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水压拆除爆破

水压拆除爆破

1水压拆除爆破药包布置

药包布置主要指药包的位置和药包的数量,而药包位置与药包数量又密切相关。

(1)对于直径与高度相等的圆柱形容器的爆破体,通常布置一个药包,其位置处于容器中心线下方一定高度。如果直径大于高度,也可对称布置多个集中药包。对于这种单层群药包装药高度为容器中心线下方一定高度。

(2)对于长宽比或高宽比大于3时,可沿长轴中心线布置双层或多层群药包。其中,最上层药包到水面的距离大于药包中心到壁面的距离;最下层药包到底板的距离小于药包中心到壁面的距离,但层间距不要过大

(3)对于壁厚不等或材料性质不同的爆破体,应采用偏心药包或不等量群药包。采用偏心药包时,由于两侧壁厚不同,要掌握药包偏离容器中心的距离,使容器的四壁受到均匀的破坏作用。应该指出的是:欲拆除的容器都要充满水,至少要保证水深大于药包中心到容器壁的最短距离

2水压拆除爆破药量计算

水压爆破药量计算公式很多,不同作者根据不同的原理和工程实践得到不同的试验式。但由于考虑的因素各不相同,其适用条件也不一样,对于某一特定的爆破条件,用不同的公式计算药量时,得到的结果不尽相同,甚至差异很大。所以在选择药量计算公式时,应特别注意公式的适用条件。以下列出几个常见的计算式。

1)冲量准则公式

在水压爆破药量计算中,冲量准则公式应用最为广泛。其原理是将水压爆破产生的水中冲击波看成是冲量作用的结果,认为在冲量Ⅰ作用下产生的位移与等效静荷载作用下产生的位移是一样的。根据这一原理导出下面的药量计算公式。

对于薄壁圆筒

水压拆除爆破(6-22)

式中:结构壁厚,m

R药包中心到容器壁面的距离,m;

R1构件材料的单向抗拉强度

MPa;弹性纵波在混凝土中传播的速度,m/s

Ka动力强度提高系数,如表65所示。

K破坏程度系数,根据试验资料及模拟试验,将破坏程度分为三个等级:表层混凝土出现裂缝、剥落,K=10~11;结构局部破坏,Kp=20~22;结构完全破坏,

K=40~44。

动力强度提高系数Kd  表6-5

水压拆除爆破

对于厚壁圆筒,引入修正系数K2,有:

水压拆除爆破(6-23)

式中:K2与构筑物内半径R和壁厚δ的比值有关的坚固性系数,可从图6-12中曲线查得。

图6-12中K2与δ/R的关系为线性关系,可以按以下线性公式计算:

水压拆除爆破(6-24)

当容器为矩形结构时,经过推导,得到以下药量计算公式

水压拆除爆破

图6-12构筑物坚固性系数

水压拆除爆破(6-25)

式中:Q装药量(=1.5g/cm3,TNT),kg;

Kp破坏程度系数,破坏程度等级的划分同式(622)中的划分;

Kd材料的动力强度提高系数,见表6-5,对混凝土取Kd=1.40;

σ—混凝土的静抗拉强度,见表6-6;

混凝土的纵波速度,见表6-6;

2频率系数,矩形池自振频率表达式为:=水压拆除爆破,其余见表6-7;

K1弯矩系数,见表6-8;

b截面宽度,取b=100cm

δ截面厚度,cm;

R矩形池短边长度的一半(装药置于池中心),cm。

混凝土的静抗拉强度σ和纵波速度c  表6-6

水压拆除爆破

矩形池频率系数g  表6-7

水压拆除爆破

矩形池弯矩系数K1  表6-8

水压拆除爆破

以上药量计算公式是假定爆破体的材质为混凝土推导岀的。对于材质为钢筋混凝土

件,可将钢筋换算成混凝土,折算成等效厚度δ。

令R1a*=R1a0+R2Ag,有: 

水压拆除爆破(6-26)

式中:A8钢筋截面面积,cm2;

Rg钢筋的静屈服强度,MPa;

a—钢筋间距,cm

2)简化的冲量准则公式

将式(6-23)进行简化,令:

水压拆除爆破6-27)

并将指数取小数点后一位,则有:

水压拆除爆破(6-28)

式中:K——与结构物材质、强度、破碎程度、碎块飞掷距离等有关的系数,按下面的原则来选取:

(1)一般混凝土或砖石结构,视要求破碎程度取K=1~3;

(2)钢筋混凝土,视要求的破碎程度和碎块飞掷距离选取:混凝土局部破裂,未脱

离钢筋,基夲无飞石,K=2~3,混凝土破碎,部分脱离钢筋,碎块飞掷20m以内,

K=4~5,混凝土炸飞,主筋炸断,碎块飞掷距离20~40m,K=6~7;

K2———与构筑物内半径R和壁厚δ的比值有关的坚固性系数,当薄壁时(δ/R≤0.1),

K2=1

对于非圆筒形构筑物(矩形),我们给出等效内径和厚度的概念,令:

水压拆除爆破(6-29)

水压拆除爆破(6-30)

式中:R,分别是等效内径和等效壁厚,m;

SR通过药包中心结构物内空间的水平截面积,m2;

通过药包中心结构物壁体的水平截面积,m2。

将R♂分别代入圆筒形构筑物药量计算公式就变成了非圆筒形构筑物水压爆破药量计

算公式:

水压拆除爆破(6-31)

式中:符号意义同前。

3)考虑注水体积的药量计算公式

水压拆除爆破 (单个药包) (6-32)

水压拆除爆破 (多个药包) (6-33)

式中:Q总装药量,kg;

V注水体积,m3;

σ—构筑物结构材料的抗拉强度,MPa,混凝土结构材料的抗拉强度σ列于表6-9;

δ容器形构筑物壁厚,m;

Ka装药系数,单个药包,取Ka=0.0098,多药包,取Ka=0.0078。

混凝土结构材料的抗拉强度 表6-9

水压拆除爆破

4)考虑结构物形状尺寸的药量计算公式

(1)对于截面为圆形或正方形的短筒形构筑物,药量按下式计算:

水压拆除爆破 (6-34)

水压拆除爆破 (6-35)

(2)对于截面为圆形或矩形的长筒形构筑物,药量按下式计算:

式中:Kb与构筑物结构和爆破方式有关的系数,对于敞口式结构,取Kb=0.9~1.2,对于封口式结构,取Kb=0.7~1.0;


σr—混凝土极限抗拉强度,Pa

a钢筋的屈服极限,Pa;

5-钢筋的拉伸塑性变形,据涵管试验,取5=0.05时,混凝土可完全与钢筋脱离或飞散;

μ钢筋混凝土的配筋率,指纵向受力钢筋截面积占截面有效面积的百分比;

④混凝土密度,kg/m3

cp混凝土的纵波速度,m/s;

水压拆除爆破—裂隙条数N的函数,反映破碎程度,钢筋混凝土可取g(N)=1

B系数,TNT炸药,B=5766;

δ,R—意义同前,若非圆筒形构筑物,用折合壁厚δ和折合内径R

水压拆除爆破与H/R有关的系数,H为药包中心到结构物顶或水面的距离,容器有开口和封口

两种情形,根据冲量(能量)叠加原理计算。

水压拆除爆破开口时 (6-44)

水压拆除爆破闭口时 (6-45)

式中,GHR

按以下公式计算

当R/δ<5时,按冲量积分系数计算:

水压拆除爆破(6-46)

式中:F炸药系数,对TNT,F=0.89;

冲击波向固壁的入射角。

当R/δ≥5时,按能量积分系数计算

水压拆除爆破(6-47)

还可以由表6-10查得

冲量积分系数表 表6-1

水压拆除爆破

7)壳体理论公式

在壳体理论的基础上,考虑到薄壳型结构水压爆破的特点,建立的药量计算式如下:

水压拆除爆破(6-48)

式中:QTNT装药量,kg;

Y壁体的屈服极限,Pa;

内壁半径,m,若结构不是球或圆柱形时,等效半径为非圆形爆破体内容积横截面积;

k1——膨胀系数,k1=r/a,据试验值,壁体为钢筋混凝土的水压爆破中,取1.0~1.3;

k2折减系数;

k3——与壳体半径、壁厚和膨胀系数有关的系数,水压拆除爆破水压拆除爆破

e壳体等壁厚时的厚度,m

实例]江苏南京化工厂储水池因改建需要拆除。水池为钢筋混凝土立方体结构,总容

积为12.25m3,为闭口式,边长为3.5m,柱、池壁、底板和顶盖均采用6T3号钢筋和原300号混凝土。水池外壁厚0.20m,水池内“十”字形结构壁厚为0.15m,距此60m处为厂房。从拆除的各种因素考虑,本工程采用水压爆破。采取分散布药的方法,布设两层药包,考虑到水池分为4格,所以每一层可以在每格布设一个药包,对于单个药包运用上述公式计算。

Y取30MPa,k1取1.3,k2取0.8,e取0.20m,针对每一格,a=0.987m。则

k3=1+a(1-1/k1)/e=2.139

将各值代入公式(6-48)计算得:Q≈0.67kg。

实际单个药量取值为0.7kg,两层各为4个单个装药,共计8个药包,总装药量为5.6kg。具体布药如图6-13和图6-14。爆破按预定方案实施,侧壁绝大部分粉碎破裂并与钢筋分离,抛岀物距原地约5m,厂房没有受到任何破坏,取得了圆满成功

水压拆除爆破

图6-13水池平面布药图(尺寸单位:m)

水压拆除爆破

图6-14水池立面布药图(尺寸单位:m)


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