Колебания поверхности грунта при буровзрывных работах в тоннелях мелкого заложения

КОЛЕБАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА ПРИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ В ТОННЕЛЯХ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

 

ВВЕДЕНИЕ

В подземном строительстве и, в частности, в тоннелестроении проходку выработок в твердых породах ведут чаше всего взрывным способом.[1] Взрывные воздействия характеризуются большим выделением энергии за короткий промежуток времени. Например, при взрыве одного килограмма тротила при длине заряда 0.25 метров за 40 микросекунд выделяется свыше 4.0 10⁶ Дж. Волны напряжений, распространяющиеся в грунте от места взрыва, могут достигать дневной поверхности, что может привести к повреждениям или разрушениям наземных объектов.

Для оценки уровней вибраций поверхности грунта, при взрывном воздействии в внутри цилиндрической полости, в первом приближении рассмотрим плоскую задачу теории упругости.

Будем полагать, что в результате взрыва внутри цилиндрической полости, на некоторой достаточно длинной её части действует равномерное давление. В результате этого воздействия в грунте будут распространяться продольные и поперечные волны.

Для определения колебаний поверхности грунта применим теорему взаимности и воспользуемся известными аналитическими решениями задачи о распространении волн в упругом полупространстве при воздействии сосредоточенных, приложенных к дневной поверхности.

Теорема взаимности, для динамических задач теории упругости принимается в следующей формулировке:

Если сила F(t), приложенная в направлении a в некоторой точке A упругого, анизотропного, неоднородного пространства, вызывает в другой точке B в направлении b перемещение, равное u(t), тогда эта же сила F(t), приложенная в точке B в направлении b, вызовет в точке A в направлении a перемещение, равное u(t).

Рассмотрим два состояния упругого полупространства с цилиндрической полостью.

Первое состояние (I): к поверхности упругого полупространства (рис. 1) приложена сосредоточенная сила F(t). Для того чтобы избежать особенностей будем полагать, что сила распределена по малой площади.

 

Рис 15.1. Схема нагружения (I) для определения напряжённо деформированного состояния

 

Второе состояние (II): напряжённо деформированное состояние упругого полупространства создаётся равномерным давлением p(t), приложенным к внутренней поверхности цилиндрической полости:

Рис 15.2. Схема нагружения (II) для определения напряжённо деформированного состояния

 

D – Расстояние, на которое распространяется давление взрыва вдоль цилиндрической полости,

Рис.15. 5 Уровни вертикальных перемещений поверхности грунта передаваемые продольными волнами при взрыве в цилиндрической полости

 

Рис 15.6 Уровни горизонтальных перемещений поверхности грунта передаваемые продольными волнами при взрыве в цилиндрической полости

Рис 15.7 Уровни вертикальных перемещений поверхности грунта передаваемые поперечными волнами при взрыве в цилиндрической полости

 

Рис 15.8 Уровни горизонтальных перемещений поверхности грунта передаваемые поперечными волнами при взрыве в цилиндрической полости

Полученные решения для гармонических сил можно использовать для произвольных воздействий, воспользовавшись преобразованием Фурье.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиографический список

Курбацкий Е.Н. “Использование теоремы взаимности для оценки уровней вибраций поверхности упругого полупространства от точечного источника, расположенного внутри полупространства”, “Вестник МИИТа” № 13, 2005

КОЛЕБАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА ПРИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ В ТОННЕЛЯХ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

 

ВВЕДЕНИЕ

В подземном строительстве и, в частности, в тоннелестроении проходку выработок в твердых породах ведут чаше всего взрывным способом.[1] Взрывные воздействия характеризуются большим выделением энергии за короткий промежуток времени. Например, при взрыве одного килограмма тротила при длине заряда 0.25 метров за 40 микросекунд выделяется свыше 4.0 10⁶ Дж. Волны напряжений, распространяющиеся в грунте от места взрыва, могут достигать дневной поверхности, что может привести к повреждениям или разрушениям наземных объектов.