Hình 1-6; Sơ đồ cầu tạo nỗ min tạo viễn «on IS

Hình 2-1: Các giai đoạn tương tác thuốc nỗ trong đất đá, 25

Tình 2-2: Sơ đồ áp lực nỗ trên không 33 Hình 2-3: Sơ đồ tính toán mức độ giảm chắn của hào —

Hình 2-4: Sơ đồ màng ngăn sóng địa chắn cấu tạo bởi mặt tiếp xúc giữa lớp

đã nát vụn và khối đá nguyên thể 47

Hình 2-5: Sơ đồ tác dụng tương hỗ khi nỗ các lỗ min tạo viền no 50)

Hình 3-1: Vị trí công trình hỗ chứa nước Ngàn Trười so 6SHình 3-2: Mặt bằng bổ trí cửa vào tuyến tuynel TN1 65Hình 3-3: Cắt đọc tuyến tuynel TNL 65

Hình 3-4: Mặt cắt tinh toán khoan nỗ min se cowl

Hình 3-5: Bồ tri các lỗ min với gương đảo bậc trên 78

Hình 3-6: Bồ trí các lỗ min với gương đào bậc dưới 80Hình 3-7: Bồ trí các lỗ min cho toàn mặt cắt 80

Hình 3-8: Cấu tao bao thuốc nỗ viễn 82

Bảng 2-1: Trị số K, và K, ghi cho một vài loại đất đá 36Bảng 2-2: Sự phụ thuộc vio độ sâu đặt thuốc (H) của hệ số F 37Bang 2-3: Sy phụ thuộc của p, K va van tốc truyền âm trong các loại đất đá 38

Bang 2-4: Trị số của hệ số Ky dùng để tính toán khoảng cách an toàn theo tác

dụng của sóng xung kích 40

Bảng 2-5: Bảng xác định giá trị của hệ số a sess soeBảng 2-6: Bảng xác định giá trị của hệ số K, 41Bang 3-1: Chỉ tiêu của các lớp đất nền và đới phong hoá hoàn toàn 62

Bang 3-2: Các thông số cơ bản của him tuy nel số 1 - 64

Bang 3-3: Độ chính xác tính toán mật độ nạp thuốc né của lỗ min viễn 72

Bảng 3-4: Độ chính xác tinh toán khoảng cách của 2 lỗ min viền kể nhau 73

Bang 3-5: Đặc tính gương đào bậc trên n Bảng 3-6: Đặc tính gương đảo bậc đưới

MỞ BAUTên dé tài “Nghiên cứu ảnh hưởng về chin động ki nỗ min và các giảipháp ngăn ngừa các ảnh hướng bat lợi"

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ nỗ min thi công công trình thuỷ lợi với quy mô vừa và lớn ở Việt Nam cũng như trên thé giới đã thể hiện các ưu

điểm vượt trội so với các biện pháp thi công khác, đặc biệt là day nhanh tiến

độ thi công và it bị ảnh hướng bởi điều kiện thời tiế Công nghệ nỗ min đã vàđang được ứng dụng rất rộng rãi Tuy nhiên, các yếu tổ tiêu cực do nỗ min likhông tránh khỏi như gây ảnh hưởng đến công trình lân cận, đặc biệt là chấn

động do nỗ min.

Ảnh hưởng của chin động do nỗ min có thé kể đến khi nỗ min khai thác

đá làm rạn nứt nha dân gần khu vực nỗ Né min thi công công trình thuỷ di

lâm ảnh hưởng tới các công trình khác, ví dụ như nỗ min ở công trình thuỷ

điện Nam Toong ngày 25/12/2010 đã gây sat lở dat, đá vai lắp 1 trong 3 tổ máy của thuỷ điện Sử Phan 2 (tinh Lao Cai) và ảnh hưởng tới môi trường Nỗ min thi công kênh thoát lũ thuộc dự án Dự án Fomosa (tinh Hà Tĩnh) đã gây

ảnh hưởng đến hàng trăm hộ dân và Lim rạn nứt ít nhất 9 ngôi nhà dân vw Việc nghiên cứu về chấn động do nổ min là rất cần thiết và mang tính

bách Nhằm đưa ra các biện pháp ngăn ngừa và giảm thi ảnh hưởng bất lợi do chắn động đến

2 Mục đích của đề tài

ic hạng mục công trình va các công trình lân cận.

a) Nghiên cứu chắn động trong các trường hợp nổ min khác nhau, từ đó tìm ra các giải pháp nâng cao hiệu quả nổ min trong xây dựng thủy lợi ~ thủy điện và ngăn ngừa các ảnh hưởng bắt lợi do chắn động khi nỗ min gây ravà áp

dụng cụ thể khi nỗ min trong thí công cửa vào tuynel dẫn nước vào nhà máy,

thuỷ điện thuộc Tiểu dự án công trình đầu môi hồ chứa nước Ngàn Trươi, tỉnh.

Hà Tĩnh.

b) Ung dụng kết quả nghiên cứu cho các công trình tương tự

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu, nghiên cứu lý thuyết về chấn

động khi nỗ min và đưa ra giải pháp ngăn ngừa nhằm giảm tối da ảnh hưởng

của nó tới công trình xây dựng và các công trình lân cận khác

4, Kết qua dự kiến đạt được

a) Đưa ra biện pháp ngăn ngừa đẻ giảm thiểu ảnh hưởng của chan độngkhi nỗ min nhằm đảm bảo chất lượng thi công công trình và giảm thiệt hại

cho công trình lân cận

b) Ap dụng cụ thể nghiên cứu về chấn động do nỗ min khi thi công cửa

c Tiểu dự án công ti

vào tuynel dẫn nước vào nha máy thuỷ điện thud

hồ chứa nước Ngàn Trươi, tinh Hà Tĩnh, từ đó đưa ra các giải pháp nd

phá hợp lý

5 Những vấn đề cần giải quyết của luận văn

Nghiên cứu về chắn động khi ứng dụng công nghệ nỗ min dé thi công.tông trình thuỷ lợi - thuỷ điện ở Việt Nam nhằm đưa ra các giải pháp ngăn.ngửa tối da các thiệt hại về vật chất và con người và áp dụng cụ thé khi nỗ

min thi ing cửa vào tuynel din nước vào nhà máy thuỷ điện thuộc Tiểu dự.

