NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG NỔ MÌN KHI ĐÀO HỐ MÓNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM GIÊ ( LAI CHÂU) ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XUNG QUANH

NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG NỔ MÌN KHI ĐÀO HỐ MÓNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM GIÊ ( LAI CHÂU) ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XUNG QUANH

THÁI MINH HOÀNG

H MÓNG NHÀ MÁY TH Y I N N M GIÊ (LAI CHÂU)

N S N NH C A CÁC CÔNG TRÌNH XUNG QUANH

LU N V N TH C S K THU T

THÁI MINH HOÀNG

H MÓNG NHÀ MÁY TH Y I N N M GIÊ (LAI CHÂU)

N S N NH C A CÁC CÔNG TRÌNH XUNG QUANH

M C L C

M U ……… ….

1 - Tính c p thi t c a tài ……… …………

2 - M c đích và ph m vi nghiên c u ……….

2.1 - M c đích ………

2.2 - Ph m vi nghiên c u ………

3 - Ph ng pháp nghiên c u ……….…………

4 - Nh ng v n đ c n gi i quy t c a lu n v n ……….……….………

5 - N i dung chính c a Lu n v n ………

CH NG 1 - T NG QUAN V TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ NG D NG CÔNG NGH N MÌN TRONG VÀ NGOÀI N C ……….

1.1 - T NG QUAN V CÔNG NGH N MÌN ……….……

1.1.1 - Khái quát v công ngh n mìn ……….

1.1.2 - Các ph ng pháp n mìn ……….………

1.1.2.1 - Theo đ ng kính l khoan ………

1.1.2.2 - Theo ph ng pháp đi u ch nh m c đ đ p v đ t đá …. 1.1.2.3 - Theo đ i t ng c n phá v ……… …

1.2 - TÌNH HÌNH NG D NG VÀ M T S V N LIÊN QUAN ………

1.2.1 - N mìn khai thác đá ………

1.2.2 - N mìn đào móng công trình th y l i ……….….………

1.2.3 - N mìn đ nh h ng đ p đ p ………

1.2.4 - M t s ng d ng khác ……… ……….

1.2.5 - Nh ng v n đ t n t i ……… ……… ……

5

5

6

6

6

6

7

7

8

8

8

9

10

13

22

21

21

21

22

23

23

CH NG 2 - C S LÝ THUY T V SÓNG N KHI N

MÌN PHÁ Á ……… ………

2.1 – M T S KHÁI NI M V LÝ THUY T N ………

2.1.1 - Sóng n ……… ………

2.1.2 - Sóng n xung kích ….……….…………

2.1.3 - S hình thành sóng n đ a ch n ……….…………

2.1.4 - Phân lo i sóng ……….

2.1.5 - V n t c lan truy n sóng ……… ……

2.1.6 - Chu k và t n s ………

2.2 - NH H NG C A M T THOÁNG T I SÓNG N A CH N ………

2.3 - TÍNH TOÁN XÁC NH TÁC NG C A SÓNG N KHI N MÌN PHÁ Á N S N NH C A CÁC CÔNG TRÌNH TRONG KHU V C VÀ VÙNG LÂN C N ……… ……

2.3.1 - Quy lu t tác d ng c a v n trong môi tr ng đ t đá ……

2.3.1.1 - Áp l c c a s n ph m kích n ………

2.3.1.2 - Tiêu chu n đánh giá tác đ ng c a tr ng sóng n ……

2.3.2 - Tính toán xác đ nh tác đ ng c a sóng n đ n đ b n công trình ………

2.3.2.1 - Áp l c sóng xung kích t i m t đi m trong không gian … 2.3.2.2 - Áp l c và v n t c h t môi tr ng khi n trong đ t đá …. 2.3.3 – Thi t k n mìn đào móng công trình

2.3.3 - Các ch tiêu n đ nh c a công trình ………

2.3.3.1 - V n t c gi i h n ………

2.3.3.2 - Áp l c c a sóng n cho phép………

2.3.3.3 - Kho ng cách an toàn v sóng n đ a ch n ……….

2.3.3.4 - Kho ng cách an toàn v sóng xung kích ………

25

25

25

25

28

29

31

31

37

39

39

40

42

45

45

48

52

57

57

58

58

60

Các ví d tính toán ……….

2.4 - CÁC BI N PHÁP NG N NG A NH H NG C A

SÓNG N ………

2.4.1 - Ph ng pháp n mìn vi sai ………

2.4.2 - Ph ng pháp t o màng ng n sóng đ a ch n ……… ……

2.4.3 - Ph ng pháp n mìn t o vi n ……….

CH NG 3 - NGHIÊN C U L A CH N GI I PHÁP N MÌN ÀO H MÓNG NHÀ MÁY TH Y I N N M GIÊ NH M M B O N NH C A TOÀ NHÀ 5 T NG -

KHU QU N LÝ DI TÍCH S N NG T NH LAI CHÂU ………

3.1 - GI I THI U V CÔNG TRÌNH ……….……

3.1.1 - V trí công trình ………

3.1.2 - Quy mô công trình ……… ………

3.1.3 - Mô t s đ công trình và s đ bài toán ……….……

3.2 - NGHIÊN C U L A CH N GI I PHÁP N MÌN ÀO H MÓNG NHÀ MÁY TH Y I N N M GIÊ NH M M B O AN TOÀN CHO TOÀ NHÀ 5 T NG ………

3.2.1 - Bài toán đ t ra ……… ………

3.2.1.1 - Các s đ n mìn d ki n ……….

