Tính toán các thông số của vụ nổ ở gần công trình bê tông đang đông cứng - TS. Nguyễn Quang Cường

Bài viết Tính toán các thông số của vụ nổ ở gần công trình bê tông đang đông cứng trình bày về tính toán các thông số của vụ nổ ở gần công trình bê tông đang đông cứng, tính toán ban đầu đối với các thông số khoan nổ ở gần công trình bê tông đang đông cứng. Với các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.

TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA VỤ NỔ Ở GẦN CƠNG TRÌNH BÊ TƠNG ĐANG ĐƠNG CỨNG ts Ngun Quang Cưêng Bộ môn Công nghệ Quản lý xây dựng – Trường ĐHTL Tóm tắt: Việc xây dựng phương pháp tính tốn thơng số nổ phá hợp lý tiến hành nổ mìn gần cơng trình bê tông đông cứng chưa quan tâm đầy đủ Thực tế xây dựng công trường lớn, đặc biệt cơng trình thủy lợi, thủy điện, việc tiến hành song song cơng tác nổ mìn với cơng tác thi công bê tông hạng mục công trình lân cận góp phần đáng kể đẩy nhanh tiến độ thi cơng cơng trình Do vậy, việc nghiên cứu hoàn thiện ứng dụng phương pháp tính tốn thơng số khoan nổ hợp lý có ý nghĩa thực tiễn lớn Bài báo giới thiệu đến độc giả tính tốn ban đầu thơng số khoan nổ gần cơng trình bê tơng đơng cứng ĐẶT VẤN ĐỀ Các quy trình, quy phạm kỹ thuật hành cho cơng trình nổ hạn chế thực khả thực chúng vị trí gần bê tơng đơng cứng Ví dụ, Liên Xơ (cũ), “Quy phạm kỹ thuật thi cơng cơng trình nổ mặt” quy định rằng, cho phép thực vụ nổ gần bê tông đông cứng, không sớm ngày, kể từ đổ xong; theo “Quy phạm kỹ thuật thi cơng cơng trình nổ xây dựng lượng” bê tơng đông cứng, cần hạn chế tốc độ chuyển dịch tối đa cho phép, xác định theo công thức : [v] = 6,57.10-4 []t ; m/s (1) Trong đó: []t - Độ bền bê tông thời điểm chịu tác động vụ nổ t (kG/cm2) Nhìn chung, việc nghiên cứu tác dụng sóng xung kích bê tông đông cứng không quan tâm nhiều, yêu cầu đẩy nhanh tiến độ thi công thực tế, người ta thường phải tiến hành vụ nổ sớm Do vậy, cơng trình xây dựng thuộc lĩnh vực nước ta, việc nghiên cứu hoàn thiện ứng dụng phương pháp tính tốn có ý nghĩa lớn 116 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA VỤ NỔ Ở GẦN CƠNG TRÌNH BÊ TƠNG ĐANG ĐƠNG CỨNG (A.E.Adarcơvich - chun gia thuộc Viện Thiết kế Thuỷ công chuyên ngành (LB Nga)) 4.1 Các tiền đề phương pháp: - Đất đá cần phân loại theo độ kiên cố (theo bảng phân loại XNiP gồm 11 nhóm, gọi nhóm Gf); theo độ nứt nẻ (theo bảng phân loại Hội đồng nhà nước công tác nổ LB Nga gồm nhóm, gọi nhóm GT ) theo sức kháng tạo khe nứt (theo bảng phân loại tác giả xây dựng gồm nhóm, nhóm đầu có phân nhóm, gọi nhóm GC) - Công tác nổ tiến hành điều kiện xét, việc phải làm vỡ đất đá tới mức độ cần thiết, thiết phải đảm bảo độ an toàn chấn động cho cơng trình bê tơng đơng cứng Do vậy, trước hết cần phải nêu giới hạn xác định độ lớn đường kính bao thuốc (LT) chiều dày (H) lớp đất đá cần làm tơi - nghĩa chiều sâu (L) lỗ mìn (LM) - Các số liệu cần thiết để tính tốn gồm đường kính lỗ khoan, tính chất đất đá (độ kiên cố, độ nứt nẻ khối nguyên), khoảng