NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VỀ CHẤN ĐỘNG KHI NỔ MÌN VÀ CÁC GIẢI PHÁP NGĂN NGỪA CÁC ẢNH HƯỞNG BẤT LỢI

Trang 1

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

Ph m Th Nam

NGHIÊN C U NH H NG V CH N NG KHI N MÌN VÀ CÁC GI I PHÁP NG N NG A CÁC NH H NG B T L I

LU N V N TH C S

Hà N i – 2011

Trang 2

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

Ph m Th Nam

NGHIÊN C U NH H NG V CH N NG KHI N MÌN VÀ CÁC GI I PHÁP NG N NG A CÁC NH H NG B T L I

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

Mã s : 60 - 58 - 40

LU N V N TH C S

Ng i h ng d n khoa h c: PGS.TS Bùi V n V nh

Hà N i - 2011

Trang 3

Lu n v n th c s chuyên ngành xây d ng công trình thu v i đ tài

“Nghiên c u nh h ng v ch n đ ng khi n mìn và các gi i pháp ng n

ng a các nh h ng b t l i’’ đ c hoàn thành v i s quan tâm và giúp đ

t n tình c a quý th y cô giáo trong Khoa công trình, B môn công ngh và

qu n lý xây d ng, cán b tr ng i h c thu l i, cùng các đ ng nghi p và

b n bè.

Tác gi xin chân thành c m n quý c quan, quý th y cô, đ ng nghi p

đã t o đi u ki n cho tác gi có c h i đ c h c t p, trau d i, nâng cao ki n

th c trong su t th i gian v a qua

c bi t tác gi xin bày t l i c m n chân thành đ n th y giáo Phó

giáo s - Ti n s Bùi V n V nh đã dành nhi u tâm huy t, h t lòng dìu d t,

giúp đ , h ng d n, t o đi u ki n đ tác gi v t qua các tr ng i hoàn thành lu n v n

Tác gi c ng xin chân thành c m n các đ n v , cá nhân đã cho phép s

d ng tài li u đã công b đ lu n v n này hoàn thành đ c t t h n

V i th i gian và trình đ có h n, lu n v n không th tránh kh i nh ng thi u sót Kính mong quý th y cô, quý đ ng nghi p và b n bè góp ý xây d ng

đ tác gi có th ti p t c h c t p và nghiên c u hoàn thi n đ tài

Xin chân thành c m n!

Hà N i, ngày 19 tháng 5 n m 2011

Tác gi

Ph m Th Nam

Trang 4

H c viên: Ph m Th Nam L p cao h c 16C2

Trang 5

Trang 6

GI M CH N NG KHI N MÌN THI CÔNG C A VÀO TUYNEL D N

N C VÀO NHÀ MÁY TH Y I N THU C TI U D ÁN CÔNG TRÌNH U M I H CH A N C NGÀN T I, T NH HÀ T NH1T 59

Ti u d án công trình đ u m i h ch a n c Ngàn Tr i, t nh Hà T nh)1T 69

1T

3.2.1 L a ch n gi i pháp khoan n đ ng n ng a và gi m ch n đ ng khi thi công c a vào TN11T 69

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Trang 10

Hi n nay, vi c ng d ng công ngh n mìn thi công công trình thu l i

v i quy mô v a và l n Vi t Nam c ng nh trên th gi i đã th hi n các u

đi m v t tr i so v i các bi n pháp thi công khác, đ c bi t là đ y nhanh ti n

đ thi công và ít b nh h ng b i đi u ki n th i ti t Công ngh n mìn đã và đang đ c ng d ng r t r ng rãi Tuy nhiên, các y u t tiêu c c do n mìn là không tránh kh i nh gây nh h ng đ n công trình lân c n, đ c bi t là ch n

nh h ng đ n hàng tr m h dân và làm r n n t ít nh t 9 ngôi nhà dân v.v

Vi c nghiên c u v ch n đ ng do n mìn là r t c n thi t và mang tính

đi n và ng n ng a các nh h ng b t l i do ch n đ ng khi n mìn gây ravà áp

d ng c th khi n mìn trong thi công c a vào tuynel d n n c vào nhà máy

Trang 11

vào tuynel d n n c vào nhà máy thu đi n thu c Ti u d án công trình đ u

m i h ch a n c Ngàn Tr i, t nh Hà T nh, t đó đ a ra các gi i pháp n phá h p lý

5 Nh ng v n đ c n gi i quy t c a lu n v n

Nghiên c u v ch n đ ng khi ng d ng công ngh n mìn đ thi công công trình thu l i - thu đi n Vi t Nam nh m đ a ra các gi i pháp ng n

ng a t i đa các thi t h i v v t ch t và con ng i và áp d ng c th khi n

mìn thi công c a vào tuynel d n n c vào nhà máy thu đi n thu c Ti u d

Trang 12

D NG TH Y L I – TH Y I N 1.1 T ng quan v công tác n mìn

Trong xây d ng th y l i, n mìn đã đ c nghiên c u ng d ng đ khai thác v t li u, đào móng công trình, đào kênh, đ p đ p, ch n dòng, đào các

đ ng h m th y công, phá d k t c u c v.v và đã kh ng đ nh đ c tính u

vi t c a nó trong th c t mà các thi công c gi i không đáp ng đ c

n c ta, vi c ng d ng n mìn đ đào h móng công trình th y l i đã

đ c phát tri n và đ t nhi u ti n b trong nh ng n m g n đây Tuy nhiên, t

th c t ng d ng n mìn t i nhi u công trình n c ta đã b c l nh ng đi m còn y u kém v trình đ hi u bi t k thu t n mìn đào móng công trình, n mìn đ nh h ng, v công tác qu n lý k thu t t i hi n tr ng vv… i u đó

đã d n đ n nh ng h u qu x u đ i v i các công trình xây d ng nh gây ra

nh ng v t n t đáy và mái h móng, làm bóc l p x t l h móng, làm r n

n t, gây nh h ng đ n s ch u l c k t c u đ i v i các công trình lân c n, làm sai hình d ng và kích th c h móng, làm m t an toàn trong thi công, gây tr

ng i và làm ch m tr ti n đ thi công, làm t ng giá thành công trình

Do v y, vi c nghiên c u ng d ng n mìn cho các h ng m c khác nhau trong xây d ng các công trình th y l i – th y đi n nh đào h móng công trình, n mìn đ nh h ng, b o v biên mái đào v.v… sao cho đ t đ c các ch tiêu kinh t k thu t cao là yêu c u r t quan tr ng và c n thi t hi n nay

1.2 Các ph ng pháp n mìn trong xây d ng th y l i – th y đi n

Trong xây d ng th y l i n c ta, đ đào h móng công trình ho c khai thác đá làm v t li u xây d ng, đào đ ng h m,… Ng i ta đã s d ng nhi u

ph ng pháp n mìn khác nhau tùy theo yêu c u c a n mìn, tính ch t và quy

mô c a công trình, kh n ng cung c p thi t b , Các ph ng pháp c b n đã

Trang 13

áp d ng nh ph ng pháp n mìn l nông, n mìn l sâu, n mìn vi sai, n mìn kh i thu c t p trung, n mìn t o vi n tr c,

1 2.1 Ph ng pháp n mìn l nông

Ph ng pháp này s d ng bao thu c đ c n p trong l khoan có đ ng

u đi m c a ph ng pháp: Ph ng pháp n mìn l nông đ c dùng

r ng rãi khi đào đá l thiên và đào ng m đ khai thác v t li u, đào h móng công trình trong n n đá, đào đ ng h m, đào l p b o v , phá đá quá c

B ng ph ng pháp này, cho phép chúng ta có th đào nh ng h sâu v i đ

chính xác cao, kh i đá ngoài ph m vi thi t k ít b h h i (Hình 1-1)

Hình 1-1: S đ b trí n mìn l nông khi đào theo b c thang

Nh c đi m c a ph ng pháp: N l nông giá thành cao do t n nhân

công, t n thi t b gây n , hi u qu n phá và n ng su t c a xe máy b c xúc

th p, t c đ khoan n và b c xúc ch m

1.2.2 Ph ng pháp n mìn l sâu

Ph ng pháp này s d ng bao thu c có đ ng kính l khoan dR k R >

75mm, đ sâu l khoan LR k R > 5m Trong th c t ng i ta có th dùng các l

th ng là th ng đ ng Tr ng h p c n thi t có th dùng l khoan nghiêng

ho c n m ngang (xem Hình 1-2)

Trang 14

c) H

2

Hình 1-2 : N mìn l sâu

a L khoan đ ng n p thu c li n khít, l p bua thông th ng

b L khoan đ ng, n p thu c phân đo n không khí

c L khoan xiên, l p bua có l u đo n không khí

1 Thu c n 2 Không khí 3 Bua

u đi m c a ph ng pháp:

- Giá thành r h n so v i n mìn l nông do các chi phí v khoan, thu c

n , thi t b gây n và nhân công th p h n

- Thích h p h n v i vi c c gi i hoá khâu b c xúc và v n chuy n đá,

nh t là đ i v i các lo i xe máy l n

Nh c đi m c a ph ng pháp:

- C n có thi t b khoan l n

- C đá do n phá l n, nhi u đá quá c

- Kh n ng gây ch n đ ng, n t n l n Trong tr ng h p c n thi t ph i

ch a l i l p b o v có chi u dày l n và vi c bóc b l p đá t ng b o v sau này t ng đ i ch m và t n kém

Trong xây d ng thu l i - thu đi n hi n nay, ph ng pháp n mìn l sâu đã đ c dùng r t ph bi n đ đào kênh, đào h móng, khai thác v t li u, làm đ ng và đào các công trình ng m có kích th c l n

Trang 15

l ng l n thu c n , đ m b o phá đ c nhi u đ t đá Vì v y gi m đ c công

Trang 16

N mìn p th ng dùng bao thu c t p trung đ t ngoài kh i đá c n phá

v Ph ng pháp này ch y u đ c dùng đ phá đá m côi, đá quá c

3 2

Trang 17

đ ng t c là làm gi m tác h i c a chúng

u đi m c a ph ng pháp:

- t đá đ c đ p v nhi u h n, l ng đá quá c gi m đi đáng k

- Có th dùng l i l khoan th a h n do đó gi m đ c só mét dài khoan

t t c các l khoan á trong ph m vi rãnh này b nát v n có tác d ng ng n

c n sóng n đ b o v kh i đá ngoài ph m vi kh i đào Sau khi b c xúc đ t

đá đã đ c đ p v b ng các ph ng pháp n mìn khác trong ph m vi c n đào, mái h đào khá nh n, ph ng theo đúng đ ng vi n thi t k

Trang 18

3 2

A A

C¾t A-A

3 1

4

2

Hình 1-6 : S đ c u t o n mìn t o vi n

1 L khoan 2 Dây n 3 Th i thu c 4 Thanh g

1.2.6 Ph ng pháp n mìn phân đo n không khí

N mìn phân đo n là thay đ i c u t o l ng thu c liên t c trong l khoan thành hai hay nhi u đo n thu c, gi a các đo n thu c đ c ng n cách

b i môi tr ng đ t, n c ho c không khí N u phân chia các đo n thu c b ng cách đ l i kho ng không khí còn g i là ph ng pháp n mìn l u c t không khí M c đích c a ph ng pháp này là làm cho n ng l ng thu c n đ c phân b đ ng đ u h n trong đ t đá, áp l c đ u song gi m, đ ng th i t ng

v trí xa thu c n khi n mìn v i bao thu c liên t c, nhi u tác gi đã đ a ra

gi i pháp thay đ i c u t o c a bao thu c n đ phân b l i n ng l ng n phá

và đã đ t đ c hi u qu t t trong vi c đi u khi n m c đ đ p v đá do n

mìn

Trang 19

Th c nghi m đã xác đ nh l ng thu c n p t p trung so v i l ng thu c

n p phân đo n n u có kh i l ng nh nhau khi n k t qu đo dao đ ng ch n

đ ng khi n trong các lo i đá cát k t, alevrolit, granit, riolit… Trong vùng bán kính quy đ i t 3,0 ÷ 350m/kg K t qu đo cho th y, khi n l ng thu c phân

đo n không khí t c đ d ch chuy n g n l ng thu c cao h n so v i khi n

l ng thu c liên t c Ch s t t dao đ ng c ng cao h n, xa l ng thu c thì t c

đ d ch chuy n g n nhau h n và kho ng cách 15 ÷ 40m/kgP

N mìn phân đo n không khí mang l i hi u qu t t h n, đá n ra đ u đ n h n

và r t ít đá quá c , n ng l ng n đ c phân b đ u h n, t ng th i gian c a

áp su t n , gi m tr s áp su t n c c đ i trong l khoan và t p trung n ng

l ng n v phía d i m t thoáng làm t ng kh n ng phá v đ t đá

1.3 Tình hì nh ng d ng và m t s v n đ liên quan v công ngh n mìn

1.3 1 ng d ng công ngh n mìn

Trong xây d ng th y l i - th y đi n, n mìn đã đ c nghiên c u ng

d ng đ khai thác v t li u, đào móng công trình, đào kênh, đ p đ p, ch n dòng, đào các đ ng h m th y công, phá d các k t c u c ,… và đã kh ng

đ nh đ c tính u vi t c a nó trong th c t mà các ph ng pháp thi công c

gi i không đáp ng đ c

L ch s phát tri n c a n mìn có liên quan ch t ch v i nh ng thành t u

v nghiên c u lý thuy t n , công nghi p ch t o thu c n , các ph ng ti n gây n , k thu t khoan và nghiên c u ng d ng n mìn trong nhi u l nh v c