3.2.1.2 - Bi n pháp ng n ng a tác đ ng c a sóng n ….………

3.2.2 - Ch n gi i pháp n mìn ……… ………….

3.3 - ÁNH GIÁ K T QU T C ……… ………

K T LU N VÀ KI N NGH ……… ………

K t lu n ………

Ki n ngh ………

62

65

66

73

80

82

82

82

82

84

87

87

88

96

98

100

101

101

102

PH N M U

1 - Tính c p thi t c a đ tài:

Trong công tác thi công các công trình th y l i - th y đi n, vi c ng

d ng công ngh n mìn đào phá đá h móng công trình đang đ c ng d ng ngày càng r ng rãi Th c t cho th y ph ng pháp n mìn là ph ng pháp thi

công tiên ti n, có th t ng nhanh đ c t c đ thi công, gi m nh , ti t ki m s c

lao đ ng, gi m b t vi c s d ng máy móc, thi t b , công c đ thi công

Tuy nhiên trong quá trình ng d ng công ngh này t i m t s công trình đã đ x y ra không ít v n đ b t c p i n hình có th nêu lên m t s công trình đã và đang ng d ng công ngh n mìn thi công làm nh h ng

đ n các công trình trong khu v c và vùng lân c n, ví d :

- D án th y đi n B o L c t nh Lâm ng (cu i n m 2006), đ n v thi công đã cho n mìn đào phá đá làm n t t ng và tr n nhà 2, 3 t ng kiên c

V t n t dài t hàng ch c cm đ n hàng mét;

- Công trình nhà máy nhi t đi n Nông S n – Qu ng Nam (n m 2007), khi n mìn thi công đã làm nh h ng đ n nhà c a c a dân và làm v b ch a

n c công c ng c a khu v c dân c ;

- Tháng 4/2009, UBND t nh Ngh An cho phép Công ty TNHH Hi p Hòa n mìn phá đá h đ cao t i rú M u l y m t b ng xây d ng đã làm n t

án n phá nh m tránh gây m t n đ nh công trình khác, h n ch thi t h i v tài

s n c a nhân dân và công c ng là m t yêu c u v a có tính khoa h c, v a có tính th c ti n n c ta hi n nay

Nghiên c u c s lý thuy t v sóng n khi n mìn đào h móng nhà máy th y đi n N m Giê, đánh giá xác đ nh tác đ ng c a nó đ n s n đ nh

c a tòa nhà 5 t ng - Khu qu n lý di tích S n ng t nh Lai Châu là r t c n thi t Trên c s đó c n đ a ra đ c ph ng án thi t k n mìn nh m đ m

b o đ c s n đ nh c a tòa nhà và đ m b o đ c ti n đ thi công nhà máy

Phân tích, đánh giá và ki n ngh các ph ng pháp tính toán các thông

s tác đ ng c a sóng n khi n mìn đ n đ b n k t c u nh m b o v các công

trình xung quanh

4 - Nh ng v n đ c n gi i quy t c a Lu n v n

Nghiên c u c s lý lu n v nh ng tác đ ng c a sóng n khi n mìn phá đá đ n đ b n c a k t c u công trình lân c n

xu t đ c gi i pháp n mìn, tính toán xác đ nh đ c tác đ ng c a sóng n khi n mìn phá đá nh m đ m b o s n đ nh c a các công trình trong khu v c và vùng lân c n

Xác đ nh nh h ng c a sóng n khi n mìn đào h móng nhà máy

th y đi n N m Giê đ n s n đ nh c a tòa nhà 5 t ng T đó ch n gi i pháp

CH NG 1

T NG QUAN V TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ NG D NG

CÔNG NGH N MÌN 1.1 - T NG QUAN V CÔNG NGH N MÌN

1.1.1 - Khái quát v công ngh n mìn

Thu c n đen là h n h p g m Nitrakali + b t than + l u hu nh đã đ c con ng i s d ng t cách đây hàng nghìn n m nh m ph c v các m c đích

khác nhau n nay, nhi u lo i thu c n m nh đã đ c tìm ki m và phát minh thay th thu c n đen

Tính t n m 1864, nhà hoá h c ng i Nga Zinhin l n đ u tiên đã sáng

ch ra thu c n Nitrôglyxêrin và c ng s c a ông là Pêtrusev đã nghiên c u ra

thu c n inamit v i thành ph n 75% Nitrôglyxêrin + 25% Cácbonat magiê

n kho ng n m 1862 k s Anphret Nôben ng i Thu i n đã ti p t c hoàn thi n lo i thu c n này N m 1867 hai nhà hoá h c Th y i n tên là Onxen và Nocbin đã phát minh ra Nit ratamôn, ngu n nguyên li u ch y u

t o ra thuóc n Amônit, m t lo i thu c n có nhi u u vi t và đ c s d ng cho t i ngày nay