án công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn Trươi, tỉnh Hà Tĩnh

CHUONG 1: TONG QUAN VE CÔNG TÁC NO MIN TRONG XÂY

DUNG THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN

1.1 Tổng quan về công tác nỗ mìn

Trong xây dựng thủy lợi, nỗ min đã được nghiên cứu ứng dụng để khaithác vật liệu, dio móng công trình, đảo kênh, dip đập, chặn ding, đảo các

đường him thủy công, phá dỡ kết cấu cũ v.v và đã khẳng định được tính tu

việt của nó trong thực tế mà cá thi công cơ giới không đáp ứng được.

Ở nước ta, việc ứng dụng nỗ min để đảo hồ móng công trình thủy lợi đã

được phát triển và đạt nhiều tién bộ trong những năm gan đây Tuy nhiên, từ.thực tế ứng dụng nô min tại nhiều công trình ở nước ta đã bộc lộ nhứng điểmcòn yếu kém về trình độ hiểu biết kỹ thuật nd min đảo móng công trình, nổ.min định hướng, về công tác quản lý kỹ thuật tại hiện trường vv Điều đó

quả xấu đối với các công trình xây dựng như gây ra

những vết nứt ở đáy và mái hồ móng, lim bóc lớp xạt 16 hỗ móng, làm rạn

ứt, gây ảnh hưởng đến sự chịu lực kết cầu đối với các công trình lân cận, làmsai hình dạng và kích thước hé móng, làm mắt an toàn trong thi công, gây trở

ngại và làm chậm trễ tién độ thi công, làm tăng giá thinh công trình

Do vậy, việc nghiên cứu ứng dụng nỗ min cho các hạng mục khác nhau

trong xây dựng các công trình thủy lợi - thủy điện như đào hố móng công

hi trình, nỗ min định hướng, bảo vệ biên mái đảo v.v sao cho dat được

tiêu kinh tế kỹ thuật cao là yêu cầu rất quan trọng và cần thiết hiện nay.

1.2 Các phương pháp nỗ min trong xây dựng thủy lợi - thủy điện

Trong xây dựng thủy lợi ở nước ta, dé đào hồ móng công trình hoặc khai

thác đá im vật liệu xây dựng, đảo đường hằm Người ta đã sử dụng nhiều phương pháp nỗ min khác nhau tùy theo yêu cầu của nỗ min, tính chất và quy

mô của công trình, khả năng cung cấp thiết bị Các phương pháp cở bản đã

áp dụng như phương phấp nỗ min lỗ nông, nỗ min lỗ sâu, nỗ min vi sai, nỗ

min khối thuốc tập trung, nỗ min tạo viền trước,

1.2.1 Phương pháp nỗ min lỗ nông

Phương pháp này sử dụng bao thuốc được nạp trong lỗ khoan có đường

kính dy < 75cm và chiều sâu lỗ khoan Ly < Sm

Ui điểm của phương pháp: Phương pháp nỗ min lỗ nông được dùngrong rãi khi đảo đá lộ thiên và đảo ngẫm để khai thác vật liệu, dio hồ móngcông trình trong nền đá, đào đường him, đảo lớp bảo vị phá đá quá cỡ.

u với độ Bằng phương pháp này, cho phép chúng ta có thể đào những hỗ

it bj hư bại (Hình 1-1), chính xác cao, khối đá ở ngoài phạm vi thiết k

ấm

Hình 1 šơ đồ bố trí nỗ min lỗ nông khi đào theo bậc thang

Nhược điểm của phương pháp: Nb lỗ nông giá thành cao do tốn nhân

công, tốn thiết bị gây nổ, hiệu quả nỗ phá và năng suất của xe máy bốc xúc

xúc chậm.

thấp, tốc độ khoan né và bối

1.2.2 Phương pháp nổ min lễ sâu

Phương pháp nảy sử dụng bao thuốc có đường kính lỗ khoan d, >

lỗ khoan Ly > Sm Trong thực tế người ta có thể dùng các lỗ

b LỄ khoan đứng, nạp thuốc phân đoạn không khí

e Lễ khoan xiên, lắp bua có lưu đoạn không khí

1 Thuấc nỗ _ 2 Không khí 3 Bua

Ui điễn của phương pháp:

- Giá thảnh rẻ hơn so với nỗ min lỗ nông do các chỉ phi về khoan, thuốc

nỗ, thiết bị gây nỗ và nhân công thấp hon

- Thích hợp hơn với việc cơ giới hoá khâu bốc xúc và vận chuyển đá,

nhất là đối với các loại xe máy lớn.

Nhược điền của phương pháp:

~ Cần có thiết bị khoan lớn.

- Cỡ đá do nỗ phá lớn, nhiều đá quá cỡ

- Khả nang gây chấn động, nứt nẻ lớn Trong trường hợp can thiết phảichữa lại lớp bảo vệ có chiều dày lớn và việc bóc bỏ lớp đá ting bảo vệ saunày tương đối chậm va tốn kém

Trong xây dựng thuỷ lợi - thuỷ điện hiện nay, phương pháp nỗ min lỗ

sâu đã được dùng rit phổ biến đẻ dio kênh, đảo hỗ móng, khai thác vật liệu,

lâm đường và đảo các công trình ngằm có kích thước lớn

1.2.3 Né min khối thuốc tập trung

1.2.3.1 Phuong pháp né min bau

Thue chất của phương pháp này lả nỗ bao thuốc tập trung nạp trong bầu

được tạo ra ở đáy hồ khoan (Hình 1-3).

®ses || Ten

— xa 5

” » ø

Hình 1-3: Sơ đồ nỗ mìn bầu

a Nổ min bin b, Nồ min bau kiểu đốt tre e Né min bau độc lập

Ui điểm của phương pháp: Phương pháp này có thể nỗ được một khối

lượng lớn thuốc nô, đảm bao phá được nl đá Vì vậy giảm được công.tác khoan, tăng nhanh tốc độ thi công

Nhược điểm của phương pháp: Đá nỗ ra có kích thước không đều, có

nhiều đá quá cỡ, kỹ thuật tạo biu phức tap, bán kính vùng nứt né tạo ra khi nỗ

phá lớn hơn so với các phương pháp khác Phương pháp này được dùng trong

trường hợp đường cản chân ting lớn, đá nỗ ra không cẳn

1.2.3.2 Phương pháp nỗ min buéng (ham)

Phuong pháp này sử dụng bao thuốc tập trung và thường có khối lượng,

lớn từ vai tin đến hàng ngàn tin

” »

Hình 1-4: Sơ đồ bố trí nỗ min buồng

a Khi nạp thuốc bằng giéng đứng b Khi nạp thuốc bằng giống ngang

1 Giống đứng 2 Giống ngang 3 Thuốc nỗ

Ơùu điểm câu phương pháp: Phương pháp nỗ min buồng có thể nỗ phá

một khôi đá lớn, giảm nhẹ công tác khoan và có thé làm dat đá văng đi một cự

ly nhất định khi cần thiết,

Nhược điểm của phương pháp: Sinh ra nhiều đá quá cỡ, mặt khác bản

kính vùng nứt nẻ rat lớn, gây chắn động mạnh

Hiện nay nỗ min buông được dùng nhiều trong việc phá tơi đất đá khi

lâm đường, nỗ min định hướng đắp đập, đảo kênh,

1.2.3.3 Phương pháp nỗ min ấp

'Nổ min ốp thường ding bao thuốc tập trung đặt ở ngoài khối đá cần phá

vỡ Phương pháp này chủ yêu được dùng để phá đá mỗ côi, đá quá cỡ

Hình 1-5: Sơ đỗ bố trí nỗ min ốp pha đá mé côi

1 Thuốc nỗ 2 Day chay chim 3 Đẳtđẩpphủ 4 Đá mé côi

1.2.4 Phương pháp nỗ min vi sai

Thực chất của phương pháp nay là các bao thuốc được gây nỗ lần lượtsau một khoảng thời gian nhất định (tính bằng giây) Nhờ vậy hiệu quả

nỗ phá tăng lên do bao thuốc né trước tạo thêm mặt thoáng cho bao thuốc nổ.sau làm tăng thêm đao động dan hồi của bao thuốc nổ trước Mặt khác còn

‘gay sự lệch pha sóng chin động do nổ tạo ra, làm giảm biên độ sóng chấn động tức là làm giảm tác hại của chúng.

ít điểm của phương pháp:

- Đất đá được đập vỡ nhiều hơn, lượng đá quá cỡ giảm đi đáng kế

- Có thể dùng lưới lỗ khoan thưa hơn do đó giảm được số mét đài khoan

và tông lượng thuốc nỗ cần dùng

- Có thể văng tập trung đất đá thành từng đồng hoặc thành từng luồng,

bằng cách dùng các sơ đồ nỗ vi sai có hình thức khác nhau Do đó, lim tăng

hiệu quả của máy bốc xúc, giảm công tác don dep hiện trường, giảm tác dụng địa chấn, cho phép ta dùng vụ nỗ có quy mô lớn hơn để tăng tốc độ thỉ công.

1.2.5 Phương pháp nỗ mìn tạo viễn

Đặc điểm và nội dung của phương pháp này là dọc theo biên mái của hỗ

đào người ta khoan các lỗ song song với nhau Đường kinh lỗ thường dùng d,

= 60 + 85mm Khoảng cách giữa 2 lỗ mìn liền nhau thường lấy bằng 0,5 +

0,9m Thuốc né trong lỗ khoan được nạp theo hình thức phân đoạn không khí,bao gồm các thỏi thuốc thông thường có đường kính 28 + 32mm nạp cáchnhau 10 + 30cm (xem Hình 1-6) Sau khi nỗ sẽ tạo thành một rãnh hẹp đi quatat cả các lỗ khoan Đá ở trong phạm vi rãnh này bị nát vụn có tác dụng ngăn.cân sóng nỗ để bảo vệ khối da ở ngoài phạm vi khổi đảo Sau khi bốc xúc đắt

đá đã được đập vỡ bằng các phương pháp nỗ min khác trong phạm vi cần đảo,mái hồ dao khá nhẫn, phẳng theo đúng đường viền thiết kế

1.Likhoan 2 Dâpmổ — 3.Thỏithuốc 4 Thanh

1.2.6, Phương pháp nỗ min phân dogn không khí

Nổ min phân đoạn là thay đổi cấu tạo lượng thuốc liên tục trong lỗkhoan thành hai hay nhiều đoạn thuốc, giữa các đoạn thuốc được ngăn cách

bởi môi trưởng đất, nước hoặc không khí Nếu phân chia các đoạn thuốc bằng

cách dé lại khoảng không khí còn gọi là phương pháp nổ min lưu cột không

khí Mục đích của phương pháp nay là lim cho năng lượng thuốc nô được

phân bố đồng đều hơn trong đất đá, áp lực đầu song giảm, đồng thời tăng.được thời gian tác dụng nổ, do đó giảm được tác dụng nghiền vụn đất đá,

giảm tác dụng địa chắn, tăng mức độ đập vỡ và cải thiện được thành phần cỡ

hạt của đồng đá đổ Phương pháp nỗ min phân đoạn đã được sử dụng từ năm

1940 từ đó đến nay được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, thủy lợi:

Để sử dụng năng lượng thuốc nỗ được triệt 48, khắc phục hiện tượng có

nhiều lượng nham thạch ở vị trí gần thuốc né bị nát vụn và có nhiễu đá tảng ở

vị trí xa thuốc nỗ khi nỗ mìn với bao thuốc liên tục, nhiều tác giả đã đưa ragiải pháp thay đổi cấu tạo của bao thuốc nỗ để phân bổ lại năng lượng nổ phá

và đã đạt được hiệu quả tốt trong việc điều khiển mức độ đập vỡ đá do nỗ

Thực nghiệm đã xác định lượng thuốc nạp tập trung so với lượng thuốc

nạp phân đoạn nếu có khối lượng như nhau khi nỗ kết quả đo dao động chanđộng khi nỗ trong các loại đá cát kết, alevrolit, granit, riolit Trong vùng bảnkinh quy đổi từ 3,0 + 350m/kg Kết quả đo cho thấy, khi nỗ lượng thuốc phân.đoạn không khí tốc độ địch chuyển gần lượng thuốc cao hơn so với khi nd

lượng thuốc liên tục Chỉ số tắt dao động cũng cao hơn, xa lượng thuốc thì tốc

độ dich chuyển gần nhau hơn và ở khoảng cách 15 + 40m/kg'”, thực tế dao

động địa chấn bằng nhau Ra xa nữa thì tốc độ chuyển dịch khi nỗ lượngthuốc phân đoạn không khí trở nên nhỏ hơn so với khi nỗ lượng thuốc liên

tue.