Trang 20

nh khai thác m , xây d ng các công trình dân d ng và công nghi p, giao

thông, th y l i,…

Cùng v i s phát tri n m nh m c a ngành công nghi p hóa ch t m ,

vi c nghiên c u ng d ng thu c n đ ph c v các ngành công ngh êp khác

c ng đ t đ c nhi u thành t u nh : dùng thu c n đen đ phá các t ng đá

d i lòng sông cho t u bè đi l i đã đ c ng i Nga ng d ng gi a th k XVI, phá các lô c t Buđapet n m 1489 và Kazan n m 1552, đào lò c

n m 1672,… N m 1861 công ngh n mìn đã đ c ng d ng đ đào h m Alp , n m 1952 Liên Xô (c ) đã b t đ u áp d ng ph ng pháp n mìn vi sai làm t ng qui mô và ch t l ng n các m l thiên N m 1952 ÷ 1953 đã

ti n hành n v ng xa vùng Ant n - T pcanski v i 1600 t n thu c n làm chuy n d ch h n m t tri u mét kh i đ t đá N m 1966 ÷ 1968 đã ng d ng

ph ng pháp n mìn đ nh h ng đ đ p đ p trên sông Anmátchimca và sông Vakh ,…

T th k XX cho đ n nay, h u h t trên các công tr ng xây d ng th y

l i Vi t Nam đã ng d ng công ngh n mìn đ khai thác v t li u đá nh : công trình H ch a Thác Bà (t nh Yên Bái), Th y đi n Hoà Bình (t nh Hoà Bình), Sông Quao (t nh Bình Thu n), Th y đi n S n La (t nh S n La), C a

t (t nh Thanh Hóa),

1.3.2 Các ph ng pháp n mìn đã đ c áp d ng đ thi công các công trình thu l i - thu đi n Vi t Nam

1.3.2.1 N mìn khai thác đá và đào móng công trình thu l i

c đi m c a n mìn khai thác đá là yêu c u s n tr ng c a đá sau khi n

ph i có thành ph n c p ph i phù h p v i kh n ng làm vi c c a các công c

b c xúc, v n chuy n, các thi t b c a các tr m nghi n sàng N u là khai thác

đá cho đ p đá đ , kè đá ng n dòng thì thành ph n c p ph i đá sau n mìn ph i

Trang 21

tho mãn yêu c u c p ph i c a đ p đá đ hay kè đá ng n dòng Tr ng h p

n mìn theo ph ng án khoan n c t t ng (khoan n theo t ng t ng khai thác) thì còn yêu c u sau khi n mìn không đ c sinh ra hi n t ng l u chân t ng

và b o v mái t ng M t khác, kích th c c a đ ng đá n ra còn ph i phù h p

v i đi u ki n c a máy xúc đ t đ c các yêu c u nói trên ng i ta th ng

đi u khi n tác d ng n phá b ng các ph ng pháp n mìn hi n đ i nh n mìn vi sai, thay đ i c u t o c a kh i thu c n , n phá trong môi tr ng ch u

nén,

N mìn đào móng các công trình thu l i v c b n c ng gi ng nh n mìn khai thác Song, chúng còn có nh ng đ c đi m riêng là ph i t o ra hình

kh i thu c theo kích th c c a móng công trình đã xác đ nh đ ng th i ph i

đ m b o cho đá đáy và mái c a h móng không b phá ho i đ đ m b o n

đ nh v ch u l c và v th m cho công trình lâu dài M t khác, công tác khoan

n th ng thi công đ ng th i v i m t s h ng m c công trình khác Vì v y, dùng ph ng pháp khoan n mìn đ đào móng còn có nh ng yêu c u đ c bi t

là đ m b o an toàn cho công trình xây d ng va công trình lân c n

Khi đào h móng công trình ng i ta th ng dùng ph ng pháp n mìn

l nông ho c k t h p c 2 ph ng pháp n mìn l nông và l sâu nâng cao hi u qu kinh t - k thu t c n áp d ng các bi n pháp n mìn hi n đ i

nh : n vi sai, n t o vi n ho c n phân đo n không khí,

Th c t Vi t Nam, đào móng công trình thu l i b ng ph ng pháp n mìn đã mang l i hi u qu t t nhi u công trình nh : Nhà máy thu đi n Hà Thành, móng tràn V R ng, C m S n, Núi C c, c ng và tràn K G , Yên

L p, thu đi n Hoà Bình, Song c ng có m t s công trình khi áp d ng

ph ng pháp n mìn đ đào móng công trình đã mang l i k t qu không t t

nh : Khi đào móng tràn sông Quao – Bình Thu n, k t qu mái đá c a h

Trang 22

móng b l i lõm không đèu, nhi u ch b đào quá ph m vi thi t k , không hình thành đ c các c mái thi t k , Nguyên nhân gây ra m t c và h ng mái là do gi i pháp thi t k và thi công đ c l a ch n áp d ng không thích

h p và thi u chính xác, vi c l a ch n ph ng án “n mìn không n p thu c”

v i DR k R = 40mm và kho ng cách gi a các l khoan a = 95cm là không ý ngh a “t o vi n” Bên c nh đó đ n v thi công còn có nh ng sai sót trong khâu giám sát thi u ch t ch và không k p th i, s d ng s đ thi t k m u mà

không ch a l i t ng b o v mái h móng

Qua th c t n mìn khai thác và đào móng công trình thu l i có th rút

ra m t s v n đ c n l u ý sau đây:

