Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Природознавство arrow Прогнозування сейсмостійкості споруд під час вибухів циліндричних зарядів
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Вплив частотних характеристик вибухових хвиль на сейсмостійкість поверхневих об'єктів

Для дослідження впливу сейсмічної дії на ґрунтову основу застосований підхід, який запропонований у роботах [66, 93, 108, 152, 160 – 162]. Для ґрунту, що моделюється пружно-в'язким середовищем, введений комплекс безрозмірних критеріїв подібності та проаналізований вплив параметрів сейсмовибухових коливань на величину кінематичних характеристик руху вільної поверхні ґрунтового масиву [163].

Покладемо, що горизонтальна і вертикальна взаємодії передаються зі сторони більш жорсткої породи. Розташований вище ґрунту характеризується модулем пружності Е = 3G (де G – модуль зсуву) і динамічним коефіцієнтом ньютонівської в'язкості μ. Розв'язки будуються для умови плоскої задачі. Характерним лінійним розміром є відстань від вільної поверхні до площини сейсмічної взаємодії h.

Компоненти тензора напружень, відповідно до прийнятої моделі ґрунту, визначаються залежностями:

(5.24)

деприпри- горизонтальне,

- вертикальне зміщення. Підставляючи (5.24) у диференціальні рівняння руху ґрунту:

(5.25)

одержимо

(5.26)

де- кінематичний коефіцієнт в'язкості,- густина ґрунту. Граничні умови для шуканих функційімають вигляд:

при (5.27)

де- частоти горизонтальних () і вертикальних () коливань шару,- амплітуди, що відповідають значенням сейсмічних впливів:,

- зсув фаз горизонтальних і вертикальних коливань шару.

При

(5.28)

Загальні розв'язки рівняння (5.26) можуть бути подані у вигляді:

(5.29)

Підставляючи (5.29) у (5.26), після виключення множників, одержимо для функційзвичайне однорідне диференціальне рівняння другого порядку:

(5.30)

Утворивши для (5.30) характеристичні рівняння, одержимо для їх комплексних коренівінаступні вирази:, де

(5.31)

(5.32)

де' – безрозмірна величина, що приймається в подальшому за перший критерій подібності задачі:

Розв'язки рівняння (5.30) із врахуванням граничних умов мають вид:

(5.33)

де сталі С, є комплексними величинами.

Подаючи, визначимо шукані функції і як дійсні частини одержаних залежностей. Використовуючи граничні умови (5.29) і прирівнюючи коефіцієнти при однакових тригонометричних функціях, одержимо:

(5.34)

(5.35)

Величина горизонтального і вертикального зміщення грунту на вільній поверхні, згідно (5.35) має вигляд:

(5.36)

(5.37)

Із експериментальних даних [164] випливає, що найбільш характерні частоти коливань при техногенних вибухах лежать у діапазоні від 15 до 92 Гц.

Для розрахунку були вибрані такі вихідні дані:

для горизонтальних коливань

для вертикальних коливань

При цьому

Розглядався випадок, коли зсув фаз горизонтальних і вертикальних коливань грунту відповідає збігу по часу їх амплітудних значень на вільній поверхні. При цьому

На рис. 5.12 наведені розрахункові залежності горизонтальних і вертикальних зміщень при розгляді поверхневої (а) та глибинної (б) СВХ.

Із аналізу рисунка випливає, що при досягненні СВХ вільної поверхні відбувається зменшення її амплітуди більше ніж у 2 рази і збільшення періоду від 0,15 до 0,17 с. Цікавою особливістю є те, що на поверхні відсутній зсув фаз горизонтальних і вертикальних зміщень. Це може привести до збільшення результуючого зміщення і негативно вплинути на сейсмостійкість об'єкту, що охороняється.

Були проведені розрахунки для різних періодів СВХ (рис. 5.13). Як і слід було очікувати, збільшення амплітудно-частотного спектру СВХ приводило до збільшення горизонтальних і вертикальних зміщень на поверхні Грунту.

При дослідженні впливу глибини закладки зарядів встановлено, що сейсмічна дія вибуху на меншій глибині більша. Збільшення глибини закладки зарядів у 2 рази привело до зниження зміщення на порядок.