đi u khi n và kh ng ch thu c n , ng i ta đã ch t o ra các

ph ong ti n gây n nh m i l a đi n, dây cháy ch m (1831) và dây n (1879)

ng i M phát minh ra thu c n Anfo và phát tri n nhanh chóng ra toàn th

gi i Lo i thu c n này có thành ph n g m 94% Nitratamon h t x p hình c u,

đ ng kính t 1 - 3mm + 56% d u Diezen

Vào n m 1960 ng i M ti p t c cho ra đ i lo i thu c n ng m n c

có tên là Watergel Lo i thu c n này có ch a 20% n c và ch t t o keo làm đông đ c thành ph n các ch t ôxy hoá và các ch t cháy ây là lo i thu c n

có t tr ng cao, kh n ng công n l n, ch u n c t t Tuy nhiên lo i thu c

này ch t t trong l khoan có đ ng kính l n h n 80mm, tính n đ nh không cao, giá thành đ t

N m 1978 thu c n Nh t ng l n đ u tiên đ c s n su t t i M ây

là lo i thu c n có nhi u u đi m nh t do có t tr ng l n (1,25 – 1,3), kh

d ng, thu l i, giao thông vv… Vi t Nam c ng đã s n su t đ c nhi u lo i thu c n công nghi p và các ph ng ti n n

1.1.2 - C ác ph ng pháp n mìn

Vi c phân lo i các ph ng pháp n mìn có ý ngh a quan tr ng trong

vi c tính toán l a ch n lo i thu c n , ph ng ti n n , ch tiêu thu c n , s đ

n , quy mô công tác n mìn v.v…sao cho m i ph ng pháp n mìn thích h p

v i các đi u ki n đ a hình, đ a ch t, an toàn cho các đ i t ng c n b o v và mang l i hi u qu kinh t cao Qua t ng k t nghiên c u, các ph ng pháp n

mìn đ c phân lo i theo các y u t sau:

1.1.2.1 - Phân lo i theo đ ng kính l khoan

Hình 1.1 - S đ và các thông s

u đi m c a ph ng pháp n mìn này là thi công đ n gi n, đ t đá phá

v nh , có kh n ng áp d ng trong m i đi u ki n đ a hình và đ a ch t ph c

t p, tính c đ ng cao v.v… Ph ng pháp này cho phép đào nh ng h đào v i

đ chính xác cao, tác đ ng h u xung nh , đ t đá ngoài ph m vi h đào ít b h

h i L khoan có th b trí th ng đ ng, xiên hay n m ngang Nh c đi m c a

ph ng pháp này là kh i l ng khoan l n, giá thành cao, t n nhi u nhân

công, t c đ khoan n và xúc b c ch m, trong nhi u tr ng h p không đ m

b o ti n đ thi công

ây là ph ng pháp n mìn ch y u trong khai thác đá, đào móng công trình, đào kênh, làm đ òng, đào các đ ng h m thu công có kích th c l n vv…Theo ph ng pháp này thì trên t ng khai thác các l khoan đ c phân b

t m t đ n nhi u hàng v i m ng khoan là ô vuông hay tam giác đ u Các l khoan có đ òng kính l n h n 60mm và chi u sâu l n h n 2m

Hình1.2 - S đ và các thông s

l n, v n đ u t cao, gây ch n đ ng m nh, đ an toàn không cao và gây ô nhi m môi tr ng

m m) Khi n trong đ t đá c ng có đ kh i trung bình và l n thì không có

– 14, h p lý là s đ vi sai rãnh d c ho c rãnh ngang

Ph ng pháp n trong môi tr ng n n có u đi m là gi m t c đ s lan

n , t ng n ng su t thi t b , t ng m c đ đ p v đ t đá, đi u ch nh đ c thông

s c a đ ng đá n , t o ra đi u ki n làm vi c đ c l p c a các thi t b khoan, xúc b c, v n t i vv…

c) N mìn l ng thu c n phân đo n (l u c t không khí)

Các nghiên c u lý thuy t th c ti n cho th y cùng m t thông s khoan

n và ch tiêu thu c n , n phân đo n l ng thu c có kh n ng c i thi n ch t

l ng đ p v h n so v i l ng thu c n liên t c do vùng đ p v đi u ch nh

đ c t ng lên Thông th ng l ng thu c n đ c phân vào ph n khó n nh t trong đ t đá không đ ng nh t M i ph n c a l ng thu c trong l mìn đ c

kh i n b ng m t ngòi n riêng ho c b ng dây n đ đ m b o s kích n n

đ nh Có th n đ ng lo t ho c n vi sai các l ng thu c trong l nh các lo i kíp th ng, kíp n vi sai, r le vi sai hay các ngòi n vi sai phi đi n V t li u dùng đ phân đo n có th là bua, n c, không khí Theo nh ng s li u c a

Vi n s N.V.Mennhic p và Ti n s L.N Martrencoo thì n mìn phân đo n không khí có kh n ng c i thi n ch t l ng đ p v đ t đá t t h n

Nhìn chung, n mìn phân đo n có u đi m là hi u qu đ p v cao h n

nh ng có nh c đi m là thi công ph c t p, khó c gi i hoá ph n n p mìn và

gi m n ng su t lao đ ng c a nhân công

Theo ph ng pháp này l khoan đ c chia làm hào, ph n d i n p

thu c n và ph n trên n p bua mìn Các l ng thu c đ c kh i n đ ng lo t

b ng các kíp n t c thòi Ph ng pháp n này có u đi m là thi công đ n

gi n, nh ng có nh c đi m là ch t l ng đ p v đ t không đ u, t l đá quá

c l n, gây ch n đ ng m nh

e) N mìn vi sai

N mìn vi sai là n th t t ng l ng thu c ho c t ng nhóm l ng thu c v i kho ng th i gian dãn cách r t nh tính b ng ph n ngàn dây (µs)

V b n ch t quá trình phá v khi n mìn vi sai có r t nhi u tác gi nghiên c u, có nhi u quan đi m xung quanh v n đ này, nh ng chung quy các tác gi đ u th ng nh y 3 y u t c b n sau đây t o nên 3 tác d ng tích c c c a

có s giao thoa thì th i gian vi sai gi a các l ng thu c n là nh

nh t (kho ng 5µs) và đ t o ra m t t do ph thì th i gian vi sai k n h n (t vài ch c đ n vài tr m µs) Tác d ng va đ p ph ch y u ph thu c vào s đ

Xét hai l ng thu c n QR 1 R, QR 2 R đ t cách m t t do m t kho ng là a

L ng thu c n QR 1 R, n tr c, sóng ng su t nén (t i) truy n t tâm l ng thu c QR 1 R đ n m t t do, sau đ ph n x tr l i Sóng ph n x c a l ng thu c

th t QR 1 R gi ng nh sóng t i c a l ng thu c o QR 1 R’ đ t đ i di n v i QR 1 R qua

m t phân cách có s giao thoa ng su t thì đi u khi n l ng thu c QR 2 R n

th i đi m khi sóng ph n x c a l ng thu c QR 1 Rđi qua nó

d t

Theo quan đi m t o m t t do ph : Khi n l ng thu c s t o ra m t t

do ph cho l ng thu c n sau t đá do l ng thu c n sau đ m nh n s d dàng b phá v do xu t hi n sóng ph n x kéo t m t t do ph và do s d ch chuy n trùng h ng thu n l i M c đ phá v t ng lên t l v i s m t t do

Theo tính toán và th c nghi m thì th i gian giãn cách th ng thay đ i

t 15 ÷ 35 ho c tính theo công th c:

V i k là h s ph thu c vào h s đ c ng đ t đá (đá r t c ng k = 3, đá

c ng k = 4, đá c ng v a k = 5, đá m m k = 6)

Các s đ n vi sai r t đa d ng Trong th c t , ng i ta th ng n vi sai

qua hàng, đ ng chéo, qua hàng qua l , nêm thang d ng sóng vv…(hình 1.3)

Hình 1.3 - Các s đ vi sai

Hình 1.4 - S đ xác đ nh th i gian vi sai đ có s giao thoa sóng ng su t

B n ch t c a ph ng pháp này là n l n l t t ng l ng thu c đã phân

đo n trong l khoan S đ n s khác nhau khi trình t kh i n t d i lên hay t trên xu ng Ph ng ti n đ gây n các l ng thu c là nh các kíp đi n

vi sai ho c r le vi sai k t h p v i dây n (hình 1.5)

Khi ti n hành n vi sai trong l khoan s t ng đ c th i gian tác d ng

n nên c i thi n đ c ch t l ng đ p v đ t đá và n u n vi sai t d i lên thì

k t qu phá v chân t ng t t h n và m c đ đ p v t ng lên Tuy nhiên

ph ng pháp này thi công r t ph c t p và không có kh n ng c gi i hoá [1 ],

[4]

Hình 1.5 - S đ n vi sai trong l khoan

B n ch t c a ph ng pháp này là n đ ng th i, hai hay ba l khoan phân b cách nhau (3 ÷ 5) l n đ ng kính l khoan Chúng có tác d ng nh

m t l ng thu c ph ng và truy n vào đ t đá sóng ng su t ph ng Khi truy n trong đ t đá, sóng này gi m t l ngh ch v i kho ng cách mà không gi m t l ngh ch v i bình ph ng kho ng cách nh l ng thu c đ n đ c Do đó đã bão hoà n ng l ng n l n h n và đ p v m nh h n, đ u đ n h n v trí xa

l ng thu c Th ng thì đôi l khoan g n nhau đ c khoan trong t t c bãi n

b ng máy khoan có th khoan đ ng th i hai l

K t qu th c t đã xác đ nh r ng v i m c đ đ p v yêu c u và đ u đ n thi khi n hai l khoan g n nhau, th tích đ t đá đ c phá v t ng lên i v i

đôi l khoan g n nhau, tr s w đ c tính nh đ i v i m t l khoan có s c

Ph ng pháp n này đ c th c hi n khi đ n kháng chân t ng quá l n, đ n

m t l ng thu c đ n đ c ho c n hàng lo t Ph ng pháp n này có đi m

là gi m đ c công tác khoan, t ng đ c quy mô n phá Song nó có nh c

đi m là đ tin c y kém, khó t o ra th tích và v trí c a túi chính xác, khi n sinh ra nhi u đá quá c , vùng g n l ng thu c đ t đá b nghi n nát m nh,

vùng xa l ng thu c đ t đá b phá v thành nh ng kh i quá l n

B n ch t c a ph ng pháp này là gi a các l khoan chính và bên c nh

nó, ng i ta khoan các l khoan ph có chi u sâu và đ ng kính nh h n (th ng là 60 – 100mm) Nh các l ng thu c ph này mà ch t l ng đ p v

đ t đá đ c c i thi n h n (hình 1.6) Ph ng pháp này có nh c đi m là chi phí cho công tác khoan cao, ph c t p khó s d ng hai lo i máy khoan.vv…

Hình 1.6 - S đ chu n b n t ng khi s d ng l khoan trung gian

Trong tr ng h p cho phép ho c c n phá m t kh i l ng đ t đá l n,

v ng xa theo m t c ly nào đó, ng i ta ti n hành n mìn b ng Theo

ph ng pháp này ng i ta ti n hành đào gi ng đ ng hay lò b ng đ n v trí c n

đ t thu c s đ o h m đ ch a m t l ng thu c n theo tính toán Vi c xác

đ nh các thông s khi n mìn bu ng có th tham kh o [1], [18]

kh c ph c nh ng nh c đi m c a m i ph png pháp n đ ng th i

t ng hi u qu phá v và m c đ đ p v , trong th c t ng i ta th ng s

d ng các ph ng pháp n mìn k t h p sau:

- Ph ng pháp n mìn vi sai v i n phân đo n l ng thu c;

- N vi sai trong l mìn v i các s đ n vi sai trên m t t ng vv

Khi ti n hành n mìn l khoan l n, n mìn bu ng ho c lý do k thu t

nào đó d n đ n ch t l ng đ p v đ t đá kém và gây nhi u đá quá c ti n hành phá đá quá c (phá n l n 2)

c) N mìn t o vi n

Ph ng pháp này làm gi m tác đ ng phá hu theo h ng mong mu n,

đ c s d ng r ng rãi trong xây d ng thu l i nh m gi n đ nh mái kênh, mái đ p…có hai ph ng pháp n mìn t o biên:

- Ph ng pháp n t o khe ban đ u: Theo ph ng pháp này thì ng i ta

ti n hành theo l khoan nh ng l khoan nghiêng g n nhau, có đ ng kính

trung bình (60 ÷ 100mm) theo biên thi t k c a h đào và ti n hành cho n

các l mìn biên tr c Khi n đ ng th i các l mìn g n nhau, có tác d ng

t ng h c a sóng ng su t kép ti p truy n mà s hình thành khe n t gi a các

l mìn biên đ c x y ra trong m t ph ng ch a các l tr c khoan

M t khác do tác d ng c a áp su t h i n phá, khe n t ch a phát tri n

đ y đ đã x y ra s tách kh i đá theo đ ng biên này và m r ng khe n t đó

K t qu là t o nên khe n t tr c, liên t c d c theo m t ch a các l tr c t o biên, nó có tác d ng ng n sóng đ a ch n khi n t i kh i đá, t o ra đ c biên

gi i kh đào theo ý mong mu n

- Ph ng pháp n t o vi n sau: Theo ph ng pháp này, đ t đá đ c phá v t ngoài vào đ n biên thi t k , ngh a là các l mìn biên đ c n sau các l mìn phá Các l mìn biên đ c t o b i nh ng giây thu c phân đo n

Kho ng cách gi a chúng có th l y t (4,5 ÷ 9) l n đ ng kính l khoan

Các thông s khi n mìn t o vi n có th tham kh o [2], [8]

d) N mìn đào hào

c đi m c a ph ng pháp này là s d ng kh i thu c n hình dài đ c

n p liên t c trong hào nh Ph ng pháp này ng d ng nhi u trong thu l i

đ đào kênh, m ng Nó có u đi m là thi công đ n gi n, cho phéo c gi i

hoá toàn b công tác n , hi u qu phá n cao song có nh c đi m là gây m t

N mìn đào móng các công trình thu l i v c b n c ng gi ng nh n

mìn khai thác Song chúng còn nh ng đ c đi m riêng là ph i t o ra hình kh i đào theo kích th c c a móng công trình đã xác đ nh đ ng th i ph i đ m b o

đá đáy và mái c a h móng không b phá ho i M t khác chúng ph i thi công đ ng th i v i m t s h ng m c công trình khác Vì v y vi c dùng bi n pháp khoan n đ đào móng c ng có nh ng yêu c u đ c bi t khác n khai thác, làm đ ng, san m t b ng

đào móng ng i ta th ng dùng ph ng pháp n mìn l khoan l n

ho c k t h p c hai ph ng pháp n mìn l khoan l n và nh k t h p ph ng pháp n mìn hi n đ i nh n vi sai, n t o vi n ho c n phân đo n không khí

Th c t Vi t Nam vi c đào móng công trình thu l i b ng ph ng pháp n mìn đã đem l i hi u qu t t m t s công trình nh nhà máy thu

đi n Hoà Bình, Tr An, Ialy vv…

1.2.3 - N mìn đ nh h ng

Ph ng pháp n mìn đã đ c áp d ng trong xây d ng các công trình

đ u m i công trình thu l i các vùng núi Trong tr ng h p cho phép có th

áp d ng ph ng pháp n mìn đ nh h ng vào công tác xây d ng đ p đ t đá

Thí nghi m n mìn đ nh h ng đ u tiên vào n m 1929 M khi xây

d ng đ p đá đ cao 36,6m trên dòng sông Kôlôrađô, t i v rí có vách g n nh

là d ng đ ng, đáy sông ph m t l p bùn cát dày 25m Mìn đ c đ t m t trong các s n d c c a khe cao h n đ cao c a đ nh thi t k c a đ p và đã làm s p l thành khe xu ng sông ng đá đ c t o thành, ph n l n là các

kh i ba zan l n M t đ p đ c s a theo thi t k b ng c gi i thông th ng công tr òng đá l thiên và chuy n đá đ n v trí thi công

b ng ph ng pháp n các bao thu c t p trung

Nh ng thành t u ch y u đ t trong l nh v c này là k t qu xây d ng

đ p ch ng dòng bùn đá AnmAlinxca và đ p đá đ u m i thu l i Bâiphzinxki

đây ti n hành các l n n đ nh h ng v i th tích, kh i l ng bao thu c khác nhau, m c đ c a các nhi m v phái gi i quy t trong quá trình thi công

c ng khác nhau trong tr ng h p thú nh t đ m b o xây d ng đ p ch ng dòng bùn đá, cao 90m tr ng h p th hai xây d ng đ p ch n n c cao 60m Vi c th c hi n thành công các công vi c trên công tr ng đã kh ng đ nh

đi m n i b t đã đ c th c t ki m nghi m và ch ng minh Nghiên c u ng

d ng n mìn trong xây d ng thu l i ngày càng đ c phát tri n đ thi công đào h móng công trình, đào kênh, khai thác đá làm v t li u, đào đ ng h m thu công và đ t đ c nhi u ti n b

Công tác n mìn khai thác ho c đào móng các công trình c n thi t ph i

có s ph i h p nh p nhàng gi a các khâu: Khoan, n mìn, xúc chuy n, x lý

đá quá c ,và d n d p m t b ng Quy mô v n l n do đó ph i đ m b o các

đi u ki n an toàn cho móng công trình và các công trình lân c n M t khác

th i gian khoan không nên kéo dài đ tránh gây khó kh n cho vi c b o qu n

l khoan và đ m b o ch t l ng l khoan Do v y c n ph i xác đ nh m t cách

h p lý v th i gian b trí thi công cho t ng công v êc, xác đ nh ph m vi đ t

n và chi u dài kho nh đào, quy mô v n thích h p, v.v…

Tuy nhiên, công tác n mìn trong xây d ng thu l i n c ta còn giai đo n đ u, các k t qu nghiên c u và th c nghi m còn nhi u h n ch , vi c

t ng k t th c ti n công tác n mìn các công trình thu l i, thu đi n l n

áp l c nhi t đ cao Trong tr ng h p t ng quát thì s phân b áp l c và nhi t

đ trên m t gi i h n nh ng thành ph m n và môi tr ng bao quanh th i

đi m ban đ u là hoàn toàn b t k , vì đ c đi m c a ph n ng n không ph thu c vào các tính ch t c a môi tr ng bao quanh Khi n ng l ng n truy n

ra môi tr ng bao quanh s xu t hi n nh ng m t, trên nh ng m t này có các

y u t thu đ ng (áp l c, m t đ , v n t c) ho c đ o hàm c a chúng theo th i gian và không gian b gián đo n N u b n thân các y u t này b gián đo n thì

ta có nh ng m t gián đo n m nh Còn n u đ o hàm c a chúng gián đo n thì

ta có nh ng m t gián đo n y u N u áp l c và thành ph n pháp tuy n véc t

v n đ c b gián đo n thì gián đo n m nh g i là không d ng hay g i là đ u sóng xung kích N u ch có m t đ và nhi t đ b gián đo n thì m t gián đo n

này g i là sóng d ng Nhi m v ch y u c a lý thuy t n là nghiên c u chuy n đ ng không d ng c a ch t l ng (theo ngh a r ng) kho ng gi a hai

m t biên là m t đ u sóng và m t gián đo n m nh, hình 2.1 Trình bày s đ

n trên không và chuy n đ ng c a các m t gián đo n

Khu v c bao quanh A và n m trong m t α là vùng các thành ph m n (khu v c 1) Trong khu v c 1 này môi tr ng th ng tr ng thái b phá hu hoàn toàn, áp l c l n và nhi t đ cao Khu v c 2 là vùng môi tr ng đã b kích đ ng và các h t đang tr ng thái chuy n đ ng không d ng Khu v c này

gi i h n b i m t đ u xung kích β Khu v c 3 là vùng còn l i tr ng thái t nh

ch a b kích đ ng

Hình 2.1 - S đ n mìn trên không và các m t gián đo n

Khu v c 1 – Vùng các thành ph m n

Khu v c 2 – Vùng môi tr ng b kích đ ng

Khu v c 3 – Vùng môi tr ng ch a b kích đ ng

i v i các công trình xây d ng g n khu v c n mìn, sóng xung kích

do mìn n gây ra có tác d ng r t quan tr ng Trong môi tr ng có sóng xung kích bao gi c ng hình thành m t vùng ch u nén v i áp l c r t l n, chuy n

đ ng trong không gian v i t c đ siêu âm và không ph thu c vào các lo i môi

tr ng và lo i thu c n

Khi sóng xung kích qua m t đi m nào đó trong không gian thì áp l c,

m t đ và các y u t thu đ ng khác t ng lên đ t ng t Nh ng đ i l ng này sau đó s thay đ i d n d n và sau m t kho ng th i gian nh t đ nh thì áp l c và

m t đ t i đi m nói trên tr nên nh h n các tr s t ng ng t i vùng ch a b kích đ ng

S: Xung l ng toàn ph n c a áp l c t i đi m đang xét

Bi u đ sóng xung kích g m các vùng áp l c th ng d d ng (vùng nén) và âm (vùng n ) Chi u dài vùng nén r t bé so v i chi u dài vùng n

Chi u dài vùng nén th ng đ c g i là b c sóng xung kích λ Th i gian tác

d ng c a áp l c th ng d g i là chu k c a sóng, đ c ký hi u là t

Trong các v n v i kh i l ng ch t n l n thì áp l c c a sóng n s càng nhi u chu k t t nhanh v i nh ng đ t nén, n n i ti p nhau (hình 2.3)

Trong tính toán th ng ng i ta ch chú ý đ n 2 đ t nén n đ u vì biên đ áp

l c vùng này l n h n các vùng sau r t nhi u

l ng c a thu c n truy n ra môi tr ng xung quanh Lúc đ u, phân t A

c nh bao thu c ti p nh n m t ph n n ng l ng c a bao thu c d ch chuy n

kh i v trí cân b ng Vì các ph n t liên k t ch t ch v i nhau nên ph n t B (c nh ph n t A) m t m t kéo ph n t A v v trí cân b ng, nh ng do quán tính, ph n t A l i chuy n đ ng quá v trí cân b ng và r i l i đ c kéo lên nh

l c liên k t… K t qu là ph n t A dao đ ng quanh v trí cân b ng M t khác,

b n thân ph n t B c ng b n ng l ng thu c n kích đ ng và do đó ph n t

B c ng dao đ ng Hi n t ng v n ti p t c x y ra v i các ph n t ti p t c t o thành nh ng dao đ ng lan truy n trong môi tr ng Nh ng dao đ ng lan truy n trong môi tr ng đàn h i do tác đ ng c a n ng l ng thu c n g i là sóng n đ a ch n

Càng xa trung tâm n n ng l ng thu c n càng gi m (Do m t d n

n ng l ng đ t o dao đ ng), do đó càng truy n xa biên đ sóng càng gi m

Vì gi a các ph n t c a môi tr ng t n t i ma sát nên dao đ ng c a m i

ph n t là dao đ ng t t d n theo th i gian S y u d n c a sóng khi lan truy n

ra xa và s t t d n theo th i gian c a dao đ ng c a m i ph n t đ c bi u di n hình 2.4

Hình 2.4 - S y u d n c a sóng khi lan truy n ra xa

Ng i ta g i bao thu c n gây kích đ ng là ngu n sóng, ph ng truy n

sóng là tia sóng Không gian mà sóng truy n qua g i là tr ng sóng

2.1.4 - Phân lo i sóng

D a vào cách truy n sóng ng i ta chia ra các lo i nh sau:

Sóng r le là sóng th ng xu t hi n trên m t thoáng c a môi tr ng Khi

ch u tác d ng c a sóng này, các ph n t đ ng th i th c hi n c dao đ ng d c

và dao đ ng ngang Quý tích nh ng đi m trong tr ng sóng mà đó các dao

đ ng có cùng giá tr pha (ngh a là nh ng đi m có trùng tr ng thái dao đ ng)

đ c g i là m t sóng Gi i h n gi a ph n môi tr ng mà sóng đã truy n qua

và ph n môi tr ng ch a b kích đ ng g i là m t đ u sóng ng v i nh ng giá

tr pha khác nhau ta có h các m t sóng khác nhau i v i môi tr ng đ ng

ch t và đ ng h ng m t đ u sóng là m t c u, có tâm ngu n sóng N u ngu n sóng r t xa ph n môi tr ng mà ta đang kh o sát thì m t sóng là

nh ng m t ph ng song song th ng góc v i tia sóng

2.1.5 - V n t c lan truy n sóng:

V n t c lan truy n sóng là quãng đ ng mà sóng truy n đ c sau m i

đ n v th i gian Trong lý thuy t đàn h i, ng i ta đã ch ng minh đ c v n

t c lan truy n sóng nh sau [9]:

- V i sóng d c:

p

E p

72 , 6 2

β

− ω

= ω

π

2 2 0

59 , 1 T

Ng i ta đã thi t l p đ c ph ng trình vi phân c a dao đ ng t t d n nh

sau:

0 dt

dx 2 dt

Hình 2.6 - th biên đ c a sóng n theo th i gian

Xét s n c a bao thu c n m r t sâu trong đ t đá khi n phá bao thu c thì môi tr ng xung quanh đ c chia làm b n vùng nh sau:

Bao g m vùng phân nén và phân vùng phá ho i:

+ Phân vùng nén:

2.2 - NH H NG C A M T THOÁNG T I SÓNG N A CH N

Khi sóng nén do n mìn d i đ t lan t i m t thoáng thì đ t s chuy n

đ ng v i t c đ l n h n so v i lúc sóng ch a lan t i m t thoáng và lúc này s

hình thành sóng xung kích có biên đ ngang c p v i biên đ c a sóng t i T i

m t thoáng các quá trình s di n bi n theo nh ng quy lu t chung c a sóng t o các sóng t i, sóng ph n x và sóng khúc x

3

3

4 , 0

10 75 , 6 2 , 1

sâu c a h đ c tính theo công th c 2.14

B ng suy lu n lý thuy t và trên c s các k t qu th c nghi m Nhà c

h c Xô vi t G.Y.Pakropsky đã l p đ c công th c (2.15) có ph m vi ng

d ng r ng rãi:

2 2 2 / 7

) 1 (

m t thoáng đ c bi t quan tr ng và dùng làm c s tính toán các dao đ ng

c ng b c n n móng công trình và có th tính theo công th c c a Cogobkuu:

) / ( ).

(

408

2 / 3 3

2 / 3

r n f

V r MAX γ

Trong đó: f(n) là hàm ch s n phá

1 1

2 1

6 , 0 4 , 0

2 7

, 1 )

>

=

n khi

n khi n

n khi n

(

16300

2 / 3 3

R n f

Công th c (2.20) có nh c đi m là không phân bi t s khác nhau gi a

v n t c h t m t thoáng và v n t c h t n m sâu trong đ a kh i Còn công

th c (2.18) có h n ch là ch tính đ c v n t c h t đ t đá m t thoáng

Công th c (2.21) sau đây s kh c ph c đ c nh c đi m c a hai công

th c trên và đ c dùng ph bi n

) / (

2 / 1

R: kho ng cách t đi m tính toán đ n tâm n (m)

ε: h s ph thu c vào đi u ki n n mìn và v trí đi m tính toán tra theo b ng 2.1

KR r R: h s ph thu c vào đi u ki n đ a ch t tra b ng 2.2

2.3.1 - Nh ng quy lu t tác d ng c a v n trong môi tr ng đ t đá

Th n ng c a ch t n trong sau m t th i gian vô cùng ng n s chuy n

thành đ ng n ng mà v t t i đó là các s n ph m khí c a v n và sau khi có s giãn n chúng đ c bi n thành công và các sóng kích đ ng trong môi tr ng

xung quanh v i đ c tr ng khác nhau Ph thu c vào t c đ phân hu c a ch t

n , th i gian kích n c a các l ng thu c l khoan l n th ng đ ng không quá

đ n

l c kích n v t nhi u l n so v i gi i h n đ b n c a môi tr ng đ t đá [19]

Phu ng trình tr ng thái c a s n ph m khí n có d ng (2.23):

const V

Các lo i s n ph m khí n b nén ép m nh và nung nóng sau khi đ c giãn n , s th c hiên m t công c h c đ ép môi tr ng xung quanh, phá ho i tính liên t c c a nó, d ch chuy n và đ p v nó Áp l c trong ph n đá g n

d spkn

C D

P P

.

1

2

ρ

ρ +

đ i v i các lo i ch t n công nghi p x p x là 2; 1,5 và 1 trong các lo i đá

c ng có đ kiên c , t ng ng là lo i kiên c , lo i trung bình và nh

Khi có s t n t i trong bu ng mìn, xung quanh kh i ch t n m t khe

không khí (tr ng h p đ c tr ng đ i v i ch t n t o biên) thì s truy n đ t áp

l c tr nên ph c t p Tuy v y, đã có hàng lo t các s li u ch ra r ng đ i v i các lo i đá c ng, các h s khúc x c a áp l c vào đá c trong tr ng h p này

c ng n m trong ph m vi 1÷2

2.3.1.2 - Tiêu chu n đánh giá tác đ ng c a tr ng sóng n

Ng i ta đã thu đ c nhi u k t qu đo c ng đ c a tr òng sóng m t

v n , thông s đ c đo nhi u nh t là t c đ chuy n d ch c a môi tru ng V

B ng th c nghi m M.A Xađôvxki đã xác l p đ c r ng có th tính toán đ c thông s này trong s phu thu c vào kho ng cách đ n l ng thu c n theo

g n biên gi i ngoài c a nó và đ i v i các sóng kh i trong đ i các bi n

d ng đàn h i thì đ l n c a h s t t d n x p x b ng 2 (theo

A.E.Adarcôvich)

Ng i ta chuy n đ i t c đ d ch chuy n c a môi tr ng sóng ng su t

h ng tâm trong sóng theo công th c:

σR r R = ρ.c.v (2.26)

Trong đó:

n t, nó x p x v i t c đ c a sóng đàn h i d c trong môi tr ng đó; còn trong