Введение к работе
Актуальность проблемы.
Вопросы формирования строительных свойств грунтовых массивов, служащих как основанием инженерного сооружения; так и средой либо материалом для его возведения, особенно актуальны в связи с освоением территорий, отличающихся сложными горногеологическими условиями. Нередко в сферу инженерной деятельности вовлекаются грунты с неблагоприятными структурно-механическими характеристиками, сложными условиями залегания, повышенной обводненностью, оплывающие, иучинистые.
"Одним из Эффективных средств выполнения земляных работ в та
ких условиях является энергия взрыва. ,Бзрывные технологии, обес
печивающие простоту, высокую скорость' выполнения земляных работ,
низкие трудозатраты, возможность сконцентрировать большую энергию
в малом объеме массива, особенно перспективны для применения в
труднодоступных условиях. На современном уровне развития взрывных
технологий достаточно полно изучены вопросы перемещения и. уплот
нения грунтовых масс, изменения их физико-механических характе
ристик, В широком спектре грунтов особое место занимают структур
но-неустойчивые, к которым в первую очередь следует отнести водо-
насшценные илы, торфы и сапропели. При освоении массивов таких
грунтов со строительными целями преследуется первоочередная .зада
ча - подготовить их с помощью определенной системы мер как осно
вание инженерного сооружения, способное вынести дополнительную
нагрузку. Такие грунты в природе отличаются высокой степенью во-
донасыщения, наличием высокопористого органо-минерального скеле
та, склонностью к оплыванию и оползанию, лавинной потере прочнос
ти и тиксотропному разжижению при слабых динамических воздействи
ях. .--.''
Вопросы изучения закономерностей динамического деформирования
таких пород, обладающих рядом аномальных свойств, установления
корреляционных зависимостей микду параметрами взрывных волн, объ
емными деформациями пород, их прочностными и фильтрационными
свойствами, управления процессом их разрушения и деформирования,
последующей долговременной стабилизацией структуры под влиянием
физико-химических факторов дмеют важное научное и практическое
значение. _ , . '
Основная идея работы.
Основная идея работы s состоит во взаимоувязкэ параметров 6у~
ровзрывных работ с пространственно-временными . характеристиками процессов деформирования слабого водонасыщенного грунтового оснск вания в статическом и динамическом режимах при подготовке, взрывном воздействии и- послевзрывной консолидации торфяных грунтов в основании инженерного сооружения.
Предмет исследования.
Предметом исследований являются водонасыщенные торфяные грунты частично заменяемые песчаным заполнителем из вышележащего цригрузочного слоя. Решается ряд научных и технологических проблем взаимодействия трех различных по структурно—механическим характеристикам сред:
торфяного водонасыщенного слоя, подвергнутого динамическому уплотнению;
Песчаного тела системы свай-дрен;
. — вышележащего песчаного слоя пригрузки. Іакое-взаимодействие выражается в статическом деформировании торфа под действием слоя пригрузки, в динамическом перераспределении органо-минеральных частиц торфяного слоя в момент взрыва, минеральных частиц пригрузки и дрен под нлнянием взрывных процессов, в перераспределении грунтовой елку^. в момент взрыва и в длительном процессе послевзрывной о;иолидации системы названных взаимодействующих сред и, в !>:>/льтате, в стабилизации всей системы /грунтового основания'
Научные положену-:, выносимые на защиту.
На основании проделанных исследований закономерностей формирования взрывных песчаных дрен как средства стабилизации грунте-. зых торфяник оснований в водонаешценном состоянии при строительстве ин^лерных сооружений решены следующие научные вопросы:
_. Определена оптимальная мощность песчаного цригрузочного слоя, обеспечивающая необходимое количество заполнителя для взрывных полостей при деформировании свай-дрен.
2.- Определена достаточная мощность забойки над зарядами для юс взрывания в камуфлегном режиме, когда максимально используется энергия взрыва заряда.
3. Установлены закономерности деформирования слоя" слабого водонасыщенного грунта в связи с различными параметрами взрывных работ.
-
Выбраны оптимальные параметры удлиненного вертикального заряда ограниченных размеров и назначены рациональные параметры сетки расположения системы скважинных зарядов.
-
исследован ход осадки слабых водонасыщенных оснований под действием статического давления пригрузочного слоя во времени и определен временной интервал от размещения насыпи до подрыва системы зарядов в торфяном основании, обеспечивающий снижение затрат на буровзрывные работы, расхода песка из пригрузочного слоя при одновременном достижении равномерного распределения остаточных объемных деформаций заданной величины в массиве торфа. -
-
Изучены процессы послевзрквной консолидации слабого воде— насыщенного слоя в присутствии системы . вертикальных песчаных дрен, окруженных уплотненной зоной, -ж вышележащего пригрузочного слоя с целью корректировки, параметров буровзрывных работ..
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена соответствием установленных закономерностей деформирования сжимаемых сред динамическими полями напряжений; основным физическим законам, положениям механики сплошной среды, сопоставимостью результатов экспериментальных и аналитических исследований с данными опытно-промышленной проверки.
Практическая ценность работы. . -
Экспериментальная, промышленная и технико-экономическая проверка рекомендованных параметров ведения взрывных работ при укреплении грунтовых оснований из слабых органо-минеральных грунтов методом уплотнения взрывом в присутствии пригрузки и вертикального дренажа.
Разработка научно обоснованных методических рекомендаций по-расчету параметров взрывных работ при устройстве песчаных сзай-дрен в торфяном основаниа.
Методы исследования.
Поставленная цель определила применение комплексного метода исследования, включающего обобщение существующих представлений по геодинамике взрывных процессов, теоретический анализ проблемы, лабораторные эксперименты по исследованию физико-механических свойств грунтов в райрных действия взрывов и промышленные эксперименты до созданию взрывным методом свай-дрен»
"Реализация выводов и рекомендации. Результаты исследований использованы при разработке методик расчета параметров буровзрывных работ по стабилизации слабых тор-т фяных оснований методом взрывных песчаных дрен; при промышленных испытаниях способа в условиях Западной. Сибири.
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертационной, работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме по разработке' месторождений, на больших глубинах /Польша, Устронь, 1994 г./. на -международной конференции по использованию взрывных технологий в строительстве /Польша, г.Гдивице, 1995 г./, докладывались на научных семинарах в Институте гидромеханики НАНУкраины и на объединенном семинаре кафедры подземного строительства и кафедры гео-технологии и инженерной экологии Национального технического университета Украины.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения, изложенных на 170 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 4 таблицы, список литературы из 65 наименований.