对孔隙率来说,主要有影响的是空气含量3的大小。一般来说,空气含量越大,可压缩量也越大。对一般含水量的土来说,密度小的其孔隙较多,疏松而孔隙多的土,其压实效果较好。可以初步近似认为:土压缩的理论界限是所含气体趋于无穷小。
空隙中其它相应组成(固体颗粒和水)在一般压力下,其压缩量是较小的。故压密时可近似认为是空气孔隙部分的压缩。在压力很大时,则需要考虑固体颗粒及水的压缩。
含水量的影响:一般土被压实时,同样条件处于最佳含水量的土,可以得到最大的密实度。最佳含水量代表的含水量,对压密来讲最适当。一方面有合适数量的水足以润滑,以降低土颗粒相互移动时的摩擦阻力;同时又留出足够的空隙空间,
以使固体颗粒充填。因此,在最佳含水量的土中进行压缩爆破,可以得到较大的空腔。
③、压密对土中水渗透性能的影响
在爆炸压密作用下,土的渗透能力下降,其下降程度与距爆心的距离成反比,爆炸压密使渗透能力降低,类似于对土的机械夯实。对于不同类型的土,爆炸压密对渗透性能影响的效果不同。对粘土及砂质粘土,渗透能力下降较为剧烈,而对砂土的影响就比较小,这是由于砂的单粒状结构在爆炸压密后,连通的管路并未完全消失,故仍具有一定的渗透能力。对于粘土,其微粒成鳞片状,在压缩后内架破坏,鳞片状微粒相互贴紧,几乎没有留下什么空隙,因此其渗透能力就大大的降低了。这是砂粒土和粘土类土渗透能力下降差异的原因。
(2)、爆炸压密后对土的各项物理指标的影响
爆炸压密后受影响的各项物理指标是:
①、密度:爆炸后爆心附近变得密实了,随距离的增加,逐渐减小到天然密实度。密度的大小是密实程度的主要指标。因此靠爆心附近的密度大,随距离的加大渐变为天然状态的密度。
此时,其固体颗粒的密度(P1)基本保持不变。但其干密度(骨架密度),由于压密的影响,在空腔附近又增加约30~40%。
②、含水量(W):土中含水量是土孔隙中含水量质量与固体颗粒质量之比。爆炸后孔隙被压紧,空气孔隙中压入颗粒及水。而固体颗粒较水质量增加为多。故含水量在靠近爆心附近其值降低,随着距离的增大恢复为天然含水量。
③、孔隙率(p):它是单位体积中孔隙所占的体积。压密使孔隙减小,因此孔隙率这一指标,在空腔周围也减小。随距离的加大恢复到天然状态,即逐渐增加。同样,孔隙比(P)的规律也是如此。显然气体部分的体积(3)在爆心附近的介质中也是减小的。
1.2.3.2 爆炸作用下土的压缩
爆炸作用下土的主要力学特征是动压缩,一般由一维应变状态(无侧向变形)下的动载试验得到所研究土的试验曲线。
(1)、动载压缩曲线的一般图型
动载压缩曲线(图1-2-1)一般以纵轴
代表或压力p,水平轴代表应变(土体积应变为=(0-)/)。此曲线基本上分为两段:开始一段向上凸,即d2/d2<0,以及向下凹的一段d2/d2>0。从压缩性的变化,可以分为三个区:OA段相当于弹性区(约在0.05~0.1MPa以下);AB段为弹塑性区(数MPa范围内);B以上是强化区(100~1000Mpa数量级),这个区是靠近爆心附近的土的压缩区。
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