Розрахунки проводились для різних мас охоронного об'єкта (q змінювалось у 100 разів), однак при цьому, на відміну від впливу сейсмічних хвиль від землетрусів [163], значне збільшення маси об'єкту практично не змінює амплітудно-частотного спектру коливань. Це пояснюється тим, що у порівнянні із землетрусами вибухи генерують значно більш високочастотні хвилі, при яких інерційні властивості охоронного об'єкту не встигають проявитися.

Залежності горизонтальних (крива 1) і вертикальних (крива 2) зміщень при поширенні поверхневої (а) і глибинної (б) СВХ з періодом коливань Т= 15 Гц і масі наземної споруди q,=0,0005кгс-с2•см- 3.

Рис. 5.12. Залежності горизонтальних (крива 1) і вертикальних (крива 2) зміщень при поширенні поверхневої (а) і глибинної (б) СВХ з періодом коливань Т= 15 Гц і масі наземної споруди q,=0,0005кгс-с2•см- 3.

Спираючись на експериментальні дані, одержані в роботі [164], були визначені лінійні маси при вибуху свердловинних зарядів у залежності від періодів коливання у повздовжній хвилі в пружній зоні:

(5.38)

і маси зарядів при вибуху сферичних зарядів у залежності від періодів коливань у повздовжній хвилі:

(5.39)

де- експериментальні коефіцієнти, значення яких одержані при виконанні експериментальних досліджень;- лінійна маса свердловинного заряду, І – довжина свердловинного заряду; Q – маса сферичного заряду; h – глибина закладання заряду;- період коливань.

Горизонтальні зміщення ґрунту при вибухах на глибині h=50 м, приведеній масі наземної споруди q = 0,0005 кгс с2 •см-3 і різних періодах коливань: 1 -Т =0,11 с; 2 – Т=0,15 с.

Рис. 5.13. Горизонтальні зміщення ґрунту при вибухах на глибині h=50 м, приведеній масі наземної споруди q = 0,0005 кгс с2 •см-3 і різних періодах коливань: 1 =0,11 с; 2 – Т=0,15 с.

Періоди коливань ґрунтової основи у повздовжній хвилі, одержані в результаті сейсмічних вимірів, визначалися за сейсмограмами вибухів, а експериментальні коефіцієнти наведені в таблиці 5.4.

На основі теоретично встановлених залежностей швидкостей зміщення ґрунтової основи і мас зарядів від періодів коливань при вибухах циліндричних і сферичних зарядів у різних ґрунтових умовах були побудовані номограми для визначення сейсмобезпечних параметрів проведення вибухових робіт поблизу охоронних об'єктів: маси сферичного заряду при проведення вибухових робіт для суглинків (рис. 5.14) і лінійної маси циліндричного заряду при проведенні вибухових робіт для вапняків і гранітів (рис. 5.15. а, б).

Таблиця 5.4.

Значення експериментальних коефіцігнтів

Ґрунт

Свердловинні заряди

Сферичні заряди

Kp

Kp

Суглинки

0,065

0,055

Вапняки

0,012

0,02

Граніти

0,01

0,01

Номограма визначення сейсмобезпечної лінійної маси сферичного заряду при проведенні вибухових робіт для суглинків для різних глибин закладання заряду

Рис. 5.14. Номограма визначення сейсмобезпечної лінійної маси сферичного заряду при проведенні вибухових робіт для суглинків для різних глибин закладання заряду:

Номограма визначення сейсмобезпечної лінійної маси циліндричного заряду при проведенні вибухових робіт для вапняків (а) і гранітів (б) при довжині зарядів: 1- l =0,5 м, 2 – l =3 м, 3 – l =10 м, 4 – l =20 м

Рис. 5.15. Номограма визначення сейсмобезпечної лінійної маси циліндричного заряду при проведенні вибухових робіт для вапняків (а) і гранітів (б) при довжині зарядів: 1- l =0,5 м, 2 – l =3 м, 3 – l =10 м, 4 – l =20 м

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси