Расчет зарядов для подрывания элементов конструкций из кирпича, камня, бетона и железобетона

3.1. Элементы конструкций из кирпича, камня, бетона и железобетона подрываются

наружными контактными (сосредоточенными, удлиненными, кумулятивными) и неконтактными зарядами, а также внутренними зарядами, расположенными в нишах, бороздах, рукавах, скважинах, шпурах и т.п.

 

Примечание: Нишей или камерой (для удлиненного заряда бороздой) называют выработку (выемку) в конструкции, имеющую форму и размеры, близкие к формам и размерам заряда.

Рукавом называют горизонтальную или слегка наклонную выработку, глубина которой больше, чем глубина ниши, но не превышает 5,0 м; поперечное сечение рукавов или круглое диаметром не менее 10 см, или прямоугольное с размером сторон от 10 см и более.

Скважиной (трубой) называют цилиндрическое углубление диаметром более 7,5 см при глубине до 5 м или углубление той же формы и любого диаметра при глубине более 5 м.

Шпуром называют цилиндрическое углубление диаметром до 7,5 см и глубиной до 5 м.

 

Выделка ниш, рукавов и других зарядных устройств проводится механическим или взрывным способом.

При взрывном способе выделки зарядных устройств применяются одиночные или последовательные взрывы кумулятивных зарядов, а также небольших сосредоточенных зарядов пластита-4, закладываемых в шпуры глубиной 5 – 10 см, предварительно выделанные при помощи инструментов или кумулятивных зарядов небольшого веса.

При заблаговременной подготовке объектов к подрыванию (когда подрывание с изменением обстановки может быть отменено) применять взрывной способ выделки зарядных устройств запрещается.

Наружные контактные заряды (в том числе и кумулятивные) применяются при ускоренном подрывании объектов и требуют большего расхода ВВ, чем внутренние заряды, применяемые при наличии достаточного времени на выполнение работ по выделке зарядных устройств. Заряды в шпурах целесообразно применять также и в тех случаях, когда недопустим значительный разлет крупных осколков.

Неконтактные заряды применяют в условиях сильно ограниченного времени на производство подрывных работ и в случаях необходимости подрывания сложных сооружений малым количеством зарядов.

 

3.2. Сосредоточенные контактные заряды для подрывания кирпичных, каменных, бетонных и железобетонных конструкций типа колонн, столбов, балок и т.п. при их ширине, не превышающей удвоенную толщину, рассчитывается по формуле

 

С = А • В • R3         (10)

где С - вес заряда в килограммах;

А - коэффициент, зависящий от свойств подрываемого материала и применяемого ВВ

  В - коэффициент, зависящий от расположения заряда и называемый коэффициентом

        забивки;

R - необходимый радиус разрушения в метрах.

 

Значение коэффициента прочности материала А (при ВВ нормальной мощности). Табл 5

Наименование материалов Значение А Примечание
Кирпичная кладка на известковом растворе:  - слабая                    - прочная   0,75 1,00  
Кирпичная кладка на цементном растворе: 1,20  
Кладка из естественного камня на цементном растворе: 1,40  
Бетон:       - строительный              - фортификационный 1,50 1,80  
Железобетон - для выбивания бетона  - для выбивания бетона с частичным перебиванием арматуры 5,0 20,0 Арматура не перебивается. Перебиваются ближайшие к зарядам прутья арматуры.

 

Сосредоточенные контактные заряды для пробивания отдельных отверстий в плитах, стенах и подобных им конструкциях из кирпича, камня. Бетона и железобетона рассчитываются по формуле (10) с увеличением в два - три раза (диаметр отверстий получается приблизительно равным удвоенной толщине пробиваемой конструкции).

При наличии в пробиваемой конструкции (например в конструкциях железобетонных фортификационных сооружений) противооткольной одежды в виде двутавровых балок, рельсов, швеллеров и т. п. сосредоточенные заряды, рассчитанные по формуле (10), увеличиваются в шесть раз.

Для пробивания узких отверстий в конструкциях указанного типа целесообразно применять сосредоточенные кумулятивные заряды.

Если взрыв одного кумулятивного заряда не обеспечивает сквозного пробивания данной конструкции, то целесообразно производить на ней последовательное взрывание таких зарядов до получения сквозной пробоины.

Примечание. Для наружных зарядов толщина слоя забивки (из грунта, мешков с землей и т.п.) должна быть не меньше R.

Значение коэфф-та забивки В для различных случаев расположения зарядов. Таблица 6

Схемы расположения и

наименование зарядов

Значение коэффициента В

Расчетная величина радиуса разрушения

без забивки с забивкой
Наружный заряд 9,0 5,0 (для железобе-тона 6,5) R = H
Заряд в нише (заподлицо с поверхностью подрываемой конструкции) 5,0 3,5 R = H
Заряд в рукаве глубиной 1/3 толщины подрываемой конструкции 1,7 1,5 R =2/3 H
Заряд в середине подрываемой конструкции (в рукаве скважине, камере) 1,3 1,15 R = 1/2 H
Заряд у стенки (опоры) на грунте (на воде) 5 2,5 R = H
Заряд в колодце за стенкой (в грунте) 3,5 2,0 R = H

 

Пример 1. Требуется выбить бетон из железобетонной колонны размерами 0,80 х 0,80 м в поперечном сечении. Определить вес наружного сосредоточенного заряда, необходимого для этой цели.

По табл. 5 и 6 находим соответствующие значения коэффициентов (А = 5,0 - для выбивания бетона; В = 9 - для наружного заряда без забивки).

Определим вес заряда по формуле (10), принимая R = 0,8 м

C = A•B•R3 = 5,0 9 0,83 » 23 кг

 

Пример 2. Требуется пробить сквозную брешь в покрытии железобетонного фортификационного сооружения толщиной 1,0 м без противооткольной одежды. Определить вес наружного (без забивки) сосредоточенного заряда, необходимого для этой цели.

По табл. 5 и 6 находим значение коэффициента (А = 5; В = 9).

Определяем вес заряда по формуле (10) с увеличением в три раза.

C = A•B•R3 = 3 5 9 1,03 » 135 кг

Для ускоренного расчета сосредоточенных зарядов можно пользоваться таблицей 7.

 

Сосредоточенные заряды для выбивания бетона из ж/б колонн и балок         Таблица 7

Толщина колонн, балок, см

Масса заряда, кг

для выбивания бетона для зарядов с частичным перебиванием арматуры
20 25 30 35 40 45 50 0,4 0,8 1,2 2 3 4,2 5,5 1,6 3 5 8 12 16,5 22

 

3.3. Удлиненные заряды применяются для подрывания кирпичных, каменных, бетонных и железобетонных конструкций, ширина которых более чем вдвое превышает их толщину, и рассчитывается по формуле

                                                                            C = 0,5 · A · B · R2 · L    (11)

где C, A, B и R – то же, что и в формуле (10),          L - длина заряда в метрах.

 

Пример 1.  Требуется выбить бетон из железобетонной плиты длиной 5 м и толщиной 40 см. Определить вес удлиненного заряда, необходимого для этой цели.

По табл. 5 и 6 находим соответствующие значения коэффициентов (А = 5,0 - для выбивания бетона; В = 9 - для наружного заряда без забивки).

Определим вес заряда по формуле (10), принимая R = 0,4 м

C = 0,5•A•B•R2 L = 5,0 9 0,42 5 » 36 кг

Пример 2. Требуется выбить бетон с частичным перебиванием арматуры из железобетонной плиты толщиной 20 см и шириной 3,0 м. Определить вес необходимого для этой цели наружного (без забивки) удлиненного заряда ВВ.

 По табл. 5 и 6 находим значение коэффициента (А = 20, В = 9).

 Определяем вес заряда по формуле (11), принимая R = 0,2 м и L = 3 м.

C = 0,5•A•B•R2 L = 0,5 20 9 0,2 2 3 = 10,8 кг

Округляем до 12,0 кг (тридцать больших тротиловых шашек, укладываемых в один ряд).

Для подрывания железобетонных элементов типа колонн, балок и плит целесообразно применять заряды из пластичного ВВ в мягкой оболочке (С3 - 4П, СЗ – 1Э). Количество нитей такого заряда определяется по табл. 8.

                                                                                      

Удлиненные заряды для выбивания бетона из железобетонных плит.      Таблица 8

Толщина плиты, см

Количество, шт.

рядов 200-г тротиловых шашек или нитей СЗ – 4П нитей СЗ – 1Э
до 10 15 20 25 30 40 50 1(1) 1(1) 1(2) 1(3) 2(4) 2(8) 3(12) 1(2) 2(4) 3(6) 4(8) 6(12) 8(16) -

В скобках - для зарядов с частичным перебиванием арматуры

Для ускоренного определения массы зарядов, зависящей от толщины перебиваемого элемента (радиуса разрушения) и условий его расположения можно определять по графику. Примечание:

1. Для пробивания отверстий в плитах величину сосредоточенного заряда увеличивают в три раза.

2. Для определения полной величины удлиненного заряда найденную погонную массу заряда умножают на длину подрываемого элемента.

3.4. Шпуровые заряды для подрывания конструкций из кирпича, камня, бетона и железобетона рассчитываются по формуле

                                                      C = K · h3 (12)

где С - вес заряда в килограммах;

  К - коэффициент, зависящий от прочности и толщины подрываемой конструкции и

        свойств применяемого ВВ (табл. 9);

  h - глубина (длина) шпура в метрах.

Диаметр шпура должен быть таким, чтобы заряд заполнял его примерно на половину глубины.

 

Пример. Кирпичная стена толщиной 0,75 м подрывается шпуровыми зарядами. Определить вес одного шпурового заряда ВВ нормальной мощности.

По табл. 9 находим глубину h =0,5 м и величину коэффициента К =1,00.

Определим вес заряда по формуле (12).           C = K•h3 = 1,00 0,53 = 0,125 кг

Округляем до 0,150 кг (две буровые тротиловые шашки).

 

Значение коэффициента К для расчета шпуровых зарядов                 Таблица 9

Толщина подрываемой конструкции,м

Нормальная глубина шпуров, м

Значение коэффициента К

кирпичная кладка каменная кладка бетон железобетон
0,50 0,60 0,75 0,90 1,0-1,2 1,3-1,5 1,6-1,7 1,8-2,0 0,35 0,40 0,50 0,60 0,65-0,80 0,85-1,00 1,05-1,15 1,20-1,40 1,50 1,25 1,00 0,75 0,67 0,58 0,54 0,42 1,65 1,38 1,10 0,83 0,74 0,64 0,59 0,46 1,80 1,50 1,20 1,10 0,81 0,70 0,64 0,50 1,95 1,63 1,30 1,17 0,87 0,76 0,69 0,54

 

3.5. Сосредоточенные заряды, вес которых определяется по формулам (10) и (11) даже при наибольшей величине коэффициента А (табл.5), все же не обеспечивают перебивания всей арматуры подрываемых железобетонных элементов.

Обеспечение наиболее полного перебивания арматуры достигается рациональным расположением зарядов. В большинстве случаев целесообразно делить заряд на две части, располагая их с двух сторон подрываемого элемента как можно ближе к основной массе прутков рабочей арматуры.

При очень мощной гибкой арматуре или при наличии жесткой арматуры полное перебивание железобетонных элементов не обеспечивается и при указанном расположении зарядов, если вес их определен по формулам (10) и (11).

В этих случаях железобетонные элементы при необходимости перебивания всей их арматуры (в практике такая необходимость встречается редко) считаются состоящими сплошь из стали и заряды для их подрывания рассчитываются в соответствии с указаниями ст. 2.2.

В целях экономии ВВ в некоторых случаях (например, при разделке обрушенных железобетонных сооружений) применяется раздельное (последовательное) подрывание бетона и арматуры.

Взрывом первого заряда, рассчитанного по формуле (10) или (11) на выбивание бетона, образуется брешь в подрываемом элементе, а взрывом второго заряда, вес которого определяется по ст.2.2, перебивается арматура; при расчете второго заряда учитывается только часть площади поперечного сечения элемента, содержащая основную массу арматуры.

Для перебивания железобетонных элементов конструкций с перебиванием основной массы арматуры целесообразно применять удлиненные кумулятивные заряды КЗУ.

 

3.6. Неконтактные заряды для подрывания кирпичных, каменных, бетонных и железобетонных колонн (столбов) и балок рассчитываются по формуле

                                                      C = 10 · A · h · r2     (13),

где С - вес заряда в килограммах;

А – коэффициент, зависящий от свойств подрываемого материала и применяемого ВВ

      (табл.5).

Неконтактные заряды для пробивания отверстий в плитах и стенах из кирпича, камня и неармированного бетона рассчитываются по формуле (13) с увеличением в три раза.

Пример. Требуется пробить отверстие в кирпичной стене (на цементном растворе) 0,60 м с расстояния 1,0 м.

По таблице 5 находим коэффициент А = 1,20, определяем вес заряда по формуле (13) с увеличением в три раза.                            C = 10•A •h •r2  = 10 1,2 0,6 12 = 21,6 кг

 

3.7. При подрывании конструкций из кирпича, камня и бетона под водой контактными зарядами вес определяется по ст. 3.2 и 3.3 без изменений.

Контактные заряды для подрывания под водой железобетонных элементов рассчитываются по указаниям тех же статей, но с увеличением в полтора раза. При этом заряды считаются подводными независимо от глубины их погружения.

Неконтактные заряды для подрывания под водой конструкций из кирпича, камня, бетона и железобетона рассчитываются по формуле (13) с уменьшением в полтора раза, если глубина погружения зарядов составляет не менее половины расчетного расстояния (расстояние от центра заряда до оси подрываемого элемента).

 

РАСЧЕТ ЗАРЯДОВ ПРИ ПОДРЫВАНИИ ГРУНТОВ .

4.1. Наиболее сильное разрушительное и метательное действие взрыва заряда ВВ, помещенного в грунт или скальную породу, наблюдается в направлении ближайшей к заряду свободной поверхности. В этом направлении подрываемый грунт (порода) оказывает наименьшее сопротивление действию взрыва.

Расстояние от центра заряда до ближайшей к нему свободной поверхности, ограничивающей массив грунта (породы), называется линией наименьшего сопротивления (ЛНС).

При закладке заряда со стороны ближайшей свободной поверхности ЛНС является одновременно и глубиной заложения заряда. (рис. 29).

 

4.2. Разрушительное действие взрыва заряда, заложенного в грунт или скальную породу, характеризуется показателем действия взрыва n, представляющим собой отношение радиуса r (половины ширины) воронки к ЛНС h.

                                                                                     n = r / h (14)

Для зарядов выброса n > 1,0; для зарядов рыхления n < 1,0; к камуфлетам относятся заряды, вес которых соответствует нулевому показателю действия взрыва (наибольший камуфлет), а также все заряды меньшего веса.

В целях наиболее экономного расходования ВВ при расчете зарядов выброса целесообразно принимать:

- для сосредоточенных зарядов n = 1,5 ÷ 3,0 (наивыгоднейшее значение n ≈ 2,0).

 

4.3. Сосредоточенные заряды для устройства воронок в грунтах и скальных породах рассчитываются по формуле

                                                        С = К · М · h3     (15)

где С - вес сосредоточенного заряда или полный вес удлиненного заряда, кг;

  К - удельный расход ВВ, зависящий от свойств грунта (материала) и применяемого

        ВВ (табл.10);

  М - коэффициент, зависящий от показателя действия взрыва (табл.11);

   h - линия наименьшего сопротивления, м.

 

Значения удельного расхода ВВ К (при ВВ нормальной мощности*) Таблица 10

Наименование грунтов и скальных пород Значение К, кг/м3
Свеженасыпанная рыхлая земля 0,37 - 0,47
Растительный грунт 0,47 - 0,81
Супесок 0,97 - 1,19
 Суглинок 0,97 - 1,19
Песок плотный или влажный 1,17 - 1,28
Глина 1,51 - 1,69
Сыпучий песок 1,51 - 1,69
Крепкие глины, мел, гипс, туфы трещиноватые, плотная тяжелая пемза, конгломерат    1,28 - 1,50
Песчаник на известковом цементе, доломит, известняк, магнезит, крепкий мергель 1,27 - 1,78
Крепкие песчаники и известняки 1,36 - 2,00
Гранит, гранодиорит 1,78 - 2,28
Кварцит 1,78 - 2,00
Базальт, андезит 2,00 - 2,15
Порфирит 2,00 - 2,60
Бетон строительный 2,00 - 2,60
Железобетон (выбивание бетона) 6,8

· Для аммонитов значение К увеличивается 1,2 раза, а для аммиачной селитры и динамонов - в 1,8 раз.

