СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ В МАШИНОБУДУВАННІ, ТРАНСПОРТІ ТА

СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ В МАШИНОБУДУВАННІ, ТРАНСПОРТІ ТА ГІРНИЦТВІ
УДК 622.235
ВЛИЯНИЕ ДИАМЕТРА ЗАРЯДА НА КОЭФФИЦИЕНТ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЙ
УДЕЛЬНЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В УРАВНЕНИИ САДОВСКОГО
С. В. Густов, Л. В. Суровицкий
ОАО «Газпромгазораспределение»
Большой Сампсониевский проулок, 60, 194044, г. Санкт-Петербург, Россия.
E–mail: [email protected]; [email protected]
Проанализированы сейсмические данные, полученные при производстве буровзрывных работ с использованием различных диаметров зарядов. Выявлена зависимость скорости смещения грунта при производстве буровзрывных работ от диаметра шпура (скважины). Определена поправка к коэффициенту сейсмичности «К»
уравнения М.А. Садовского для расчёта скорости смещения грунта в ближней и средней зонах.
Ключевые слова: скорость смещения, удельный сейсмический эффект, сейсмобезопасность, параметры буровзрывных работ.
ВПЛИВ ДІАМЕТРА ЗАРЯДУ НА КОЕФІЦІЄНТ, ЩО ХАРАКТЕРИЗУЄ ПИТОМИЙ
СЕЙСМІЧНИЙ ЕФЕКТ У РІВНЯННІ САДОВСЬКОГО
С. В. Густов, Л. В. Суровицький
ВАТ «Газпромгазорозподіл»
Великий Сампсонієвський провулок, 60, м. Санкт-Петербург, 194044, Росія.
E–mail: [email protected]; [email protected]
Проаналізовані сейсмічні дані, отримані під час виробництва буровибухових робіт із застосуванням різних
діаметрів зарядів. Встановлена залежність швидкості зміщення ґрунту підчас виробництва буровибухових робіт
від діаметра шпура (свердловини). Визначена поправка до коефіцієнту сейсмічності «К» рівняння М.А. Садовського для розрахунку швидкості зміщення ґрунту у ближній та середній зонах.
Ключові слова: швидкість зміщення, питомий сейсмічний ефект, сейсмобезпечність, параметри буровибухових робіт.
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. При проведении
взрывных работ вблизи охраняемых объектов (в
ближней и средней зоне действия взрыва) расчёт
максимальной допустимой скорости смещения
грунта в сейсмовзрывной волне основывается на
формуле, учитывающей массу единовременно взрываемого заряда, расстояние от заряда до охраняемого объекта и коэффициенты [1], зависящие от способа взрывания, от физико-механических свойств
среды и, в некоторых случаях, от плотности заряжения шпура (скважины). Но, проведя анализ большого массива данных, можно сделать вывод, что в данной формуле коэффициент, характеризующий
удельный сейсмический эффект (коэффициент сейсмичности), должен зависеть от диаметра шпура
(скважины).
Для оценки сейсмобезопасных условий взрывания принято использовать выражение расчёта
скорости смещения грунта (бетона) у основания
охраняемого объекта, предложенное М.А. Садовским [2, 3], имеющее вид
n
3 Q 
(1)
 ,
v = K
 R 


где v – скорость смещения, см/с; K – коэффициент характеризующий удельный сейсмический эффект. Его значение зависит от способа взрывания и
физико-механических характеристик среды, и определяется выражением (2); n – показатель затухания
сейсмических волн с расстоянием; Q – эквивалентная масса единовременно взрываемого заряда, кг; R
– минимальное расстояние от заряда (поля зарядов)
до точки наблюдения:
2
C p  4 C s2  ,
(2)
1 −

ρ  3 C p2 
где Cp и Cs – скорость продольных и поперечных
волн в грунте (м/с); ρ – плотность грунта (кг/м3).
Существуют нормативные документы, регламентирующие производство взрывных работ вблизи охраняемых объектов. Так, в «Руководстве по проектированию и производству взрывных работ при реконструкции промышленных предприятий и гражданских сооружений» РТМ 36.9–88 [4], выражение
для расчёта скорости смещения имеет дополнительные коэффициенты Δ, α и B, и представлено в виде
K = 1000 ⋅ 3
n
K∆  3 Q  ,
(3)
v=
αB  R 
где Δ – коэффициент, зависящий от плотности
заряжения шпура (скважины), равен отношению
фактической массы заряда к той массе заряда, которая была бы при полном заполнении шпура; α – коэффициент, учитывающий снижение интенсивности
сейсмических волн с глубиной (для заглублённых
объектов α=2, для наземных объектов α=1); B – степень экранизации.