Công tác n mìn khai thác ho c đào móng đá các công trình c n thi t

ph i có s ph i h p nh p nhàng gi a các khâu khoan, n mìn, xúc chuy n, x

lý đá quá c và d n d p m t t ng Riêng t ng trên cùng còn liên quan đ n công tác bóc ph Vì v y, đ tránh vi c di chuy n máy nhi u l n nên có kho ng cách th i gian gi a 2 đ t n dài và t o ra hi n tr ng xúc chuy n

r ng

i v i nh ng v n có quy mô l n ngoài các v n đ nêu trên còn ph i xét t i m t v n đ vô cùng quan tr ng là ph i đ m b o an toàn cho mái và đáy

h móng công trình ho c các công trình lân c n gi i quy t t t v n đ này

ta c n ph i nghiên c u tác đ ng nh h ng c a sóng n gây ra

1.3.2.2 p đ p b ng ph ng pháp n mìn đ nh h ng

Ph ng pháp n mìn đ nh h ng đ c áp d ng trong th c t xây d ng công trình thu công Khi xây d ng các đ u m i công trình thu l i vùng núi, xu t phát t lý thuy t n và đ c tr ng c a n mìn đ nh h ng cho phép

áp d ng ph ng pháp n mìn đ nh h ng vào công tác xây d ng đ p đ t đá

Trang 23

Kinh nghi m tích lu đ c trong công tác n mìn cho th y rò kh n ng

t ng c ng không h n ch kh i l ng n mìn ngay c khi s d ng các ch t n công nghi p thông th ng, Nh ng ch t n đã đ c dùng trong công tác l thiên là m t nhóm bao g m nhi u lo i v t li u có tính n ng công phá t t, an toàn khi s d ng và giá thành t ng đ i r

Các ph ng pháp n mìn hi n đ i đã cho phép ti n hành n t ng bao thu c riêng theo m t trình t c n thi t v i kho ng th i gian gi a các l n n t

nh h ng c a sóng ch n đ ng nh m đ m b o an toàn cho môi tr ng và các công trình lân c n

1.3.2 3 N mìn đ đào kênh

Trong h th ng các công trình thu l i ngoài vi c xây d ng các công trình đ u m i nh : đ p dâng n c, tr m b m, c ng l y n c thì chi phí cho

vi c xây d ng các h th ng kênh t i, tiêu c ng chi m ph n không nh Do

v y vi c ch n ph ng án thi công c ng là m t v n đ c n ph i l u ý Trong

nh ng n m g n đây ng i ta đã nghiên c u và áp d ng ph ng pháp thi công kênh d n b ng cách dùng n ng l ng thu c n đã đem l i hi u qu t ng đ i

kh quan Khi n mìn đào kênh trong đ t th t, đ t sét tính th m n c c a đáy kênh gi m đi r t nhi u i v i đ t pha cát và cát, tác d ng nén ép c a n

Trang 24

không gây h h i lòng kênh nh t là gây tr t c a ph n mái

Vi c s d ng n ng l ng thu c n vào thi công các công trình thu l i

đã th hi n đ c nh ng u đi m c b n nh : rút ng n th i gian thi công, kh c

ph c đ c nh h ng c a th i ti t, gi m b t các công vi c n ng nh c, gi m

giá thành công trình,

Ngoài nh ng u đi m trên, vi c áp d ng các ph ng pháp n mìn trong thi công c ng còn có nh ng h n ch nh t đ nh Khi đào phá đ t đá b ng n ng

l ng n s t o nên sóng đ a ch n gây ra m t s tác đ ng nh h ng không

t t đ n các công trình lân c n Cho nên khi áp d ng ph ng pháp n mìn trong thi công các công trình thu l i, ngoài yêu c u nâng cao hi u qu c a n phá thì vi c gi m nh h ng b t l i c a sóng đ a ch n do n mìn đ i v i công trình lân c n là m t v n đ c n đ c quan tâm nghiên c u gi i quy t

Cho đ n nay, đã có nhi u tác gi nghiên c u nh ng ch n đ ng do n mìn

đ n kh i đá Khó kh n ch y u khi xác đ nh gi i h n vùng phá ho i và m c

đ phá ho i c a đá là không có nh ng ph ng pháp đ n gi n, đ chính xác Công th c g n đúng v ph m vi các vùng phá ho i đ t đá do n mìn đ u xu t phát t gi thi t cho r ng: khi n kh i thu c thì n ng l ng sinh ra s truy n toàn b cho môi tr ng xung quanh và gây nên s tác đ ng đ i v i chúng

