Сейсмическое воздействие взрыва на окружающие объекты, страница 7

Характеристика зданий и сооружений	Ранг сооружений	Допустимая скорость колебаний грунта по классам сооружений, см/с
		II	III	IV
Здания и сооружения с железобетонным или металлическим каркасом с навесными панелями или легкими заполнителями (имеют антисейсмические усиления). Остаточных деформаций в несущих элементах, конструкциях и заполнителе  не имеется	1	4,6	7,5	12
Здания и сооружения с железобетонным или металлическим каркасом с заполнителем, без антисейсмических усилений. Остаточных деформаций нет	2	2,8	4,6	7,5
Каркасные здания, заполнитель - кирпичная или каменная кладка, трещины в наполнителе. Крупноблочное или кирпичное здание без антисейсмических усилителей. Остаточных деформаций не имеется	3	1,6	2,8	4,6
Каркасные здания, имеющие значительные нарушения в заполнителе и трещины в каркасе. Здание из кирпича или крупных блоков, имеющее отдельные небольшие трещины в несущих стенах и перегородках.	4	1,0	1,6	2,8
Здание каркасного типа, имеющее трещины в каркасе, нарушения связей между отдельными элементами. Крупнопанельные здания без антисейсмических усилений. Кирпичное или крупноблочное здание с несущими стенами, имеющими значительные нарушения в виде косых трещин, трещин в углах и т. п.	5	0,6	1,0	1,6
Нарушения железобетонного каркаса, коррозия арматуры каркаса, крупные трещины в заполнителе. Здания с несущими стенами, имеющими значительное число трещин, нарушения связей между наружными и внутренними стенами и т.п.	6	0,3	0,6	1,0

Если предельная скорость колебаний выбирается по табл. 5 или 6, то определяющим является наиболее уязвимое здание с наименьшей допустимой скоростью колебаний. При этомнеобходимо учесть свойства пород в основании зданий, которые могут различаться по своей сейсмической активности.

Однако расчет не всегда представляется возможным выполнить.

Необходимо учитывать и то, что хотя приведенные расчеты обеспечивают безопасность и сохранность зданий, однако выполнение взрывов в черте городов или в непосредственной близости от них, приводит к тяжелому психологическому воздействию на людей. Поэтому нельзя подвергать колебаниям, например, здания больницы или детского учреждения, исходя только из расчета его конструктивной прочности. Сотрясения, при которых не возникает нарушений в зданиях, но которые могут вызвать такие же ощущения у людей, как и при землетрясениях, недопустимы. С учетом внешних проявлений действия взрыва для городов и поселков городского типа со зданиями самого различного значения можно принимать скорость колебания грунта 1 см/с. В основании отдельных зданий, небольших поселков с домами из дерева и кирпича, административными зданиями допустима скорость 4 см/с. Для промышленных зданий, цехов и т. п. предельное значение скорости можно увеличить в 2 раза или до 8 см/с.

5. Протяженные конструкции в грунте

Часто прокладка протяженных конструкций (трубопроводов, кабелей и т.п.) производится непосредственно в грунте. Для них основную опасность представляют напряжения, возникающие вследствие взаимных перемещений сечений в результате прохождения через грунт сейсмических волн, сдвига конструкции вместе с грунтом по отношению к точке закрепления к сооружению и т.п. Если трасса протяженной конструкций проложена в прочных грунтах, то при прохождении сейсмических волн напряжения в ней возникают по двум причинам. Первая - перемещения сечений конструкции друг относительно друга или по отношению к точке крепления в здание, вызванные движением конструкции вместе с грунтом. Вторая - давление на конструкцию грунта; оно вычисляется теми же методами, что и давление на заглубленную конструкцию или подпорную стенку.

Рассмотрим принцип определения напряжений из-за прохождения сейсмических волн. Будем предполагать, что распространяется волна сдвига, при которой направление колебаний частиц грунта перпендикулярно направлению движения фронта волны, и что направление движения фронта совпадает с осью конструкции (ось х). Тогда частицы движутся по оси у согласно закону:

,                                             (23)

где D_max - максимальное перемещение грунта при взрыве; w - круговая частота колебаний частиц; u_S - скорость движения фронта волны.

Если считать, что конструкция представляет собой стержень, и ее проскальзывание относительно грунта отсутствует, то ее деформация

,                   (24)

где u_max - пиковое значение скорости колебаний грунта при взрыве.

Аналогичным образом можно вычислить и деформацию при распространении вдоль конструкции продольной волны. При этом следует учитывать, что, во - первых, в данном случае направления движения фронта волны и перемещений частиц грунта совпадают, а во - вторых, что продольная сила, приложенная к конструкции, не может превосходить силу трения между нею и грунтом. При движении волн поперек конструкции подходы к расчету на продольную и поперечную волну меняются местами. Для мелко заглубленных конструкций помимо этих волн могут также иметь значение поверхностные волны (волны Релея).

Для прямолинейных участков конструкций, удаленных от мест закрепления, гибов и пересечений, максимальная осевая деформация без учета сил трения между конструкцией и грунтом равна

,                                                                     (25)

где u - скорости распространения соответствующих волн (продольных, поперечных или Релея); a_e - коэффициент, равный для волн: продольных – 1,0, поперечных – 2,0, Рэлея – 1,0.

6. Методика оценки допустимой скорости колебаний грунта в основании

охраняемых объектов при короткозамедленном взрывании

      При короткозамедленном взрывании на карьерах используется формула расчета скорости колебаний массива

,                    (26)

t - интервал замедления, мс; m_з – число ступеней замедления; Q_S - суммарная масса скважинных зарядов во взрываемом блоке.

7. Пример расчета предельно допустимой массы взрываемого заряда