Uặ điểm của phương pháp:

Nổ min phân đoạn không khí mang lại hiệu quả tốt hơn, đá nỗ ra đều đặn hơn

năng lượng nỗ được phân bố đều hơn, tăng thời gian của

áp suất nổ, giảm trị số áp suất nỗ cục đại trong lỗ khoan và tập trung năng

lượng nỗ về phía dưới mặt thoáng làm tăng khả năng phá vỡ đắt đá

1.3 Tình hình ứng dụng và một số vấn đề liên quan về công nghệ nỗ min

1.3.1 Ứng dung công nghệ nỗ min

Trong xây dựng thủy lợi - thủy điện, nỗ min đã được nghiên cứu ứng

ênh, đắp đập, chặn dung để khai thác vật liệu, đảo móng công trình, dio

dong, đảo các đường him thủy công, phá đỡ các k và đã khẳng,

định được tính ưu việt của nó trong thực tẾ ma các phương pháp thi công cơ

giới không đáp ứng được.

Lịch phát triển của nỗ mìn có liên quan chặt chẽ với những thành tựu

về nghiên cứu lý thuyết nổ, công nghiệp chế tạo thuốc nổ, các phương tiện

gây nổ, kỹ thuật khoan và nghiên cứu ứng dụng nổ min trong nhiễu lĩnh vực

như khai thác mỏ, xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp, giao

thông, thủy lợi

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp hóa chat mo,

việc nghiên cứu ứng dụng thuốc nổ để phục vụ các ngành công nghiệp khác

cũng đạt được nhiều thảnh tựu như: dùng thuốc nỗ đen để phá các tảng đá

dưới lòng sông cho tầu bé đi lại đã được người Nga ứng dung ở giữa thé ky

XVI, phá các 16 cốt ở Budapet năm 1489 và ở Kazan năm 1552, đào lò ở Đức

năm 1672, Năm 1861 công nghệ nỗ min đã được ứng dụng để đào ham

Alpo, nim 1952 ở Liên Xô (cũ) da bat đầu áp dụng phương pháp nỗ min visai làm tăng qui mô và chất lượng nỗ ở các mỏ lộ thiên Năm 1952 + 1953 đãtiến hành nỗ văng xa ở vùng Antun - Tốpcanski với 1600 tấn thuốc nỗ làmchuyển dich hơn một triệu mét khối đắt đá Năm 1966 + 1968 đã ứng dung

phương pháp nỗ min định hướng dé đắp đập trên sông Anmátchimca và sông

Vakho,

Tir thé ky XX cho đến nay, hau hết trên các công trường xây dựng thủy

lợi ở Việt Nam đã ứng dụng công nghệ nỗ min dé khai thác vật liệu đá như: công trình Hồ chứa Thác Ba (tỉnh Yên Bái), Thủy điện Hoà Bình (tỉnh Hoà Bình), Sông Quao (tinh Bình Thuận), Thủy điện Sơn La (tỉnh Sơn La), Cửa Đạt (tinh Thanh Hóa),

1.3.2 Các phương pháp nỗ min đã dược áp dung dé thi công các công trình thuỷ lợi - thuỷ điện ở Việt Nam

1.3.2.1 NỔ min khai th đá và đào móng công trình thuỷ lợi

Đặc điểm của nỗ min khai thác đá là yêu cầu sản trạng của đá sau khi nd

phải có thành phần cắp phối phù hợp với khả năng lim việc của các công cụ

bốc xúc, vận chuyển, các thiết bị của các trạm nghiền sàng Nếu là khai thác

đá cho đập đá đỏ, kè đá ngăn dòng thì thành phần cấp phối đá sau nỗ min phải

thoả mãn yêu cầu cấp phối của đập đá đỗ hay kè đá ngăn dòng Trường hợp.

nổ min theo phương án khoan nỗ cắt tang (khoan né theo từng ting khai thác).thì còn yêu cầu sau khi nỗ min không được sinh ra hiện tượng lưu chân ting

và bảo vệ mái ting, Mặt khác, kích thước của đồng đá nỗ ra còn phải phủ hợp với điều kiện của máy xúc Để đạt được các yêu cầu nói trên người ta thường

điều khiển tác dụng nỗ phá bằng các phương pháp nỗ min hiện đại như nổmin vi sai, thay đổi cấu tạo của khối thuốc nổ, nỗ phá trong môi trường chịu

nén,

Nổ min dao móng các công trình thuỷ lợi về cơ bản cũng giống như nổ

min khai thác Song, chúng còn có những đặc điểm riêng là phải tạo ra hình

khối thuốc theo kích thước của móng công trình đã xác định đồng thời phải

đảm bao cho đá ở đáy và mái của hồ móng không bị phá hoại để đảm bảo én

chịu lực và về thấm cho công trình lâu dai, Mặt khá c, công tác khoan

nỗ thường thi công đồng thời với một số hạng mục công trình khác Vi vậy,

ding phương pháp khoan nỗ min để đảo móng còn có những yêu cầu đặc biệt

là đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng va công trình lân cận.

Khi đào hố móng công trình người ta thường dùng phương pháp nỗ min

lỗ nông hoặc kết hợp cả 2 phương pháp nỗ min lỗ nông và lỗ sâu Để nâng

cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cần áp dụng các biện pháp nỗ min hiện đại

như: nỗ vỉ sai, nỗ tạo viền hoặc nỗ phân đoạn không khí,

Thue tế ở Việt Nam, đào móng công trình thuỷ lợi bằng phương pháp nd

min đã mang lại hiệu quả tốt ở nhiều công trình như: Nha máy thuỷ điện Ha

‘Thanh, móng tràn Vệ Rừng, Cấm Sơn, Núi Cốc, cống và tràn Kẻ Gỗ, Yên

Lập thuỷ điện Hoà Bình, Song cũng có một số công trình khi áp dụng phương pháp nỗ mìn để đảo móng công trình đã mang lại kết quả không tốt như: Khi dio móng tràn sông Quao ~ Bình Thuận, kết quả mái đá của hồ

móng bị lỗi lõm không déu, nhiều chỗ bị đào quá phạm vi thiết kế, không

hình thành được các cơ mái thiết ké, Nguyên nhân gây ra mat cơ và hỏng

mái là do giải pháp thiết kế và thi công được lựa chọn áp dụng không thích

hợp và thiếu chính xác, việc lựa chọn phương án “nỗ min không nạp thuốc”

với D, = 40mm và khoảng cách giữa các lỗ khoan a = 95cm là không ý

nghĩa "tạo viền” Bên cạnh đó đơn vị thí công còn có những sai sói trong khâu

giám sắt thiếu chặt chờ và không kịp thời, sử dụng sơ đồ thiết kế mẫu mà

không có tính toán, điều chinh cho phù hợp với mỗi đợt nd, hoặc có chỗ.không chửa lại ting bảo vệ ở mái hồ móng

Qua thực tế nỗ min khai thác va đào móng công trình thuỷ lợi có thể rút

ra một số vấn dé cẩn lưu ý sau đây:

Công tác nổ min khai thác hoặc đảo móng đá các công trình cần thiết

phải có sự phối hợp nhịp nhàng giữa các khâu khoan, nỗ min, xúc chuyển, xử

lý đá quá cỡ à dọn dep mặt tầng Riêng ting trên cùng còn liên quan đến công tác bóc phủ Vi vậy, để tránh việc di chuyển máy nhiều lần nên có khoảng cách thời gian giữa 2 đợt nỗ đà

rộng

Đối với những vụ nd có quy mô lớn ngoài các vấn dé nêu trên còn phải

và tạo ra hiện trường xúc chuyển,

xét tới một vin dé vô cùng quan trọng là phải đảm bảo an toàn cho mái và đáy

hồ móng công trình hoặc các công trình lân cận Để giải quyết tốt vẫn

ta cần phải nghiên cứu tác động ảnh hưởng của sóng nỗ gây ra.

1.3.2.2 Đắp đập bằng phương pháp nỗ min định hướng,

Phuong pháp nỗ min định hướng được áp dụng trong thực tế xây dựng.công trình thuỷ công Khi xây dựng các đầu mối công trình thuỷ lợi ở vùng

núi, xuất phát từ lý thuyết nỗ và đặc trưng của nỗ min định hướng cho phép

áp dụng phương pháp nỗ min định hướng vào công tác xây dựng đập đắt đá.

Kinh nghiệm tích luỹ được trong công tác nỗ min cho thấy rò khả năng,

tăng cường không hạn chế khối lượng nỗ min ngay cả khi sử dụng các chất nỗcông nghiệp thong thường Những chất nỗ đã được dùng trong công tác lộthiên là một nhóm bao gồm nhiều loại vật liệu có tính năng công phá tốt, an

toàn khi sử dung và giá thành tương đổi rẻ.

Các phương pháp nỗ min hiện đại đã cho phép tiến hành nỗ từng baothuốc riêng theo một trình tự cần thiết với khoảng thời gian giữa các lần nỗ từhàng chục mili giây đến một vài giây

Van đề đặc biệt được đặt ra là khi áp dụng phương pháp nỗ min để xâydựng các công trình thuỷ lợi phải sử dụng một lượng thuốc nổ lớn, thi sóng.chấn động do nỗ mìn có thể gây ra tác dụng phá hoại đến môi trường và

những công trình lân cận một cách nghiêm trọng Trong hàng loạt trường hop tác dụng địa chấn của nổ min có tá dụng của quy mô vụ nỗ cho phép và trong một số trường hợp có thể loại bỏ khả năng dùng min, Để tránh những

tác hai của sóng chan động do nỗ min gây ra ta can phải nghiên cứu, tính toán.ảnh hưởng của sóng chắn động nhằm đảm bảo an toàn cho môi trường và các

công trình lân cận.

1.3.2.3 Né min dé đào kênh

xây dựng các công Trong hệ thông các công trình thuỷ lợi ngoài

ầu mỗi như: đập dâng nước, trạm bơm, cổng lấy nước thi chỉ phí choxây dựng các hệ thống kênh tưới, tiêu cũng chiếm phần không nhỏ Do

vay việc chọn phương án thi công cũng là một vấn để cần phải lưu ý Trong

những năm gin đây người ta đã nghiên cứu và áp dung phương pháp thi côngkênh dẫn bằng cách dùng năng lượng thuốc nỗ đã đem lại hiệu quả tương đốikhả quan Khi nỗ min đảo kênh trong đắt thịt, đất sét tính thắm nước của đáy

kênh giảm đi rất nhiễu Đối với đất pha cát và cát, tác dụng nén ép của nỗ

không có hiệu quả, tính thắm nước của đáy kênh hau như không thay doi,

“Trong trường hợp nỗ trong nén đá tuy có tạo ra ving nứt nẻ nhưng nếu phầnđất đá bên ngoài vẫn tốt thì vẫn không ảnh hưởng tính thấm nước của đầykênh Điều đó cần lưu ý khi ta xác định cao trình và vị trí các bao thuốc đểkhông gay hư hại lòng kênh nhất là gây trượt của phần mái

Việc sử dung năng lượng thuốc nỗ vào thi công các công trình thuỷ lợi

đã thể hiện được những ưu điểm cơ bản như: rút ngắn thời gian thi công, khắc

phục được ảnh hướng của thời tiết, giảm bớt các công việc nặng nhọc, giảm

giá thành công trình,

Ngoài những ưu điểm trên, việc áp dụng các phương pháp nỗ min trongthi công cũng còn có những hạn chế nhất định Khi đảo phá đất đá bằng ninglượng nổ sẽ tạo nên sóng địa chấn gây ra một số tác động ảnh hưởng không

tốt nổ minác công trình lân cận Cho nên khi áp dụng phương phá trong thi công các công trình thuỷ lợi, ngoài yêu cầu nâng cao hiệu qua của nỗ

pha thi việc giảm ảnh hưởng bắt lợi của sóng địa chan do nỗ min đối với côngtrình lân cận là một vấn dé cần được quan tâm nghiên cứu giải quyết

Cho đến nay, đã có nhiều tác giả nghiên cúu những chin động do nỗ mincđến khối đá Khó khăn chủ yếu khi xác định giới hạn vùng phá hoại va mức

độ phá hoại của đá là không có những phương pháp đơn giản, đủ chính xác

ig thức gần đúng về phạm vi các vùng phá hoại đất đá do nỗ min đều xuấtphát từ giả thiết cho rằng: khi nỗ khi thuốc thì năng lượng sinh ra sẽ truyền

toàn bộ cho môi trường xung quanh và gây nên sự tác động đối với chúng.

Biển dang của mé ờng đá trước khi phá hoại tăng dẫn theo quy luật đường, thẳng và khi đá bi phá hoại thì không phục hồi lại được Phạm vi các vùng phá hoại, nút né của nham thạch khi nỗ min phụ thuộc vào các đặc tính cơ lý

của khối đá và phương án nỗ min

Do vậy, việc nghiên cứu ứng dụng nỗ min cho các hang mục khác nhau

trong xây dựng công trình thủy lợi ~ thủy điện như đào hồ mồng công trình,

nổ min định hướng, bảo vệ biên mái đảo, sao cho đạt được các chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật cao là yêu cầu rất quan trong va cần thiết hiện nay

Hiệu quả trong công tác nỗ min trong xây dựng thủy lợi ~ thủy điện phụ

thuộc vào rit nhiều yếu tổ, trong đó * tác động của sóng chắn động” là một

nhân tổ hết sức quan trọng Trong phạm vi của luận văn này tác giả chỉ giới

hạn nghiên cứu về ảnh hưởng của sóng chắn động trong các trường hợp nỗ

phá khác nhau, ứng dụng thực tế cho công tác nỗ min thi công tuynel dẫn.nước vào nhà máy thuỷ điện thuộc Tiểu dự án công trình đầu mối hồ chứa

nước Ngàn Truoi, tỉnh Hà Tĩnh.

'CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VE CHAN ĐỘNG KHI NÓ MÌN3.1 Một số khái niệm về lý thuyết nỗ.

2.1.1 Sóng nổ

Sóng lan truyền trong môi trường được hình thành do năng lượng củathuốc né 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 đắt đá gọi là sóng chấn động hay còn gọi là sóng địa chắn

Khi sóng nỗ sóng chắn động lan truyền với vận tốc lớn sẽ tạo ra áp lực

rất lớn, tác động mạnh mẽ tới môi trường và làm rung chuyển các công trình

xung quanh khu vực nổ, gây nên hiện tượng nứt nẻ công trình, làm cho công

trình bị phá hỏng một phần hay toàn bộ Đây là điều mà chúng ta không mong.muốn Để hạn chế tác động ảnh hưởng về chắn động cần phân tích ảnh hưởng

của sóng địa chấn đổi với môi trường và các công trình lân

tiêu cụ thể như: Ap lực sóng, vận ốc truyền sing và giải quyết một số bài

toán ma thực tế doi hỏi làm giảm tác hại do sóng địa chắn

Để minh chứng cho quan điểm trên chúng ta xét quá trình phá vỡ dit đábằng lượng thuốc nỗ tập trung (xem Hình 2-1) coi môi trường dat đá là đồng

nhất, do tác dụng của sóng xung ích phát khởi tức thời làm môi trường đặt lượng thuốc n ẽ bị phá hoại theo quá trình như sau:

a) Xudt hiện sự giần nở lỗ min và nghiên vỡ

Do áp lực nỗ của đa số các loại thuốc nổ thường vượt qua độ bền nén của

đất đá thành lỗ min nên ngay sau khi nỗ sẽ xây ra quá trình nghiền với hướng,

ra phía ngoài làm cho đường kinh lỗ min mở rộng ra Đối với đá cứng, mức

độ giãn nở này nằm trong khoảng vai milimet.

b) Xuất hiện khe mit hướng tâm

Khi lỗ min giãn nở, do lớp đá kể bên không thể giãn nở được và không

chịu nồi lực kéo dan đến hình thành các vết nứt hướng tâm quanh chu vi của

lỗ min,

©) Tác dụng của sóng va đập

Sống và đập từ lỗ mìn tỏa ra theo một hướng tác động vào khối đá bao

quanh Khi sóng va đập có tính nén ép này gặp ác khe nút hoặc tiếp giáp, một phan năng lượng của sóng phản xa làm cho đất đá bị phá vỡ thành các

khe nứt kiều kéo din, Trái lại sóng va đập có thé lan truyền xa hơn trong khối

đá cứng mà không bị hao tốn động năng

4) Phản xạ mặt tự do và mứt vo

Đối những tiếp giáp hở, sự phản xạ sóng va đập sẽ trở thành chủ yếu làm.cho lớp đá bề mặt bị phân mảnh và bong tróc Đối với những tiếp giáp lớn

6 thể là

hiện tượng này, 1m cho những tảng đá lớn tách rời khỏi phần còn lại

của khối đá Những tang đá nay sau đó có thé thoát ra khỏi các cơ cầu phá vỡ

và trở thảnh đá quá cỡ.

€) Ap suất khí ~ kéo dài vét nứt

f) Các chất khí có nhiệt độ

Bằng khoảng 1000 lần thé tích nguyên gốc của khối thuốc nổ sẽ xuyên vào

di áp suất cao tạo thành trong 16 min

các vết nứt và tiếp giáp, tìm những đường ít cản trở nhất đẻ đến mặt thoáng và

khí quyển bên ngoài Chính tác động chèn, nén của các chất khí này làm cho

đá bị nứt và chèn ép về phía mặt thoáng Quá trình nảy tạo nên sự dịch

chuyển của đồng đá và trở thành yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến hình dạng và

độ tơi của đồng đá Sau khi được thoát ra không khí, năng lượng còn lại trong

các chất khí này sẽ tiêu tán hết

4) Sự uốn gay trong chuyển động.

Theo các mức độ khác nhau, quá trình phá vỡ đá tiếp tục có thé đạt được.

nhờ chuyển động Các phiến đá giòn có thể bị uốn cong dẫn đến nứt vỡ Các.quá trình cắt xé va đập và đỗ sụp cũng có thé tiếp tục phá vỡ các khối đá, đặcbiệt là dọc theo các tiếp giáp nhỏ hoặc khép kín hoàn toàn đã thoát khỏi các

‘qué trình xảy ra trước đó.

(Qua trình phá vờ đất đá bằng nỗ min nêu trên cho chúng ta thấy ảnh hưởngcủa sóng chắn động và điều kiện địa chất đóng một vai trò chủ đạo trong quá

trình phá vỡ đất đá.

Hình 2-1: Các giai đoạn tương tác thuốc nỗ trong đất đá

2.1.2, Xác định tác ing của sóng nỗ min phú đá dén sự dn định của các

công trình trong khu vực và vùng lân cận

“Thể năng của chất nỗ trong sau một thời gian vô ing ngắn sé chuyé

thành động năng mà vat tái 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

xung quanh với đặc trưng khác nhau Phụ thuộc vào tốc độ phân huỷ của chất

nỗ, thời gian kích nỗ của các lượng thuốc lỗ khoan lớn thẳng đứng không quá

Sus

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

Ap lực trung bình của của sản phẩm khí nỗ trong buồng min nhỏ hơn 2ích nổ Thông thường thì áp lực của sản phẩm khí nổ dat tới hinglần áp lực

nghìn và hàng trăm nghìn Mpa, chẳng hạn đối với thuốc nỗ Amônit 6OKB, áplực kích nỗ vượt nhiều lần so với giới hạn độ bên của môi trường dat đá

Phuong trình trạng thái của sản phẩm khí nỗ có dang (2-2):

trực tiếp với tường của buông nô (P,), khi chat nô lắp day nó tai tat cả các mặtcắt, sẽ được áp lực trên mặt sóng kích nỗ và bởi tỷ số của độ cứng truyền âm.

Cys TỐC độ lantruyễn của sóng đàn hỗi đọc trong mối trường, més

Độ cứng truyền âm của các loại đá cứng p.Cy được lấy xp xi bằng độ.lớn của p„ua„.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 sốnhà nghiên cứu thì hệ số khúc xạ của áp lite sản phẩm khí nỗ vào môi trường,

đối với các loại chất nỗ công nghiệp xắp xi là 2; 1,5 và 1 trong các loại đácứng có độ kiên cổ, tương ứng là loại kiên cố, loại trung bình và nhỏ

Khi có sự tồn 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 áplực trở nên phức tạp Tuy vậy, đã có hàng loạt các số liệu chỉ ra rằng đối với

ác loại đá cứng, các hệ số khúc xạ của áp lực vào đá cả trong trường hợp này,

cũng nằm trong phạm vi | + 2

2.1.2.2 Tiêu chuẩn đảnh giá tắc động của trường sóng nổ

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

vụ nổ, thông số được đo nhiều nhất là tốc độ chuyển dịch của môi trường.Bằng thực nghiệm M.A Xađôvxki đã xác lập được rằng có thể tính toán được

thông số này trong sự phụ thuộc vào khoảng cách đến lượng thuốc nỗ theo.

một công thức dạng luỹ thừa

v~R (2-4)

Trong đó:

R®: Khoảng cách tương dối (tinh theo cúc đường kính quả min) từ lượng

thuốc nỗ ti điểm được xét

„HH

khoảng cách Cu thé là đối với các sóng nén, trong đối tạo khe nút ở gân biên

i hiệu dụng của sự tắt dan của tốc độ dich chuyển cùng với

giới ngoài của nó và déi với các sóng khối trong đới các biển dạng đàn hồi

xi bằng 2 (theo A.E.Adarcôvich)

"Người ta chuyển đồi tốc độ dịch chuyển của môi trường sóng ứng suất

hướng tâm trong sóng theo công thức:

a = pew (25) Trong đó:

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

nản, nó xắp xi với tốc độ của sóng đàn héi dọc trong môi trường đó; còn trong

đới các dạng đàn hài thì né bằng tốc độ của sóng đàn hồi dọc, m/s

Với sự tính đến các tính chất của môi trường, người ta xác định được

ứng suất tiếp xúc:

đ.=ơ, TT” (2-6)

Trong đó: „là hệ sé Podt - xông đối với đá

Công thức này thuộc về trường hợp các sóng phẳng Tuy vậy trong tính

toán gan đúng, theo các số liệu của A.N.Khanucaev, người ta có thé áp dụngcho các sóng cầu và trụ trong các đới tạo khe nứt cà các đới biến dạng đản.hồi

"Những kích thước của đới tạo khe nút, ở các điểm bên trong các khối

nguyên cứng sẽ được xác định bởi trạng thái ứng suất ba trục được phát sinh

khi nỗ của môi trường mà nó được gây ra bởi sự tắc dụng của các ứng suấthướng tâm và các ứng suất tiếp xúc trên mặt của các sóng nén đi qua Khi dy,

0,1+0,4 (phạm vi thực đối với các loại

được rút ra từ công thúc (2-6), khi pt

đá cứng) thì ““=01+0,6 Trong các điều kiện như vậy, căn cứ theo các số liệu

của công trình giới hạn độ bền của môi trường xắp xi bằng độ lớn của nó đối.với trang thái ứng suất một trục Biên giới của đới tạo khe nút, trong các khuvực của khối nguyên mà ở gần bề mặt tự do, được xác định bởi độ lớn của các

ứng suất kéo hướng tâm trong sóng phản xa

Ta biết rằng, sóng mà nó được lan truyền khi nd, trong một môi trường,rắn, từ lượng thuốc tạo khe nứt, sẽ truyền cho môi trường một xung lượng.chớp nhoáng, ma thời gian tác dụng của nó, khi có các lượng thuốc tập trung,được xác định bởi tử số của bán kính đới tạo khe nứt với tốc độ lan truyền củaxóng Khi lượng thuốc có dạng kéo dai thi thời gian đó cũng là thời gian kích

nỗ và truyền xung lượng cho môi trường

“Trong đại đa số các trường hợp, mật độ của năng lượng trên mặt sóng, được thửa nhận làm tiêu chuẩn của sự tác động của trường sóng của vụ nỗ lên

khối nguyên cứng, khi có các điều kiện khác là giống nhau Liên quan với.điều này, để đánh giá sự tác động của vụ nỗ nhờ một thông số mà nó có liên

hệ trực tiếp với năng lượng và là một thông số dé hiểu nhất thì việc chọn “tốc

độ ch chuyển của môi trường khi nổ” là phủ hợp Méi phụ thuộc của độ lớn tối đa của thông số này vào khối lượng của lượng thuốc tập trung (Q.) được

nổ ở gần các bề mặt tự do - có thể được biểu thị ở dạng tổng quát đối với các

sóng nén trong đới tạo khe nứt và đối với các sóng khối trong đới các biểndạng dan hồi va lý thuyết tương tự vẻ hình dạng.

@-7)

Trong đó:

Q.: Khối lượng thuốc nổ (loại thuốc nổ tiêu chuẩn Aménit 62KB), kg

y: Tắc độ lớn nhất của sự dịch chuyển, mis

ks Hệ số của cường độ tác động phụ thuộc vào các tính chất của môi

trường phụ thuộc vào loại chất nỗ được sử dung, m°.s kg ®”

cai: Hệ số tính đến số lượng cả các mặt tự do

sa: Hệ số tinh dén vị trí của điềm được xét của khối nguyên là ở trên bb

mặt hay ở phan sau của nó

Những độ lớn của định lượng của hệ số k trong sự phụ thuộc vio các

tính chất của các khối nguyên cứng được nỗ, cũng như độ lớn của hệ số cy

được xác lập theo các số liệu thực nghiệm Sự tham gia vào công thức (2-7)

của hệ số a có liên quan tới sự nhân đôi của tốc độ dịch chuyển của khối

nguyên ở gần mặt tự do nhờ sự phản xạ của các sóng Một cách tương ứng,

nếu như chấp nhận œ, =1 đối với các điểm trên bề mặt của khối nguyên thìđối với các điểm bên trong của khối nguyên tại chiều sâu lớn hơn 2 + 3m, a,

=05

Mật độ tập

trung đơn lẻ, với sự chủ ÿtới tỷ lệ của nó với bình phương của tốc độ lớn nhất

i đa của năng lượng trên mặt sóng khi nỗ một lượng thu

của sự dịch chuyển của môi trường sẽ có liên quan với khối lượng của lượngthuốc và khoảng cách tới nó theo công thức (2-8)