cách gần (R) từ vị trí vụ nổ đến khối bê tông đông cứng, mác tuổi (t) bê tông thời điểm chịu tác động vụ nổ, diện tích (S0) cơng trình bê tơng 4.2 Trình tự tính tốn thơng số vụ nổ gần cơng trình bê tơng đơng cứng Bước 1: Căn vào kích thước xác định khu vực cần làm tơi, xác định sơ chiều cao tầng H; đường kính lỗ khoan dLK chiều sâu lỗ khoan LLK lỗ mìn Đối với cơng trình quan trọng đào đá đến cao độ thiết kế LLK= H, trường hợp nổ nhiều tầng chiều sâu lỗ khoan: LLK = H + 10dLK  ( 1,2 - 0,01H).H + 0,3; (m) Việc dự kiến thông sổ kể bước xem tạm thời, chưa tính đến độ an tồn chấn động cho bê tông; Bước 2: Xác định khoảng cách giới hạn cho phép an toàn chấn động bê tông đông cứng: L Rgh = 3,19.Kdd.dLK (2) d LK  M Ft Trong đó: Kdd - Hệ số, lấy khoảng từ (80 ÷ 150) phụ thuộc chủ yếu vào độ kiên cố đá, độ nứt nẻ khối nguyên (đá kiên cố nứt nẻ Kdd nhỏ);  M - Độ bền theo mác bê tông, kG/cm2 (đã đủ thời gian đông cứng TM); Ft - Hệ số để tính tốn độ bền bê tông thời điểm t ( tTM t = M.Ft) Trị số Ft xem hàm số tỷ số t xác định theo bảng TM Bảng t 0,005 TM Ft 0,1 0.01 0,015 0,025 0,04 0,08 0,25 0,35 0,45 0,55 0,70 - Nếu R>Rgh tính tốn tiến hành bình thường; - Nếu RRgh cần phải tiến hành thông số khoan - nổ theo công thức riêng bước Nói cách khác, nội dung bước đánh giá xem có cần phải tính tốn an tồn chấn động cho bê tông hay không? Bước 3: Tiến hành tính tốn sơ đường kính tối đa bao thuốc phương diện an toàn chấn động cho bê tông theo công thức sau: + Khi R < 2.L: (3) dmax = 1,77.10-3. M.Ft.R K f K T K c  v + Khi R  2.L: dmax = 1,27.10-3  M.Ft.R2 K f K T L2 R (4) K c  v Trong :  - Hệ số phụ thuộc độ bền nén, độ bền kéo, hệ số Pốt-xơng mật độ bê tông đông cứng, tốc độ sóng dọc thời điểm chịu tác động vụ nổ (kết tính tốn:  = (0,04 - 0,05) bê tông đông cứng chịu tác động nổ lần;  = (0,03- 0,04) tác động nhiều lần);  M - Độ bền theo mác bê tông, kG/cm2; Kf, KT - Các hệ số phụ thuộc độ kiên cố đá độ nứt nẻ khối nguyên xác định theo bảng bảng 3; Kc - Hệ số cường độ tác động chấn động, phụ thuộc độ nứt nẻ (GT) khối nguyên độ đề kháng tạo khe nứt (Gc), xác định theo bảng 4; αv - Hệ số tốc độ dịch chuyển trung bình cơng trình, phụ thuộc R So (diện tích đáy cơng trình bê tơng) mà tính tốn thực tế, xác định theo cơng thức dạng rút gọn sau 117 0,05 αv = 0,9 R  ; (5) Alêvrôlit, argillit, S0 III VII VIII IX X XI Kf 32 30 28 26 24 38 36 Bảng Nhóm GT I II III IV V KT 1,15 1,1 1,0 0,9 0,85 Bước 4: Xác định tỷ số L/dmax có hai tình sau - Nếu L/dmax  70 chiều cao tầng H chọn sơ bước thích hợp theo điều kiện an tồn chấn động cho bê tơng tính hiệu cơng trình; việc tính tốn tiếp tục chuyển đến bước - Nếu L/dmax >70 H L dự kiến sơ bước cần điều chỉnh theo hướng giảm xuống Trị số chọn để tiếp tục tính tốn (còn gọi chiều sâu thiết kế) L = 70.dmax Sau đó, việc tính tốn theo bước cần lặp lại với trị số vừa chọn L Bước 5: Chính xác hố độ lớn đường kính cho phép bao thuốc theo cơng thức: [d] = Kd.dmax (6) Trong Kd hệ số điều chỉnh, chọn theo bảng Bảng Nhóm Nhóm Trị số trung bình hệ số Gf KC nhóm GT Loại đá tiêu biểu GC Bazan, gabrô, điabaz, porfirit, IX-XI 2,0 2,0 1,5 1,5 Granit granitoit IX-XI 2,5 2,0 1,7 1,5 2,5 2,2 2,0 quắc dit, sa thạch kết tinh Đá vôi, đôlômit, VIIII 118 2,8 2,5 10 Bảng Nhóm Gf IV-V VI I.b 3,0 măng gắn kết yếu Bảng I.a sa thạch có xi IV-VI 4,5 đá hoa, sa thạch VIII 3,5 L/dma 60x 70 Kd 1,0 45 40 37 0,96 0,95 0,94 30 20 0,938 0,925 0,850 0,800 Bước 6: Kiểm tra điều kiện an tồn cho vị trí tiếp xúc “bê tông - đá cứng” - Đây bước kiểm tra bổ sung trường hợp đất đá làm tơi vụ nổ, phân bố mức có cơng trình bê tơng đơng cứng phân bố thấp mức đó: R/[d]  [R]TX (7) Trong đó: [R]TX - Khoảng cách cho phép tương đối từ bao thuốc đến vị trí tiếp xúc “bê tông - đá cứng”, xác định theo bảng - Trong khu vực gần trực tiếp với bê tơng điều kiện (7) trở thành quy định quan trọng, đặc biệt nổ loại đất đá không kiên cố bị nứt nẻ mạnh Bảng Nhóm Nhóm Gc Gf I.a Trị số định hướng [R]TX (đã có dự phòng cần thiết) theo nhóm GT I II III IV-V IX-XI 80 50 35 25 I.b IX-XI 90 70 50 35 II VII-VIII 110 95 65 45 III IV-VI 110 90 70 120 Bước 7: Chính xác hố đường kính chọn lỗ mìn theo điều kiện : dLK  1,5 [d] (8) Khi có thiết bị khoan có khả tạo lỗ mìn có đường kính khác mà đáp ứng điều kiện (8) cần chọn cỡ đường kính nhỏ số đường kính Nếu lấy cỡ đường kính nhỏ lỗ mìn dLK.min (đối với loại thiết bị khoan có) để tiếp tục tính tốn mà điều kiện (8) khơng thoả mãn cần tiếp tục giảm chiều sâu lỗ mìn tương ứng, giảm chiều cao tầng nổ Những trị số nhỏ thông số cần chọn là:  d  Lm = 1,1.L   d LK   R R=5m Việc tính tốn đặc biệt thơng số khoan nổ theo tính an tồn bê tơng đổ cần thiết Bước 3: Tính tốn sơ đường kính tối đa bao thuốc phương diện an tồn chấn động cho bê tơng Vì R =5 35 Do vậy, điều kiện an toàn cho vị trí tiếp xúc ‘’bê tơng đá cứng’’được thoả mãn Bước 7: Chính xác hố đường kính lỗ khoan: Do đường kính lỗ khoan dLK  1,5 [d] = 1,5.84mm = 126mm nên trị số chọn cho tính tốn đường kính lỗ mìn dLK = 105mm ( [d] = 84mm, trị số chọn thức đường kính bao thuốc d = [d] =84mm; Bước 9: Xác định thông số khoan nổ khác: - Chiều dài cột bua L1: L Vì = = 48; nên ta có K(1) = 24; d 0,084 L1 = K(1).d = 24.0,084 = (m) - Chiều dài bao thuốc: l2 = L-l1 = - = (m) - Khối lượng bao thuốc l Q = .d2. Q = 3,14.0,0842.900 = 10 (kg);  - Mật độ nạp chất nổ = 900kg/m3 - Xác định khoảng cách bao thuốc: Vì chiều sâu khoan thêm l3 = L-H = (khơng có đoạn khoan thêm) l2/d = 24; ta có : K(2+0) = 0,78; K(2+3) = 0,84; a = Kf.KT.d e K(2+0).K(2+3) a = 28.0,9.0,105.0,78.0,84 = 1,7m - Xác định chiều dài phân đoạn khơng nạp chất nổ: Vì d = 84mm < dLK = 105mm chất nổ sử dụng dạng rời, cần phân đoạn bao thuốc Tổng chiều dài phân đoạn không nạp thuốc xác định sau:   d 2    lK = l2 1     d LK     0,084   lK = 1     = 0,7m   0,105   Căn vào độ lớn lK, chọn nk =2; tức bao thuốc cần phân thành ba đoạn - Xác định khoảng thời gian giãn cách nổ vi sai: Vì theo tính tốn tra bảng, lấy C1 = 3,5.103m/s R = 5