ebook Zagęszczanie gruntów metodą mikrowybuchów Eugeniusz Dembicki

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2018

Zastosowanie nowych metod ulepszenia lub wzmocnienia gruntu ma zastosowanie do posadowienia coraz poważniejszych budowli, w których uwzględnia się długi czas ich użytkowania i oddziaływania na środowisko. Można tu wskazać na uzdatnianie podwodnych nasypów morskich i różnego rodzaju budowli podziemnych. W obecnej chwili, mechanizm procesu zagęszczania jest lepiej wyjaśniony technikami odnoszącymi się do zagęszczania powierzchniowego niż mechanizm stosowany w metodach do wgłębnego i na dużych głębokościach, gdzie wzrastająca liczba stopni swobody prowadzi do wyższego stopnia złożoności tego mechanizmu. Metoda zagęszczenia gruntów ziarnistych i mało spoistych za pomocą mikrowybuchów, będąca przedmiotem treści niniejszej książki znana jest jako jedna z najtańszych i najbardziej wydajnych metod wzmocnienia gruntów. W celu określenia działania zagęszczającego od mikrowybuchów było przyjęcie założenia, że działanie mikrowybuchu wywołuje rezydualne ciśnienie wody w porach gruntu, którego szkielet pod wpływem ciężaru własnego konsoliduje się. Wymiarowanie ładunków wybuchowych obejmujące ich rozdział na powierzchni i głębokości w zagęszczanym podłożu gruntowym oraz kolejność detonacji oparto na ustalonych doświadczalnie wartościach uzyskanych w badaniach terenowych. Przytoczone w książce, na podstawie badań doświadczalnych i teoretycznych obcych i własnych, stanowią próbę wyjaśnienia powstania mechanizmów od obciążenia rozdrobnionego ziarnistego i mało spoistego gruntu częściowo nawodnionego przy zagęszczaniu mikrowybuchami i podanie obliczeniowej metody wymiarowania zagęszczania wywołanego wybuchem. Do opracowania doświadczalnych wyników badawczych wykorzystano mechanizm modelu teorii prawdopodobieństwa. Obliczenia teoretyczne zagadnienia zagęszczenia nawodnionych gruntów ziarnistych opracowano w dwóch przypadkach

Spis treści ebooka Zagęszczanie gruntów metodą mikrowybuchów

WPROWADZENIE 9

1. ZAGĘSZCZANIE GRUNTÓW ZIARNISTYCH I KONSOLIDACJA GRUNTÓW SPOISTYCH 13
1.1. Mechanizmy zagęszczania 13
1.2. Metody zagęszczania gruntów ziarnistych 18
1.2.1. Zagęszczanie dynamiczne 21
1.2.2. Kryteria i metody kontroli zagęszczenia dynamicznego 24
1.3. Iniekcja 26
1.3.1. Rodzaje i mechanizmy iniekcji 26
1.3.2. Iniektowanie za pomocą nasycania 28
1.3.3. Iniekcja strumieniowa (jet grouting) 31
1.4. Metody uzdatniania gruntów spoistych 35
1.4.1. Uzdatnianie gruntów spoistych za pomocą przeciążenia 36
1.4.1.1. Wstępne obciążenie 36
1.4.1.2. Wstępne obciążenie związane z odwodnieniem za pomocą siatki drenażowej 37
1.4.2. Uzdatnianie gruntów drobnych 37
1.4.2.1. Wzmocnienie kolumnami balastowymi 38
1.4.2.2. Wzmacnianie kolumnami gruntowymi uzdatnianymi wapnem palonym 38
1.4.3. Wzmocnienie gruntu za pomocą zamrażania 39
1.4.4. Wzmacnianie i uszczelnianie gruntu metodą mieszania in situ 39
1.4.4.1. Wgłębne mieszanie mechaniczne na sucho 42
1.4.4.2. Wgłębne mieszanie gruntu na mokro 42
1.4.4.3. Wgłębne hybrydowe mieszanie gruntu na mokro 42
1.5. Wybór metody uzdatniania gruntu 43

2. ZAGĘSZCZANIE GRUNTÓW ZIARNISTYCH METODĄ MIKROWYBUCHÓW 46
2.1. Wprowadzenie 46
2.2. Krótki rys historyczny rozwoju metody mikrowybuchów 47
2.3. Zagęszczanie gruntów ziarnistych metodą mikrowybuchów 50
2.4. Proces upłynnienia nawodnionych gruntów ziarnistych 52
2.5. Wpływ mikrowybuchów na nawodnione grunty ziarniste 54
2.6. Schematy zagęszczenia gruntów 55
2.6.1. Mikrowybuchy powierzchniowe 55
2.6.2. Mikrowybuchy pod wodą 56
2.6.3. Mikrowybuchy wgłębne 57
2.6.4. Serie mikrowybuchów 57
2.7. Mikrowybuchy podziemne z ładunkami wydłużonymi w gruntach spoistych o małej nośności i sztywności 58
2.8. Zasięg oddziaływania mikrowybuchu 60
2.9. Osiągany promień oddziaływania 61
2.10. Ograniczenia stosowania metody mikrowybuchów 61
2.11. Zjawiska towarzyszące eksplozji ładunku wybuchowego w gruncie 62
2.12. Skutki oddziaływania mikrowybuchów na środowisko naturalne 66

3. ROZWIĄZANIA EMPIRYCZNE METODY MIKROWYBUCHÓW W GRUNTACH ZIARNISTYCH I KONSOLIDACJI GRUNTÓW SPOISTYCH 70
3.1. Zjawiska towarzyszące eksplozji ładunku wybuchowego w gruncie 70
3.2. Podział metody zagęszczania gruntów mikrowybuchami 73
3.3. Zagęszczanie nawodnionych gruntów ziarnistych 75
3.3.1. Ładunki skupione 79
3.3.2. Ładunki wydłużone 80
3.3.3. Parametry ładunku skupionego 80
3.3.4. Parametry ładunku wydłużonego 81
3.3.5. Technologia zakładania ładunków wybuchowych 81
3.3.6. Zagęszczanie gruntów ziarnistych mikrowybuchami podwodnymi 83
3.3.6.1. Parametry mikrowybuchów pod wodą określone przez P. L. Ivanova (1967 i 1983) 83
3.3.6.2. Parametry mikrowybuchów pod wodą określone przez Dembickiego i innych (1988, 1992, 2007) 84
3.4. Zagęszczanie gruntów spoistych o małej nośności i sztywności metodą mikrowybuchów z podziemnymi ładunkami wydłużonymi 85
3.5. Zakres badań terenowych przy zastosowaniu metody mikrowybuchów 90
3.5.1. Badania sejsmiczne 90
3.5.2. Badanie zjawisk zachodzących w gruncie 91
3.5.3. Badania osiadania podłoża gruntowego 94
3.5.4. Badania geotechniczne 95
3.6. Podsumowanie 96

4. ROZWIĄZANIA TEORETYCZNE ZAGĘSZCZENIA GRUNTÓW ZIARNISTYCH METODĄ MIKROWYBUCHÓW 97
4.1. Wprowadzenie 97
4.2. Proces upłynnienia nawodnionych gruntów ziarnistych w wyniku oddziaływania mikrowybuchu 99
4.3. Rozwiązania teoretyczne pojedynczego mikrowybuchu według hipotezy G. M. Lachova (1964) 101
4.3.1. Założenia wyjściowe 101
4.3.2. Sformułowanie zagadnienia i równania wyjściowe (Nowacki, Raniecki, 1987, Dembicki i inni, 1989) 104
4.3.3. Równania ruchu w obszarze nieściśliwym 110
4.3.4. Sformułowanie warunków początkowych i brzegowych 111
4.4. Ocena efektywności zagęszczania nawodnionych gruntów ziarnistych metodą mikrowybuchów 113
4.4.1. Analiza wyników obliczeń numerycznych 113
4.5. Rozwiązanie teoretyczne pojedynczego mikrowybuchu oparte na teorii pola bliskiego oddziaływania 121
4.5.1. Model teoretyczny zachowania materiału wybuchowego (Włodarczyk, 1984, 1987, Tamáskovics, 2001) 121
4.5.2. Zastosowanie teorii pola w ujęciu bliskiego zasięgu oddziaływania 124
4.5.3. Opis kinematyczny 127
4.5.4. Zmiana zagęszczenia wywołana oddziaływaniem mikrowybuchu 128
4.5.5. Przemieszczenia, prędkości i pole przyspieszenia 130
4.5.6. Równania stanu 131
4.5.7. Zachowanie gazu wybuchowego 135
4.5.8. Warunki początkowe i brzegowe 135
4.5.9. Rozwiązanie zagadnienia zagęszczenia w przypadku ogólnym jednowymiarowym 136
4.5.10. Rozwiązanie numeryczne zagadnienia 142
4.6. Podsumowanie wyników zaproponowanej metody obliczeń według teorii pola bliskiego zasięgu 144

5. PRZYKŁADY ZAGĘSZCZENIA GRUNTÓW ZIARNISTYCH I KONSOLIDACJI SŁABYCH GRUNTÓW SPOISTYCH METODĄ MIKROWYBUCHÓW 146
5.1. Wprowadzenie 146
5.2. Przykłady zastosowań metody mikrowybuchów 148
5.2.1. Zagęszczanie luźnych gruntów piaszczystych mikrowybuchami podwodnymi w Porcie Północnym w Gdańsku 148
5.2.1.1. Pomiary kontrolne 150
5.2.1.2. Badania geotechniczne 151
5.2.2. Zagęszczenie podłoża przy budowie nabrzeża w Stoczni Gdynia 152
5.2.3. Konsolidacja gruntów spoistych mikrowybuchami z użyciem wydłużonych ładunków podziemnych w Porcie Północnym w Gdańsku 155
5.2.4. Konsolidacja gruntów spoistych na terenie wyspy Dolna Okrętowa w Porcie Szczecin 159
5.2.5. Zagęszczenie nawodnionych gruntów niespoistych mikrowybuchami o ładunkach wydłużonych w Żarnowcu 161
5.2.6. Zagęszczenie falochronu narzutowego w Porcie Jachtowym w Ičići (Chorwacja) 164
5.2.7. Wzmocnienie podłoża gruntowego pod nasypem i na trasie dojazdowej do mostu im. Jana Pawła II w Gdańsku 167
5.2.8. Inne zastosowania metody mikrowybuchów w Polsce i za granicą 171
LITERATURA 173