Trong đó: kla

Mật độ của năng lượng trên mặt sóng cũng phụ thuộc vào thời gian tác

hệ số tý lệ

dụng của tải trọng (ví dụ: chu kì của các pha chính của sự chuyển động của

môi trường) Tuy vậy khi có một phạm vi hữu hạn của sự thay đổi của các

khối lượng

LAErsov

liệu dụng của các lượng thuốc, văn cứ vào các số liệu của

X.V.Mewi x, người ta cho phép sử dung công thức (2-3) trong, các tính toán gần đúng Điều đó được giải thích rằng chu kì của các pha chính tại biên giới của các đới tạo khe nứt và các dang đàn hồi, trong một môi rường

xác định tỷ lệ với khối lượng của lượng thuốc ở bậc 1⁄6

2.2 Xác định tác động của sóng nỗ đến độ bền công trình

2.2.1 Ap lực sóng xung kích tại một điễm trong không gian

4) Nổ trên không

Phan lớn các kết quả thự nghiệm về sóng xung kích do né trên không

đều xác nhận sự đúng đắn của các định luật lý thuyết đồng dạng và cho phép

ta lập những công thức đơn giản và thuận tiện trong các ứng dụng thực téM.A.Xađovxki có công thức liên hệ làm tổng qui

w= 8) (2-9)

Trong đó:

G: Trọng lượng thuốc nổ

R: Khoảng cách từ điểm khảo sát đến tâm nổ

Va phân tích các kết quá thực nghiệm đã lập được công thức sau đây để

tính áp lực tại đầu sóng xung kích khi nỗ trên không bằng Trotyl:

Trong đó:

AP 4,: Ap lực thang dư trên đầu sóng, kg/em?

G: Trọng lượng thuốc nó, kg

Re Khoảng cách từ tâm né dén đầu song, m

Theo nguyên lý đồng dạng về năng lượng, dé tinh áp lực tại đầu song

do nổ bằng các loại thuốc nd khác nhau có thé vẫn dùng công thức (2-10)

“Từ (2-14) va (2-15) ta thấy là thời gian tăng theo nhịp độ truyền của

sông và cổ thể giải thích như sau

Đầu sóng chuyển động trong không gian với tốc độ N > ao Trong Khiđuôi sống (với áp lực thặng dư bằng 0) chuyển động với tốc độ ao (tốc độtruyền âm trong môi trường khí quyển tiêu chuẩn quốc tế).

Vi vậy khi cách xa tâm nỗ sóng sẽ có tác dụng trong một khoảng thời gian đài hơn.

AR

Ni,

Hình 2-2: Sơ đồ áp lực nỗ trên không

Tinh thay đổi của sóng xung kích theo thời gian phụ thuộc vao áp lực.

thang du ở đầu sóng B.I.Secxtec và Tu.Xlakovlev đưa ra công thức (2-16) để

tính AP,„ cho các trường hợp

Nếu: latm < APu, < 3atm

AP()=AP,, we (2-16)

Trong đó:

aot +AP,|~(013+0 20AP,)Ƒ @-17)

Nếu: APa, < lam

AP()=AP, (-; (2-18) Với (2-19)

°) No trên mặt đất

Vi mật độ lớn hơn mật độ của không khí rit nhiều nên khi xác định

trường hợp áp lực đo nỗ trên mặt dit (đá) ta có thể coi đất (đá) là một chướng

ngại vật hoàn toàn cứng Điều đó có nghĩa là nếu nỗ trên không ta giả thiết

toàn bộ năng lượng được phân bé trong một môi trường vô han thì khi nỗ trên

mặt đất nặng lượng đó chỉ phân bổ trong một nửa không gian Hay nói cách

khác khi nỗ trên mặt đất (đá) có thé coi như nỗ trên không với khôi lượng

thuốc nhiều gap đôi,

2.2.2, Ap lực và vận tốc hạt môi trường khi nổ trong đất đá

“Trong quá trình nỗ dưới mặt đắt khi sóng truyền tới mặt thoáng của đất

sóng nỗ được đặc trưng bằng ba mặt gián đoạn:

- Sóng xung kích.

~ Mặt gián đoạn mạnh - đừng.

- Mặt gián đoạn yếu.

Áp lực ở đầu sóng xung kích khoảng vải chục Atmophe Dưới tác dụng

của tải trọng lớn như vậy đất (đá) có tính chất giống như chất khí trở lại

nguyên trạng ban đầu, còn đất sẽ bị phá hoại hoặc là chịu những biến dạng.deo cò dư rất lớn.

Phan lớn năng lượng nd hao tán vào việc phá hủy, nén chặt đất vào.không hoàn lại Vì vậy áp lực tại đầu sóng giảm rất nhanh, ở khoảng cáchbằng 2 + 3 lần bán kính Ros áp lực cl cồn vài ngàn Atmophe.

Lúc này bắt đầu diễn biển những thay đổi định lượng của quá trình kíchđộng sóng Vì đưới tác dụng của những ứng suất lớn tốc độ truyền sóng nén

có biên độ cao sẽ nhỏ hơn tốc độ truyền âm (khác nhau với chất lỏng lý tưởng.không có tính nhớt và không chịu nén) Do đó biểu đồ áp lực ở ving nén sẽ.biến dạng, đất (đá) ở đầu sóng bị phá hủy, thay vào đó áp lực lại bắt đầu tăng.dần Vùng ứng suất lớn nhất sẽ tiến chậm hơn sóng tải trọng

Khi sóng nén càng cách xa tâm né thì ứng suất cực đại của sóng càng

thay bằng trang thái đàn dẻo

và sau cùng là hoàn toàn din hồi Vì vậy thường chia thành ba vùng trong các

tại một điểm nao đó trong trường sông địa

sinh ứng suất Ứng suất pháp tu)

chan được tinh bằng công thức (2-27):

Bang 2-2: Sự phụ thuộc vào độ sâu đặt thuốc (H) của hệ số F

Him [0 3 6 9 12 15

F 02 046 [067 T086 [096 1.0

Trong trường hợp nếu độ sâu của bao thuốc và điểm đo ứng suất không

vượt quá 10Ra› thi ta có thé dùng công thức:

(G/em) (2-28)

Trong đó: F, K, Ñ như công thức (2-27)

Công thức (2-27) và (2-28) áp dụng khi môi trường truyền sóng địa

sống là đá thì ứng suất được tính theo công thức thực nghiệm của nhà cơ học Nhật Ban HanouKaeva như sau: