爆炸方法在水下软基处理中的应用.pdf

第2 7 卷第1 期 2 0 1 0 年3 月 爆破 B L A S T D i G V 0 1 ．2 7N o ．1 M a r ．2 0 1 0 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 1 ．0 2 2 爆炸方法在水下软基处理中的应用 翟国锋、 桂林空军学院二系，桂林5 1 0 0 3 摘要爆炸方法对围堰底部软基进行处理，目的是提高软基的承载力。设计内容主要包括单个药包设计 和药包布设，当软基深度8 1 2m 时，单个药包重量取1 1 ．5 4k g ，药包间距取4m 。结果表明，经过多次爆破， 沉降量与时间曲线的变化十分显著，随着爆炸次数的增多，单个药包引起的沉降量趋于减小；随着距堤头距 离的增大。沉降量逐渐增加，堤根处的堆石体趋于稳定。 关键词爆炸；软基处理；炸药 中图分类号 U 2 1 3 ．1 5文献标识码A文章编号 1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 0 O l 一0 0 8 2 0 3 A p p l i c a t i o no fE x p l o s i v eM e t h o do nU n d e r w a t e r S o f tF o u n d a t i o nH a n d l e Z H A IC u o - ．f e 凡g G u iL i nA i rF o r c eA c a d e m yo fP L A ，G u i l i n5 4 1 0 0 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h ea i mo fh a n d l ec o f f e r d a mu s i n ge x p l o s i v em e t h o di m p m v e st h eb e a t i n gc a p a b i l i t yo fs o f tf o u n d a - t i o n ．T h em a i nw o r ka r et h ed e s i g no fs i n g l ee x p l o s i v ec h a r g ea n di t sa r r a n g e m e n t ．W h e nd e p t ho fs o f tf o u n d a t i o ni s8 1 2m , t h es i n g l ec h a r g ei s11 ．5 4k s ，a n di t ss p a c ei s4m ．T h er e s u l t ss h o wt h a ta f t e rs e v e r a lb l a s t s ，t h ec h a n g eo f t h ec u r v eo fs e t t l e m e n tw i t ht i m ei sa p p a r e n t ；w i t ht h ei n c r e s e m e n to ft h eb l a s t s ，t h ea m o u n to fs u b s i d ei n d u c e db y s i n g l ec h a r g et e n dt or e d u c t i o n ；w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ed i s t a n c et ot h ed i k eo fs h o r e ，t h es u b s i d eq u a n t i t yi n c r e a s e d ， a n dt h es t o n eb o d yw h i c hi si nd i k eo fs h o r et e n d st os t a b i l i t y ． K e yw o r d s e x p l o s i v e ；s o f tf o u n d a t i o nh a n d l e ；e x p l o s i v ec h a r g e 1工程概况 某围堰工程位于沿海某场平工程，场地面积约 1 0 7 ．7 2 万m 2 ，该地区淤泥沉积具有典型的湛江组 土层特征，淤泥沉积层1 8m 。地勘资料显示，淤泥 层由上而下分别为 ①冲填土1 ．4 3 2 ．7 5m ，松散，灰色，主要由粉 细砂混淤泥组成； ②粘土一4 ．7 7 1 ．4 3m ，可塑，黄褐色- 灰黄 色，含铁质氧化物斑点； 收稿日期2 0 0 9 1 0 0 5 作者简介翟国锋 1 9 7 4 一 ，男，讲师，博士，爆炸及其作用研究，E m a i l z g T 0 1 1 6 3 ．c o r n 。 ③中粗砂一6 ．9 7 一一4 ．7 7m ；松散，黄褐色．灰 黄色，主要矿物成分为石英、长石； ④淤泥一1 1 ．7 一一6 ．9 7m ，流塑，灰色一黑灰 色，含腐植物、有臭味。局部混中砂，呈饱和、流塑状 态，由无结构强度过渡到具有一定的结构强度； ⑤淤泥质粘土一1 8 一一1 1 ．7m ，流塑，灰色一黑 灰色，含腐植物、有臭味，局部混中砂。 具体分布及厚度见图1 。 由图1 可得，淤泥层顶面标高为1 3m ，下标 高为一1 8 ．0m 1 9 5 6 年黄海高程系 ，厚度6 1 8 m ，在此种软基上修筑围堰，必须使其稳定，并为此 后的填砂处理和加固等场平工程施工提供条件。围 堰断面见图2 。 万方数据 第2 7 卷第1 期翟国锋爆炸方法在水下软基处理中的应用 8 3 爆炸方法处理水下软基，实际上就是通过爆炸 方法，将设计区域内的软基介质排开，用石料进行置 换，进而提高软基的承载能力和围堰的稳定性。将 石料堆填在堤头，将炸药埋放在堤头前方和侧向一 定距离、一定深度的淤泥内，药包起爆后，将其附近 的淤泥排开，在泥内形成空腔，随后，堤头的石块流 向空腔，完成“置换”[ i - 2 ] 。 图1 淤泥层分布略图 单位m F i g ．1 T h ec h a r t0 fs i l th y e rd i s t r i b u t i n gd e l i n e a t i o n u n i t m 图2 围堰断面示意图 单位m F i g ．2T h es k e t c hm a po fc o f f e r d a mb r e a ks u r f a c e u n i t m 2 爆炸方法处理软基的技术设计 2 ．1 主要参数 工程中所用炸药为乳化炸药，密度P 1 ．2 5 s ／c m 3 ，直径为咖1 4 0m m ，药卷长度5 0 0m m 。孔径 为 b2 1 0m m 。 药量、距离和埋深根据淤泥、性质及堤坝设计要 求经试验确定口训。根据淤泥厚度和堤坝设计要求， 药包埋置深度取5 8m ，药包间距暂取为4m 。 单个药包的重量 脚‘霄 詈 2 捌．2 5 x 3 ．1 4 警 2 6 0 1 1 ．5 4k g 2 ．2 药包布设 药包布设见图3 。药包中心距堤外侧边缘O ．5m 。 在工程中发现，当药包埋深不够时，多次爆炸引 起的反复振动可促使抛石体继续下沉直至全部置换 淤泥HJ 。 3 爆破试验效果与观测 3 ．1 沉降观测 沉降观测根据围堰的进度而设，在堤头起点设 置1 个沉降测点，每进5m 增设1 个沉降测点。爆 破作业每次进度5 6m ，在爆破后测量其沉降值， 进而绘制围堰堤头和顶面的沉降变化。记录结果如 表1 。 图3 药包布设示意图 F i g ．3 T h es k e t c hm a po fd y n a m i t eb u n d l ef o u n d 表1 沉降观测结果记录表 单位．m i l l T a b l e1T h es e t t l e m e n to b s e r v a t i o nr e s u l t m e m o d z et a b l e u n i t 1 1 1 1 1 1 测点l 。2 。3 ’4 5 ’备注 注1 。、2 ’、3 s , 4 。测点分别设置在距堤头1m 、5m 、1 0I l l 、 1 5m 处。 随着堤头的延伸，各个测点随爆破次数的增加， 沉降量变化曲线见图4 。 由图4 可以看出 1 单个测点随爆破次数的增加，沉降趋于减 小‘4 l ； 2 距离堤头越远，沉降量越大； 3 随着堤头的延伸，堤根处的围堰堆石趋于稳定。 3 ．2 振动观测 由萨道夫斯基公式‘2 1 v K 警 4 ， 式中，t ，为地表振速，c m ／s ；Q 为单响药量，k g ；R 为距 离，H I ；K 、a 为由地形地质条件、介质和炸药决定的 系数和指数，取K 4 5 0 ，晓 1 ．6 5 。 万方数据 爆破 2 0 1 0 年3 月 昌 昌 嘲 避 j ；s k 图4 单个测点随爆破次数增加的沉降值变化曲线 F i g ．4 T h ec u r v eo fc h a n g eo fs i n g l em e a s u l 陀d o t s e t t l e m e n tv a l u ew i t hb l a s t i n gt i m e sa d d i n g 计算所得距爆心1 0 0m 处爆破振动为 t ， K 警 4 划o 警 1 一- o ．8 斛7 c m ／s 同样计算得，2 0 0m 、3 0 0m 处的爆破振动分别 为0 ．2 7 55 ，0 ．1 4 11 c m ／s 。 观测的振动值见表2 。 表2 振动观测结果记录表 单位e m ／s T a b l e2T h el i b r a t i o no b s e r v a t i o nr e s u l t m e m o r i z et a b l e u n i t c m ／s 注1 。、2 。、3 。、4 。测点分别设置在距堤头5 0m 、1 0 0m 、 2 0 0m 、3 0 0m 处。 由表2 看出，实际测得的爆破振动较计算值小 得多。主要原因在于，淤泥作为一种软介质，对爆破 振动的阻滞作用比较显著。再加上该地区特有的岩 土质砂土、粘性土淤积层，使得爆破振动的传播大大 减小。 4 结论 1 单个药包爆炸引起的沉降随着距堤头距离 的增大而逐渐增加； 2 单个测点随爆破次数的增加，沉降趋于减 小‘3 1 ； 3 爆破过程中实际测得的爆破振动较计算值 小得多。 施工中还发现，沉降量的不同与淤泥质粘性砂 土的含泥量有关【5 J 。淤泥的含泥量越大，淤泥颗粒 之间的粘滞作用越大。引起的沉降减小。与此同时， 爆破振动在淤泥介质中的传播受到的阻滞作用越明 显。但具体的量化关系需要进一步的研究和观测。 这与文献[ 6 ] 中爆炸在饱和砂土中引起的沉降不 同。在动荷载的反复作用下，必将使孔隙水压力降 低，孔隙水压力的消散与软基结构重组，导致了软基 的沉降∽oo 在爆炸作用下，淤泥体内淤泥介质和水介质出现 了两相介质的动态运动，在动态过程中介质的运动速 度不等，水介质和淤泥质颗粒相互分离。t 在后期，随 着爆炸作用的衰减，两者的变化规律趋于一致。 控制爆炸作用力，使爆炸能量均匀作用于软基 颗粒或原状土体结构中，充分运用炸药的爆炸能量， 进而达到要求的处理效果。同时防止炸药能量溢 出，降低爆破效果。这是爆炸作用的最终目的。 参考文献 郭迸平，聂兴信．新编爆破工程实用技术大全[ M ] ．北 京光明日报出版社，2 0 0 2 ． 翟国锋，杨智旭．浅层海水下爆破挤淤的参数设计及 分析[ J ] ．爆破器材，2 0 0 6 ，3 5 4 2 5 - 2 8 ． 燕琳，李世海，刘以钢．爆炸引起饱和砂土地表沉降 的实验研究[ J ] ．岩土工程学报，1 9 9 8 ，2 0 3 5 0 - 5 3 ． 陈杏明，郑长青．爆炸法处理软基在深淤泥港口工程 中的应用[ J ] ．爆破，1 9 9 9 ，1 6 4 9 8 - 1 0 6 ． D E M B I C K IE ，I M I O L E KE ，K I S I E L O W AN ．S o i lC o m p a c - t i o nw i t ht h eB l a s t i n gM e t h o d [ M ] ．G e o m e e h a n i e sa n d W a t e r E n g i n e e r i n g i nE n v i r o n m e n t a l M a n a g e m e n t ， C H O W D H U R YRN E d ，B A L K E M AAA ，R o t t e r d a m 5 5 9 - 6 2 2 ． 李彰明，冯遗兴．软基处理中孔隙水压力变化规律与 分析[ J ] ．岩石力学与工程学报，1 9 9 7 ，1 9 6 9 7 ．1 0 2 ． ∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞o 3 2 l 0 9 8 7 6 5 4 3 2 l 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 阻 心 口 H 陋 № 万方数据