Bi n d ng c a môi tr ng đá tr c khi phá ho i t ng d n theo quy lu t đ ng

th ng và khi đá b phá ho i thì không ph c h i l i đ c Ph m vi các vùng phá ho i, n t n c a nham th ch khi n mìn ph thu c vào các đ c tính c lý

c a kh i đá và ph ng án n mìn

Trang 25

Do v y, vi c nghiên c u ng d ng n mìn cho các h ng m c khác nhau trong xây d ng công trình th y l i – th y đi n nh đào h móng công trình,

n mìn đ nh h ng, b o v biên mái đào, sao cho đ t đ c các ch tiêu kinh

t k thu t cao là yêu c u r t quan tr ng và c n thi t hi n nay

Hi u qu trong công tác n mìn trong xây d ng th y l i – th y đi n ph

thu c vào r t nhi u y u t , trong đó “Tác đ ng c a sóng ch n đ ng’’ là m t

nhân t h t s c quan tr ng Trong ph m vi c a lu n v n này tác gi ch gi i

h n nghiên c u v nh h ng c a sóng ch n đ ng trong các tr ng h p n phá khác nhau, ng d ng th c t cho công tác n mìn thi công tuynel d n

n c vào nhà máy thu đi n thu c Ti u d án công trình đ u m i h ch a

n c Ngàn Tr i, t nh Hà T nh

Trang 26

Khi sóng n sóng ch n đ ng lan truy n v i v n t c l n s t o ra áp l c

r t l n, tác đ ng m nh m t i môi tr ng và làm rung chuy n các công trình

xung quanh khu v c n , gây nên hi n t ng n t n công trình, làm cho công trình b phá h ng m t ph n hay toàn b ây là đi u mà chúng ta không mong

mu n h n ch tác đ ng nh h ng v ch n đ ng c n phân tích nh h ng

c a sóng đ a ch n đ i v i môi tr ng và các công trình lân c n qua m t s ch tiêu c th nh : Áp l c sóng, v n t c truy n sóng, và gi i quy t m t s bài toán mà th c t đòi h i làm gi m tác h i do sóng đ a ch n

minh ch ng cho quan đi m trên chúng ta xét quá trình phá v đ t đá

b ng l ng thu c n t p trung (xem Hình 2-1) coi môi tr ng đ t đá là đ ng

nh t, do tác d ng c a sóng xung kích phát kh i t c th i làm môi tr ng đ t

l ng thu c n s b phá ho i theo quá trình nh sau:

a) Xu t hi n s giãn n l mìn và nghi n v

Do áp l c n c a đa s các lo i thu c n th ng v t qua đ b n nén c a

đ t đá thành l mìn nên ngay sau khi n s x y ra quá trình nghi n v i h ng

đ giãn n này n m trong kho ng vài milimet

b) Xu t hi n khe n t h ng tâm

Trang 27

Khi l mìn giãn n , do l p đá k bên không th giãn n đ c và không

ch u n i l c kéo d n đ n hình thành các v t n t h ng tâm quanh chu vi c a

đá c ng mà không b hao t n đ ng n ng

d) Ph n x m t t do và n t v

i nh ng ti p giáp h , s ph n x sóng va đ p s tr thành ch y u làm cho l p đá b m t b phân m nh và bong tróc i v i nh ng ti p giáp l n

hi n t ng này có th làm cho nh ng t ng đá l n tách r i kh i ph n còn l i

c a kh i đá Nh ng t ng đá này sau đó có th thoát ra kh i các c c u phá v

và tr thành đá quá c

e) Áp su t khí – kéo dài v t n t

f) Các ch t khí có nhi t đ và áp su t cao t o thành trong l mìn

B ng kho ng 1000 l n th tích nguyên g c c a kh i thu c n s xuyên vào các v t n t và ti p giáp, tìm nh ng đ ng ít c n tr nh t đ đ n m t thoáng và khí quy n bên ngoài Chính tác đ ng chèn, nén c a các ch t khí này làm cho

đá b n t và chèn ép v phía m t thoáng Quá trình này t o nên s d ch chuy n c a đ ng đá và tr thành y u t ch y u nh h ng đ n hình d ng và

đ t i c a đ ng đá Sau khi đ c thoát ra không khí, n ng l ng còn l i trong các ch t khí này s tiêu tán h t

g) S u n gãy trong chuy n đ ng

Trang 28

Theo các m c đ khác nhau, quá trình phá v đá ti p t c có th đ t đ c

nh chuy n đ ng Các phi n đá giòn có th b u n cong d n đ n n t v Các quá trình c t xé va đ p và đ s p c ng có th ti p t c phá v các kh i đá, đ c

bi t là d c theo các ti p giáp nh ho c khép kín hoàn toàn đã thoát kh i các

quá trình x y ra tr c đó

Quá trình phá v đ t đá b ng n mìn nêu trên cho chúng ta th y nh h ng

c a sóng ch n đ ng và đi u ki n đ a ch t đóng m t vai trò ch đ o trong quá trình phá v đ t đá

ë phÝa sau lç m×n

Hình 2-1: Các giai đo n t ng tác thu c n trong đ t đá

2.1.2 Xác đ nh tác đ ng c a sóng n mìn phá đá đ n s n đ nh c a các công trình trong khu v c và vùng lân c n

Th n ng c a ch t n trong sau m t th i gian vô cùng ng n s chuy n thành đ ng n ng mà v t t i đó là các s n ph m khí c a v n và sau khi có s

giãn n chúng đ c bi n thành công và các sóng kích đ ng trong môi tr ng xung quanh v i đ c tr ng khác nhau Ph thu c vào t c đ phân hu c a ch t

n , th i gian kích n c a các l ng thu c l khoan l n th ng đ ng không quá

3µs

Trang 29

Trang 30

d spkn

C D

P P

.

1

2

ρ

ρ +

đ i v i các lo i ch t n công nghi p x p x là 2; 1,5 và 1 trong các lo i đá

c ng có đ kiên c , t ng ng là lo i kiên c , lo i trung bình và nh

Khi có s t n t i trong bu ng mìn, xung quanh kh i ch t n m t khe không khí (tr ng h p đ c tr ng đ i v i ch t n t o biên) thì s truy n đ t áp

l c tr nên ph c t p Tuy v y, đã có hàng lo t các s li u ch ra r ng đ i v i các lo i đá c ng, các h s khúc x c a áp l c vào đá c trong tr ng h p này

c ng n m trong ph m vi 1 ÷ 2

2.1.2.2 Tiêu chu n đánh giá tác đ ng c a tr ng sóng n

Ng i ta đã thu đ c nhi u k t qu đo c ng đ c a tr òng sóng m t

v n , thông s đ c đo nhi u nh t là t c đ chuy n d ch c a môi tru ng

B ng th c nghi m M.A Xađôvxki đã xác l p đ c r ng có th tính toán đ c

Trang 31

γ: H s hi u d ng c a s t t d n c a t c đ d ch chuy n cùng v i kho ng cách C th là đ i v i các sóng nén, trong đ i t o khe nút g n biên

gi i ngoài c a nó và đ i v i các sóng kh i trong đ i các bi n d ng đàn h i thì đ l n c a h s t t d n x p x b ng 2 (theo A.E.Adarcôvich)

Ng i ta chuy n đ i t c đ d ch chuy n c a môi tr ng sóng ng su t

h ng tâm trong sóng theo công th c:

σR r R = ρ.c.v (2-5)

Trong đó:

c: T c đ lan truy n c a s ng mà trong các ph m vi c a đ i t o khe

n t, nó x p x v i t c đ c a sóng đàn h i d c trong môi tr ng đó; còn trong

Trong đó: µ là h s Poát - xông đ i v i đá

Công th c này thu c v tr ng h p các sóng ph ng Tuy v y trong tính toán g n đúng, theo các s li u c a A.N.Khanucaev, ng i ta có th áp d ng cho các sóng c u và tr trong các đ i t o khe n t cà các đ i bi n d ng đàn

h i

Trang 32

Nh ng kích th c c a đ i t o khe nút, các đi m bên trong các kh i nguyên c ng s đ c xác đ nh b i tr ng thái ng su t ba tr c đ c phát sinh khi n c a môi tr ng mà nó đ c gây ra b i s tác d ng c a các ng su t

h ng tâm và các ng su t ti p xúc trên m t c a các sóng nén đi qua Khi y,

ng su t kéo h ng tâm trong sóng ph n x

Ta bi t r ng, sóng mà nó đ c lan truy n khi n , trong m t môi tr ng

r n, t l ng thu c t o khe n t, s truy n cho môi tr ng m t xung l ng

ch p nhoáng, mà th i gian tác d ng c a nó, khi có các l ng thu c t p trung,

đ c xác đ nh b i t s c a bán kính đ i t o khe n t v i t c đ lan truy n c a

n và truy n xung l ng cho môi tr ng

đ c th a nh n làm tiêu chu n c a s tác đ ng c a tr ng sóng c a v n lên

kh i nguyên c ng, khi có các đi u ki n khác là gi ng nhau Liên quan v i

đi u này, đ đánh giá s tác đ ng c a v n nh m t thông s mà nó có liên

h tr c ti p v i n ng l ng và là m t thông s d hi u nh t thì vi c ch n “t c

đ d ch chuy n c a môi tr ng khi n ” là phù h p M i ph thu c c a đ l n

t i đa c a thông s này vào kh i l ng c a l ng thu c t p trung (QR c R) đ c

n g n các b m t t do – có th đ c bi u th d ng t ng quát đ i v i các

Trang 33

R

Q k

đ c xác l p theo các s li u th c nghi m S tham gia vào công th c (2-7)

c a h s αR 2 R có liên quan t i s nhân đôi c a t c đ d ch chuy n c a kh i nguyên g n m t t do nh s ph n x c a các sóng M t cách t ng ng,

n u nh ch p nh n αR 1 R =1 đ i v i các đi m trên b m t c a kh i nguyên thì

đ i v i các đi m bên trong c a kh i nguyên t i chi u sâu l n h n 2 ÷ 3m, αR 2 R

Trang 34

Trong đó: kP Plà h s t l

M t đ c a n ng l ng trên m t sóng c ng ph thu c vào th i gian tác

d ng c a t i tr ng (ví d : chu kì c a các pha chính c a s chuy n đ ng c a môi tr ng) Tuy v y khi có m t ph m vi h u h n c a s thay đ i c a các

kh i l ng hi u d ng c a các l ng thu c, v n c vào các s li u c a

các tính toán g n đúng i u đó đ c gi i thích r ng chu kì c a các pha chính

t i biên gi i c a các đ i t o khe n t và các d ng đàn h i, trong m t môi r ng xác đ nh t l v i kh i l ng c a l ng thu c b c 1/6

Trong đó:

G: Tr ng l ng thu c n

R: Kho ng cách t đi m kh o sát đ n tâm n

Và phân tích các k t qu th c nghi m đã l p đ c công th c sau đây đ tính áp l c t i đ u sóng xung kích khi n trên không b ng Trôtyl:

Trang 35

2 2

3

5 , 6

55 , 2

76 , 0

R

G R

1 43600

1 907

1 3 , 14

R R

10 5 ,

T (2-14) và (2-15) ta th y là th i gian t ng theo nh p đ truy n c a sóng và có th gi i thích nh sau:

Trang 36

u sóng chuy n đ ng trong không gian v i t c đ N > aR 0 R Trong khi

đuôi sóng (v i áp l c th ng d b ng 0) chuy n đ ng v i t c đ aR 0 R (t c đ truy n âm trong môi tr ng khí quy n tiêu chu n qu c t )

Vì v y khi cách xa tâm n sóng s có tác d ng trong m t kho ng th i gian dài h n

Hình 2-2: S đ áp l c n trên không

Tính thay đ i c a sóng xung kích theo th i gian ph thu c vào áp l c

th ng d đ u sóng B.I.Secxtec và Iu.XIakovlev đ a ra công th c (2-16) đ

N u: 1atm ≤ ∆PR ds R ≤ 3atm

+

− + 





 +

∆

=

t a

t

t P

.

1 )

Trong đó:

[ − + ∆ ]+

∆ +

t ds

P

a 1 , 1 ( 0 , 13 0 , 20 ) 2

t

V i: a= + ∆P ds

2 1

Trang 37

b) N trên m t đ t

Vì m t đ l n h n m t đ c a không khí r t nhi u nên khi xác đ nh

tr ng h p áp l c do n trên m t đ t (đá) ta có th coi đ t (đá) là m t ch ng

ng i v t hoàn toàn c ng i u đó có ngh a là n u n trên không ta gi thi t

toàn b n ng l ng đ c phân b trong m t môi tr ng vô h n thì khi n trên

m t đ t n ng l ng đó ch phân b trong m t n a không gian Hay nói cách khác khi n trên m t đ t (đá) có th coi nh n trên không v i kh i l ng thu c nhi u g p đôi

3 2

3

13

9 , 3

95 , 0

R

G R

1 87200

1 1390

1 9 , 17

R R

Ho c: t+= 7 , 0 10−3R03. R (sec) (2-23)

2.2.2 Áp l c và v n t c h t môi tr ng khi n trong đ t đá

Trong quá trình n d i m t đ t khi sóng truy n t i m t thoáng c a đ t sóng n đ c đ c tr ng b ng ba m t gián đo n:

Trang 38

gi m do đó tr ng thái phá h y ho c bi n d ng s thay b ng tr ng thái đàn d o

và sau cùng là hoàn toàn đàn h i Vì v y th ng chia thành ba vùng trong các

Trang 39

ch n đ c tính b ng công th c (2-27):

3 ,

425

R

K F

Trang 40

3200

R

K F

Công th c (2-27) và (2-28) áp d ng khi môi tr ng truy n sóng đ a

ch n là đ t i v i môi tr ng truy n sóng là đá thì ng su t đ c tính theo công th c th c nghi m c a nhà c h c Nh t B n HanouKaeva nh sau:

2

2 8

,

10 6 , 26 10 1 , 70 1 , 95

10

R R

R a p

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	2,1 MB