Способ уплотнения структурнонеустойчивого грунта Советский патент 1992 года по МПК E02D3/10 

Изобретение относится к упрочнению структурно-неустойчивых грунтов при строительстве и подготовке оснований зданий и сооружений путем уплотнения их энергией взрыва.

Известен способ уплотнения просадоч- ного грунта линейными вертикальными зарядами, включающий бурение скважин, установку зарядов, производство взрыва, образование полости и заполнение ее малосжимаемым материалом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу и принятому за прототип является способ уплотнения просадочного грунта линейными горизонтальными зарядами, включающий проходку траншей, расположение заряда, тампонирование его и производство взрыва.

Недостатком указанного технического решения является то, что в нем не определяется количество одновременно взрываемых траншей, позволяющее уплотнить слабый слой на всю глубину. В результате не обеспечивается равномерность уплотнения грунта по глубине - верхняя часть массива уплотняется в большей степени, чем нижняя, а нередко нижняя часть массива вообще не уплотняется.

Цель изобретения - повышения равномерности ступени уплотнения грунта по глубине уплотняемого массива.

Положительный эффект достигаемый поставленной целью, выражается в ликвидации просадочных свойств уплотняемого грунта и обеспечении тем самым эксплуата Ч ON СО СЛ VI О

ционной надежности, возводимых зданий и сооружений.

Поставленная цель достигается тем, что при уплотнении массива структурно-неустойчивого грунта до размещения линейных зарядов определяют их количество из зависимости

п

2Rn

А рА b

где п - количество траншейных зарядов;

Н - мощность уплотненного структурно-неустойчивого грунта, м;

b - ширина нижней части, образуемой взрывом полости, з м;

Rn - радиус, образуемой взрывом полости, в м;

А - безразмерный коэффициент, характеризующий недоуплотнение грунта;

/3d - плотность структурно-неустойчивого грунта естественного сложения, т/м ;

ркр - критическая плотность грунта, т/м3.

С целью снижения величины сейсмического воздействия за пределами уплотняемого массива до укладки линейных зарядов в траншеи осуществляют образование сей- смозащитного экрана путем рыхления грунта на заданную глубину, например, бурением скважин и заполнением их материалом, обладающим отличной от грунта акустической жесткостью.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что в нем до размещения линейных зарядов определяют в соответствии с основными закономерностями теории физического моделирования эффективную зону сжатия грунта от воздействия плоской ударной волны. Количество одновременно взрываемых траншей рассчитывают из условия равенства зоны сжатия толщине уплотняемого структурно-неустойчивого слоя грунта. Кроме того, с целью снижения величины сейсмического воздействия за пределами уплотняемого массива устраивают сейсмозащитный экран рыхлением грунта на заданную глубину, например, путем бурения скважин и заполнением их материалом другой акустической жесткости.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию новизна. Сравнение этого способа не только с прототипом но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в нем признаки, отличающие предлагаемый способ от прототипа, что позволяет сделать

вывод о соответствии критерию существенные отличия.

Технология выполнения способа уплотнения просадочных грунтов включает определение необходимости уплотнения грунта в основании зданий и сооружений. Потребность в уплотнении грунтов определяют в зависимости от того, насколько рыхло сложен грунт, что классифицируется плотностью сложения структурно-неустойчивых грунтов, рассчитываемой по равенству

Np /3d/pKP

Если плотность естественного сложения pd ркр, NЈ 1 - ГРУНТ ОТНОСИТСЯ К

недоуплотненному состоянию, при РА Ркр, NЈ 1-грунт нормально уплотнен, при pd ркр, Ne 1 - грунт переуплотнен.

Искусственному уплотнению подлежат грунты, находящиеся в существенно недо- уплотненном состоянии при N 0,9; когда потенциальная способность к деформированию достигает 10-15% от мощности слоя.

в таком состоянии находятся, например, лессовые просадочные грунты при степени влажности более 0,6 и при плотности естественного сложения менее 1,45 г/см3.

Описываемый способ уплотнения про

садочных грунтов осуществляется следующим образом. Рассчитывают полосу нагружения от одиночного линейного заряда, которая, примерно, равна ширине нижней части образуемой взрывом полости в. Связь между в и радиусами заряда гз и полости Rn определяют по равенству

40

Rnsin/45 -|

Радиус полости Rn рассчитывают по экспериментально установленной зависимости для лессовидных супесей и суглинков

45

гз,

0

5

где

гз ,314 q;

q - масса заряда на 1 пог. м, траншеи ,314гз2 .

В соответствии с закономерностями теории физического моделирования в недоуп- лотненном грунте сжимаемая толща, в которой происходят пластические деформации меньше характерной ширины нагружения. Следовательно, в слабом слое, где N 1 эффективная глубина уплотнения от одиночного заряда за счет концентрации напряжений составит величину меньше в, Например , Нсжт 0,8в. Для двух зарядов

,8(в+в) и т.д. Подбирают такое количество одновременно взрываемых зарядов, чтобы .

Учитывая формирование плоской ударной волны в зоне пластического сжатия грунта от действия ударной волны, получают технологическое требование

H(nb+2Rn)A/Экр

Откуда находят требуемое количество одновременно взрываемых траншей зарядов

п

2Rn

А РА b

Затем после расчета количества одновременно взрываемых зарядов выполняют нарезку траншей, устройство сейсмозащит- ного экрана, зарядку траншей, их тампонаж и производство взрывов.

Формула изобретения 1. Способ уплотнения структурно-неустойчивого грунта, включающий отрывку траншей, размещение в них линейных зарядов взрывчатого вещества, забойку зарядов

и осуществление их взрыва с осадкой грунта, отиличающийся тем, что, с целью повышения равномерности степени уплотнения грунта по глубине уплотняемого массива, до размещения линейных зарядов определяют их количество п из зависимости Н Дф 2 Rn

Apdb b

где Н - глубина уплотняемого массива грун- 0 та, м;

b - ширина нижней части образуемой взрывом полости, м;

Rn - радиус образуемой взрывом полости, м;

А - безразмерный коэффициент, характеризующий степень недоуплотнения грунта;

- члотность грунта естественного сложения, т/м ;

/Окр - критическая плотность грунта, т/м3

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью снижения сейсмического воздействия за пределами уплотняемого массива, во время или после отрывки траншей осуществляют образование сейсмоза- щитного экрана путем рыхления грунта на заданную глубину.

5

0

5

Использование: упрочнение структурно-неустойчивых грунтов энергией взрыва при строительстве и подготовке оснований зданий и сооружений. Сущность изобретения: осуществляется отрывка траншей, размещение в них разрядов- взрывчатого вещества, их забойка и осуществление взрыва с осадкой грунта. До размещения линейных зарядов определяют их количество из зависимости n H /Экр/Apd b-2Rn/b, где Н - глубина уплотняемого массива; b - ширина нижней части образуемой взрывом полости; Rn - радиус полости; А - безразмерный коэффициент, характеризующий степень недоуплотнения грунта; ра - плотность грунта естественного сложения; ркр - критическая плотность грунта. Для снижения сейсмического воздействия может осуществляться образование во время или после отрывки траншей сейсмозащитного экрана путем рыхления грунта на заданную глубину. 1 з. п. ф-лы. СП