При взрывах без экрана B=1. В данном документе коэффициент K также характеризует удельный
сейсмический эффект, но значение K ограничено и
варьируется в диапазоне 100 ≤ K ≤ 400, при среднем
значении K=250.
Целью настоящей работы является определение
поправок к коэффициенту K в уравнении М.А. Садовского для расчёта скорости смещения для ближней зоны [1].
Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. Випуск 4/2012 (75).
61
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ В МАШИНОБУДУВАННІ, ТРАНСПОРТІ ТА ГІРНИЦТВІ
МАТЕРИАЛ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. В настоящей работе проведён анализ результатов, полученных при мониторинге буровзрывных
работ
на
участке
строительства
СевероЕвропейского газопровода «Nord Stream». Особое
внимание уделено выражению М.А. Садовского для
расчёта скорости смещения грунта. В статье использованы данные по 45 массовым взрывам при проходке траншеи в скальных грунтах для прокладки
новой нитки газопровода и коммуникационного
оборудования параллельно существующему действующему стальному газопроводу. При мониторинге
взрывных работ измерялось воздействие сейсмовзрывных волн на существующий газопровод. Диаметр шпуровых (скважинных) зарядов при производстве буровзрывных работ был равен 32, 41, 76 и
89 мм. Интервал замедления между ступенями
взрывания 42 мс. В каждой ступени одновременно
взрывалось от трех до пяти зарядов. Расстояние от
сейсмодатчика до взрываемого блока в среднем составляло 15 м.
Попытки ввести дополнительные коэффициенты
уже были предприняты и результаты опубликованы
ранее [5].
Рассмотрим выражение М.А. Садовского, преобразованное следующим образом:
K =
vR n
Q
n
(4)
3
Получается, что если подставить полученные
при мониторинге данные, то коэффициент, характеризующий удельный сейсмический эффект и зависящий от способа взрывания и физикомеханических характеристик среды, не должен изменяться при неизменном способе взрывания и при
постоянных свойствах грунта.
Результат проведённого анализа представлен в
табл. 1. Коэффициент K в столбце «расчётное значение коэффициента K» был рассчитан по формуле (4)
при показателе затухания сейсмических волн n=2,3.
В столбце «Kcp» приведено среднее значение коэффициента для данного диаметра заряда.
Таблица 1 – Результаты экспериментальных исследований сейсмического эффекта*
№
Ø
шпура,
мм
Масса ВВ
в ступени,
кг
R до
датчика,
м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
89
89
89
89
76
76
76
76
76
76
76
76
76
76
76
76
76
76
76
41
41
41
41
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
24,6
35,6
40,7
16,6
28,0
28,0
28,0
22,6
22,6
25,0
28,6
28,3
30,9
24,4
27,0
27,0
25,3
26,5
23,6
3,0
0,3
1,7
2,5
1,0
1,4
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,8
1,3
1,2
1,3
1,4
1,2
1,4
1,2
1,3
1,4
1,2
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
10
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
16
16
18
16
16
17
14
16
17
12
Составляющие скорости, мм/с
tran
23,6
26,2
38,1
11,8
25,4
32,9
23,1
19,3
5,71
11,4
18,4
21,3
21,1
72,3
10,2
10,5
37
21,1
51,4
23,5
11,8
34,8
40,5
27,3
15,9
17,5
57
25,3
13,3
29
8,89
11,3
11,8
47,1
45
8,25
7,11
6,22
6,22
7,75
9,02
11,2
5,97
12,1
0,127
vert
32,3
49
44,8
17,8
19,3
32,6
16,1
26,8
21,5
25,3
21,2
37
42,5
41,9
35,2
17,3
73,8
65,9
30
36,3
10,5
48,3
22,9
28,1
26,5
47,8
50,5
11,3
10,2
30
18,3
13,1
26,5
19,8
19,8
60,5
11,2
13,2
15,4
14,5
11,7
26,9
17,8
27,6
35,8
long
43,8
39,4
31,5
17,4
15,6
47,4
11,8
26,4
13,3
11
16,8
38,2
16,1
32,1
20,1
23,5
51,3
39,6
23,1
53,2
14,8
36,3
72,6
24,3
44,3
28,2
50,9
36,8
16,1
31,1
20,7
16,3
13
22
24,6
27,8
10,9
8,38
6,73
10
8,89
20,4
9,52
10,9
21,6
Вектор суммы скоростей, мм/с
Расчётное значение коэффициента К
54,6
55,3
57,4
20,5
28,5
55,1
24,1
31,1
21,5
25,8
27,5
42
43,8
79,3
35,3
24,1
75,4
72,4
57,4
62,3
17,5
59,2
72,7
30,5
47,5
47,8
64,3
37,6
17,5
39,4
24,4
17
27
47,3
48,3
67,1
14,9
13,9
15,5
15,1
13,4
29,3
18,4
30,1
36,2
238
181
170
121
112
217
95
145
100
111
107
164
160
348
143
98
322
298
258
1361
848
1980
1826
1596
1861
2387
3211
1882
874
1967
1237
870
1393
2378
1547
3306
782
856
697
782
700
1116
875
1608
955
Кср
Средняя квадратичная погрешность
178
0,3
178
0,5
1504
0,3
1495
0,5
Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. Випуск 4/2012 (75).