 

Значения коэффициента М                                                            Табл. 11.

n 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45
M 0,72 0,78 0,84 0,92 1,00 1,09 1,19 1,29 1,41 1,54 1,67 1,82 1,98 2,16
n 1,5 1,55 1,60 1,65 1,70 1,75 1,80 1,85 1,90 1,95 2,00 2,05 2,10 2,15
M 2,35 2,55 2,77 3,00 3,25 3,52 3,81 4,12 4,45 4,80 5,17 5,59 5,99 6,41
n 2,20 2,25 2,30 2,35 2,40 2,45 2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85
M 6,91 7,42 7,95 8,51 9,11 9,74 10,4 11,1 11,8 12,6 13,4 14,3 15,2 16,1
n 2,90 2,95 3,00 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1
M 17,1 18,1 19,2 21,5 24,1 26,8 29,8 33,0 36,5 40,3 44,4 48,8 53,5 56,6

 

Пример. Определить вес сосредоточенного заряда С для образования воронки радиусом 3,5 м в суглинке при заложении заряда на глубине 1,75 м.

По таблице 10 для суглинка находим К = 0,97-1,19; принимаем среднее значение

К = 1,08. По формуле (14) вычисляем показатель действия взрыва

n = r/h = 3,5/1,75 = 2,0.

По таблице 11 для n = 2,0 находим значение коэффициента М = 5,17. По формуле (15) определяем вес заряда                С = К•М• h3 =1,08 5,17 1,753 = 30,0 кг.  

 

4.4. Для определения радиуса воронки r по заданному весу заряда С и по известной линии наименьшего сопротивления h поступают следующим образом:

- по таблице 10 находят значение К;

- по формуле (15), пользуясь известными значениями C, K и h, вычисляют коэффициент M = C/Kh3 ;

- по таблице 11 для вычисленного значения коэффициента М находят значение показателя действия взрыва n;

- по формуле (14), подставляя в нее найденное значение n и известную величину h, определяют радиус воронки

                                            r = n · h

Пример. Заряд весом 25 кг заложен на глубину 2,3 м в суглинок. Определить радиус воронки от взрыва этого заряда.

Значение K по таблице 10 принимается равным 1,08. M = C/K•h3 = 25/1,08 2,33 = 1,9

Показатель действия взрыва (по таблице 11) n = 1,37.

Радиус воронки r = n•h = 1,37 2,3 = 3,1 м.

 

4.5. При выбросе грунта вверх некоторая его часть падает обратно в воронку. Вследствие этого видимая (окончательная) глубина воронки всегда будет меньше ее первоначальной глубины. Наибольшая видимая глубина воронки р определяется по формуле

                                                                            p = a · n · h = a · r  (16),

где р – наибольшая видимая глубина воронки, м;

  а – коэффициент, зависящий от свойств грунта (определяется по табл. 12);

  n – показатель действия взрыва;                         r – радиус воронки, м.

Значение коэффициента а                                              Таблица 12

Наименование грунтов и скальных пород Значение а
Сухой песок Влажный песок, супесок, суглинок Глина Скальные породы, бетон 0,40-0,45 0,45-0,55 0,50-0,60 0,60-0,70

 

Вес наружных зарядов, необходимых для образования воронок в грунтах и скальных породах, определяется по формуле

                                                      C = 18 K · r3     (17)

где С, К – то же, что и в формуле (15);

r – радиус воронки в метрах.

 

4.6. При подрывании разнородных грунтов и скальных пород расчет зарядов производится по ст. 4.3, но при измененном расчетном значении удельного расхода ВВ Красч., которое определяется по формуле

 

                К1 Z1Z1/2 + K2Z2(Z1 + Z2/2) + K3Z3(Z1 + Z2 + Z3/2) +..., (18)

Красч. =                            h • h/2

где Z1,Z2, Z3 - толщина первого, второго, третьего и т.д. слоев, м;

     К123  - значения удельного расхода К для первого, второго, третьего и т.д. слоев;

    h - линия наименьшего сопротивления, м.

Нумерация слоев производится снизу вверх; при этом толщины всех слоев, кроме первого, измеряются непосредственно, а толщина первого слоя вычисляется по формуле

                    z1 = h – (z2 + z3 + …).         (19)

где z1 толщина первого слоя, м;

h - линия наименьшего сопротивления, м;

    z2, z3 - толщина первого, второго, третьего и т.д. слоев, м.

 

Пример. Определить расчетное значение удельного расхода ВВ Красч. для случая устройства воронки в двухслойной среде, если верхний слой – бетонное покрытие (К2 = 2,12) толщиной z2 = 0,3 м, а нижний слой – суглинок (К1 = 1,15). Глубина заложения заряда h = 2,3 м.

По формуле (19) находим z1. Так как количество слоев равно двум, то  

z1 = h – z2 = 2,3 – 0,3 = 2,0 м.

По формуле (18) определяем Красч. :

               К1•Z1•Z1/2+ K2•Z2•(Z1+Z2/2)           1,15•2•2/2+2,12•0,3•(2+0,3/2)         2,3+1,37

Красч. =                 h•h/2              =           2,3•2,3/2                   =      2,65  = 1,38.

 

4.7. Одновременный взрыв несколькихсосредоточенных зарядов, расположенных в один ряд, применяется для устройства сплошных выемок (рвов, канав).

Расчет зарядов в зависимости от необходимого радиуса воронки r, принимаемого равным половине ширины рва и от принятой линии наименьшего сопротивления h производится по формуле (15); при этом показатель действия взрыва n принимается равным 1,5 – 2,0.

Заряды в ряду располагаются на нормальных расстояниях аn один от другого, определяемых по формуле (20) или по табл. 13

                                                                         аn = 0,7 · h   · Ö n2 + 1 (20),

где аn- нормальные расстояния между зарядами, м;

n – показатель действия взрыва;

h - линия наименьшего сопротивления, м.

 

Пример. Определить вес и количество зарядов, а также глубину их заложения (линию наименьшего сопротивления) и расстояния между ними для разрушения земляной плотины. Плотина глиняная, трапециевидной формы, ширина по гребню 20 м, ширина по уровню воды 24 м, расстояние от гребня до уровня воды 1 м.

Для вывода плотины из строя необходимо образовать ров глубиной 2 м («…глубина колодцев принимается такой, чтобы отметка дна выемки, образованной взрывом, была бы на 1 – 1,5 м ниже уровня воды в верхнем бьефе; количество зарядов определяется шириной гребня плотины и заданной протяженностью бреши...» ст. 327 РПР- 69) и длиной 28 м. (т.к. ширина плотины на расстоянии 2 м от гребня составляет 28 м).

По табл. 10 для глины принимаем К (1,51 – 1,69) равным 1,6; по таблице 12 определяем а. для глины (0,5 –0,6), среднее значение 0,55. Расчетный радиус воронки для получения заданной глубины р = 2 м определяется в соответствии с формулой (16)

Принимая показатель действия взрыва n = 2,0(ст. 327 РПР - 69) находим глубину заложения зарядов (линию наименьшего сопротивления), используя формулу (14)

                              h = r / n = 3,64/ 2 = 1,82 м.

При устройстве рва сосредоточенными зарядами нормальные расстояния между ними будут равны                                         аn = 0,7h Ö n2 + 1 = 0,7•1,82•Ö 22 +1= 2,84 м.

Количество же зарядов при длине рва L = 28 м составит

                                         N = L / аn = 28/2,84 = 9,85 = 10 шт.

Используя табл. 11 находим М. При n = 2 значение М. = 5,17;вес одного сосредоточенного заряда будет равен       С = К•М•h3 = 1,6•5,17•1,823 = 50 кг

Общий расход ВВ на 28 м рва составит                NC = 50•10 = 500 кг.

ОГНЕВАЯ ПОДГОТОВКА


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow