4/30/2012. Detonation. Störningar vid sprängning: vibrationer och luftstötvågor. Mathias Jern. Gategård(2006) Nitro Consult AB.

Transkript

1 Sprickbildning/ Nitro Consult gasexpansion/ förflyttning Sprängning Störningar vid sprängning: vibrationer och luftstötvågor Mathias Jern Gategård(2006) Sprickbildning/ gasexpansion/ förflyttning Detonation 1 kg sprängmedel => ca 1 m 3 gas 5000 m/s Exempel, varje hål detonerar vid en egen tidpunkt => laddningen i ett borrhål = samverkande laddning 1

2 R-våg (ytvåg) R-wave S-wave P-wave pall S-våg Ytvågenär en 2-D våg och förlorar därför inte energi lika fort som 3-D vågorna, Därför är oftast ytvågenden som skapar problem Energy: Fragmentering ca. 1 % Förflyttning ca. 37% ca. 7 % P-våg Vad är vibrationer? R-våg S-våg P-våg Parametern som är enklast att förstå Vid sprängning mäter man oftast svängningshastighet (mm/s), hus är känsliga för svängningshastighet. Människan är känslig för acceleration (m/s 2 ). Hur mäter vi vibrationer och luftstötvågor? R-våg (ytvåg) S-våg P-våg 2

3 y = 2636x R 2 = SD 4/30/2012 Exempelbild (Kållered Göteborg) Avstånd till MP Det finns många parametrar som har betydelse för vibrationsnivån, Vissa av dem är dock svåra att påverka. Viktiga parametrar: Avstånd Ca 1.6 sek => (340*1.6) = 540 m Samverkande laddning: Koppling sprängmedel/berg Tändplan, tändarfördröjning, tändarnoggranhet: Sprängplan, upptändningsriktning: Notera: 4,05 mm/s ger 23 μm förflyttning (Eller beräknat 4.05/2*3,14*19,5= 32μm ) Jämförelse hårstrå ca 60μm Vanligt a4 papper: μm Sprängämnets egenskaper (VOD, densitet, frikoppling). Geologi: Egenskaper hos mätplatsen: v max = A r q B Där v max = max svängningshastighet (mm/s) r = avstånd (m) q= samverkande laddning (kg) A= platsspecifik konstant B= platsspecifik konstant Skallagsekvationen Vmax (mm/s) Vad är konsekvensen av ett överskridande? 3

4 (lågfrekvent varför vi inte hör den) Det finns många parametrar som har betydelse för luftstöten, tyvärr är många av dem svåra att påverka. Viktiga parametrar: När går hus sönder? Det finns relativt mycket forskning på området Avstånd Samverkande laddning: Koppling sprängmedel/luft Pallen höjd och riktning, försättning: Topografi: Sprängplan, upptändningsriktning: Meteriologiska förhållanden: P max r = A 3 q B Där P max = max luftstötvågstryck(pa) r = avstånd (m) q= samverkande laddning (kg) A= platsspecifik konstant B= platsspecifik konstant När går hus sönder? Försök När går hus sönder? Byggforskningen R32:1977 4

5 Bakgrund: Människors känslighet TABELL 4.2 WISS & PARAMELEE (1974). GRÄNS BETYDER UPPLEVELSEN HOS DEN KÄNSLIGASTE PERSONEN, MEDEL ÄR GRUPPENS MEDELKÄNSLIGHET. Medel Gräns Respons V max (mm/s) V max (mm/s) 1,5 0,25 Knappt märkbart 8 2,5 Tydligt märkbart 23 9 Starkt märkbart 27 Mycket störande Även Vibrationens längd (tid) Frekvens mm USBM RI 8507 (1989) SS Människan i Bostadshus Intern påverkan (fotsteg, dörrar maskinvibr.) VIBRATIONSKÄLLA (plats, frekvens, magnitud, tid) Respons mark Respons byggnad Vind Luftburet buller från: Väggar, tak, golv, fönster etc från: Stolar, bord, sängar, golv från: Fönster, speglar, växter, lampor, etc Skada: Sprickor och brott HÖRBAR: KÄNNBAR: SYNBAR: varning Information relation Erfarenhet Förväntan Identifiering av källa Irritation Rädsla för skada Störning av aktivitet Störning av sömn Omgivnings omständigheter Andra vibrationskällor Tid på dagen Bostadsområde Typ av byggnad aktivitet RESPONS Ingen Kritisk kommentar Klagomål Kräver kompensation Protesthandling Psykisk stress Den vibration man upplever i huset är inte samma som vi mäter inkommande i husgrund Bergtäkt (Gategård), hus med källare, träbjälklag Sockel Bjälklag Överföringsfaktor ca 2,4. 5

6 Din dagtid Din natt Din /30/2012 Storbritannien 100 Standarder komfort Tyskland en kan ge upphov till betydande vibrationer inomhus i bjälklag, dock är det högst osannolikt att ett komfortvärde skulle överskridas. 10 PCPV (mm/s) Frekvens (Hz) FIGUR 5.3 TILLÅTNA VÄRDEN VID BOSTADSHUS ENLIGT DIN BLÅ LINJER FÖR DAGTID (A0=3) RESP MAGENTA FÖR NATTID (A0=0.2). ÖVRE LINJEN INNEBÄR HUS UTAN RESONANSEFFEKT (CF=0.6) OCH UNDRE MED (CF=0.8). SVART LINJE REPRESENTERAR TILLÅTNA VÄRDEN PÅ BOSTADSHUS ENLIGT DIN (LINJE 2). Gäller komponentmax (PCPV) dvs. hur vet man innan sprängting att man innehåller villkoren? Tyvärr är hus och människor inte känsliga för samma sak! Bjälklag Inkommande sockel 6

7 11.4 mm/s Skada på byggnad Det är viktigt att komma ihåg att alla hus har sprickor: inre spänningar, temperatur- och luftfuktighetsvariationer, snölaster, vind, grundvattenfluktuationer, sättningsrörelser etc. skapar alla påfrestningar på ett hus. För att sprängningen skall vara ett verkligt problem, ur skadesynpunkt, måste alltså effekten från sprängningen vara stor i relation till andra påfrestningar. Exempel: besiktning av nya hus i Uppsalatrakten Människan och företeelsen sprängning, attityd! Jones & Stokes (2004) poängterar att det är viktigt att skilja på medelindividen och individer som kommer att hamna högt eller lågt vid en jämförelse. Tåligast för vibrationer är de som har ett ekonomiskt intresse i, eller annan fördel av, verksamheten. Även om dessa upplever en viss störning kommer dessa inte att klaga så länge inte direkt fysisk skada uppstår. På andra sidan skalan står de individer som är direkta motståndare till projektet, dessa kommer att uppleva störning och också klaga på denna så fort de upplever någon effekt alls. Påverkbara parametrar Kunskap / information Förvarning innan salva 7