62
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ В МАШИНОБУДУВАННІ, ТРАНСПОРТІ ТА ГІРНИЦТВІ
*Таблица построена по данным мониторинга буровзрывных работ на участке строительства второй нитки
Северо-Европейского газопровода (СЕГ–II) в период с 10.2010 по 01.2012 г. При производстве измерений использовались сейсмостанции MiniMate и BlastMate фирмы Instantel (производство Канада) в комплекте с трёхкомпонентными широкополосными датчиками.
ВЫВОДЫ. Подводя итоги, необходимо отметить, что в настоящее время при производстве
взрывных работ вблизи охраняемых объектов, пытаясь уменьшить возможность повреждения, используют меньшие диаметры зарядов. Но проведённые
исследования показали, что уровень сейсмического
воздействия увеличивается с уменьшением диаметра заряда.
ЛИТЕРАТУРА
1. Медведев С.В. Сейсмика горных взрывов. –
М.: Недра, 1957. – 71 с.
2. Садовский М.А. Простейшие приемы определения сейсмической опасности при взрывах. – М.:
Изд. ИГД АН СССР, 1946. – 28 с.
3. Садовский М.А. Сейсмический эффект взрыва – М.: Госгортехиздат, 1939.
4. РТМ 36.9–88. Руководстве по проектированию и производству взрывных работ при реконструкции промышленных предприятий и гражданских
сооружений. – М.: Минмонтажспецстрой СССР,
1988.
5. Виноградова Е.Ю. Оценка сейсмического
воздействия взрывных работ на действующие тоннели при их реконструкции: дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук. – СПб.: СПГГИ, 2009,
84 с.
THE INFLUENCE OF BLASTING CHARGE DIAMETER ON THE RELATIVE SEISMIC EFFECT
COEFFICIENT IN SADOWSKI EQUATION
С. Gustov, L. Surovitskii
«Gaspromgasoraspredelenie», OJSC
proulok Bolshoi Samsonievskii, 60, 194044, St.Petersburg, Russia. E–mail: [email protected]; [email protected]
The seismic data from the production of brown-blasting with charges of different diameters applied were analyzed.
The dependence of the rate of soil displacement in the blasting production on the borehole (well) diameter was obtained. The correction to the coefficient of seismicity to the MA Sadowski equation for calculating of the rate soil displacement in the near and middle zones was determined.
Key words: displacement rate, the relative seismic effect, seismic safety, drilling and blasting operations parameters.
REFERENCES
1. Medvedev S.V. Seismic of mining explosions. –
M.: Nedra, 1957. – 71 р. [in Russian]
2. Sadovskiy M.A. The simplest methods of determining the seismic risk of explosions. – M.: Pub. Institute of Mining Sciences of the USSR, 1946. – 28 р. [in
Russian]
3. Sadovskiy M.A. The seismic effect of explosion.
– M.: Gostehizdat, 1939. [in Russian]
4. RTM 36.9-88. Guidelines for the design and
manufacture of blasting in the reconstruction of indus-
trial
and
civil
constructions.
–
M.: Minmontazhspecstroy USSR, 1988. [in Russian]
5. Vinogradova E.Yu. Evaluation of seismic effects
of blasting on existing tunnels during their reconstruction: Dissertations for scientific degree of candidate of
technical sciences. – SPb.: SPbMU, 2009. – 84 р. [in
Russian]
Стаття надійшла 14.05.2012.
Рекомендовано до друку
д.т.н., проф. Чебенком В.М.
Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. Випуск 4/2012 (75).
63
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com