Рыхление грунтов сезонного промерзания

Щелевыми зарядами

 

Технология рыхления сезонно-мерзлых грунтов щелевыми зарядами заключается в том, что заряд ВВ располагают в горизонтальной зарядной полости, получаемой при помощи щелерезной машины. И.Л.Балбачан предложил использовать, наряду с заряжаемыми щелями, незаряжаемые (компенсирующие). Щелевзрывной способ рыхления сезонно-мерзлых грунтов целесообразно применять при площадном рыхлении для разработки котлованов, но особенно эффективен он при рыхлении грунта в профильных выемках различного технологического назначения – траншеях под магистральные трубопроводы, инженерных коммуникаций, мелиоративных каналов и т.д.

Сущность метода заключается в том, что в результате взрыва мерзлый грунт, расположенный между зарядной и компенсирующей щелями, дробится с одновременным смещением в сторону дополнительной обнаженной поверхности, образованной компенсирующей щелью. При правильном выборе расстояния между этими щелями и массы заряда ВВ может быть получена траншея с вертикальными стенками.

Наиболее распространенными являются технологии с использованием одной зарядной и в зависимости от ширины траншеи одной или двух компенсирующих щелей. При ширине траншеи до 1,3 м рекомендуется применять двухщелевую схему (рис.18, а).

При ширине траншеи более 1,3 м применяют трехщелевую схему с расположением заряда ВВ в центральной щели (рис.18, б).

Глубина нарезаемых щелей

Н _щ = (0,85¸0,9) Н _м,

где Н _м – глубина промерзания, м.

Рис.18. Схема рыхления сезонно-мерзлых грунтов щелевыми зарядами при двух (а) и трех (б) щелях   1 –заряд ВВ; 2 – детонирующий шнур; 3 – забойка; 4 – зарядная щель; 5 – компенсирующая щель

Меньшая глубина соответствует легковзрываемым сезонно-мерзлым грунтам.

Общий расход ВВ, необходимый для рыхления заданного объема мерзлого грунта,

,

где q – удельный расход ВВ, кг/м³; V _щ – объем грунта в щелях, м³.

Ширина щелей определяется шириной рабочего органа щелерезной машины. Оптимальной считается ширина щелей 0,1-0,3 м.

Расстояние между зарядной и компенсирующей щелями

b = (0,9¸1,3) H _щ.

Масса заряда на 1 м щели

Q = Q / l _щ.

Если поперечное сечение расчетного сплошного щелевого заряда не обеспечивает устойчивой детонации и необходимой степени рыхления грунта, то заряд рассредоточивают. Расстояние между рассредоточенными зарядами в щели

а = (0,9¸1,4) Н _м.

При рыхлении ширина щели определяется шириной рабочего органа щелерезной машины. Оптимальной считается ширина щелей 0,1-0,3 м. В котлованах щели нарезают через равные промежутки по всему котловану перпендикулярно к охраняемому объекту. В случае необходимости нарезают оконтуривающие щели. Укладку зарядов ВВ ведут в шахматном порядке относительно зарядов в соседних щелях, в сторону которых происходит сдвиг мерзлого грунта. Взрывание зарядов в ряду мгновенное с замедлением по рядам. Интервал замедления 20-30 мс. Расстояние между щелями при КЗВ

b = (1,3¸2,2) Н _щ.

При глубине щелей более 1,5 м укладывают два сплошных или рассредоточенных заряда ВВ через прослойку забоечного материала с расстоянием между ними по высоте 0,3-0,5 м (двойное рассредоточение по длине заряда и высоте щели).

Лучшие показатели достигаются при рассредоточенном верхнем заряде массой 0,3 кг и сплошном нижнем.

Удельный расход ВВ, гарантирующий заданный размер наибольшего куска мерзлого грунта,

,

где B ₁ – коэффициент пропорциональности (0,004 для мерзлых песков; 0,006 для супесей; 0,008 для суглинков; 0,01 для глин); X _max – размер наибольшего куска, м; т – коэффициент сближения щелей, ; f (m) – функция коэффициента сближения щелей.

Функции коэффициента сближения щелей следующие:

 

m	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
f (m)	4,1	3,4	3,2	3,1	3,2	3,4
m	0,9		1,1	1,2	1,3	1,1
f (m)	3,6		4,2	4,9	5,3	6,1

 

Размер наибольшего куска определяется шириной ковша экскаватора:

,

где C _к – ширина ковша экскаватора, м.

Щелевзрывной способ по сравнению с рыхлением сезонно-мерзлых грунтов шпуровыми или скважинными зарядами дает возможность сокращения ручного труда при заряжании и забойке. Получаемые траншеи имеют вертикальные стенки, снижаются разлет грунта и сейсмическое действие взрыва.

Безопасность взрывных работ

При проведении траншей