Investigating ground vibration to calculate the permissible charge weight for blasting operations of Gotvand-Olya dam underground structures

• Autorzy: Soltani-Mohammadi S. , Amnieh H. B. , Bahadori M.

Warianty tytułu

PL

Badania drgań gruntu w celu określenia dopuszczalnego ciężaru ładunku wybuchowego przy pracach strzałowych w podziemnych elementach tamy w Gotvand-Olya

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ground vibration, air vibration, fly rock, undesirable displacement and fragmentation are some inevitable side effects of blasting operations that can cause serious damage to the surrounding environment. Peak Particle Velocity (PPV) is the main criterion in the assessment of the amount of damage caused by ground vibration. There are different standards for the determination of the safe level of the PPV. To calculate the permissible amount of the explosive to control the damage to the underground structures of Gotvand Olya dam, use was made of sixteen 3-component (totally 48) records generated from 4 blasts. These operations were recorded in 3 directions (radial, transverse and vertical) by four PG-2002 seismographs having GS-11D 3-component seismometers and the records were analyzed with the help of the DADISP software. To predict the PPV, use was made of the scaled distance and the Simulated Annealing (SA) hybrid methods. Using the scaled distance resulted in a relation for the prediction of the PPV; the precision of the relation was then increased to 0.94 with the help of the SA hybrid method. Relying on the high correlation of this relation and considering a minimum distance of 56.2 m to the center of the blast site and a permissible PPV of 178 mm/s (for a 2-day old concrete), the maximum charge weight per delay came out to be 212 Kg.

PL

Drgania gruntu, rozchodzenie się drgań w powietrzu, rozrzut skał, ich niepożądane przemieszczenia i rozdrobnienie to nieuchronne skutki prowadzenia prac strzałowych, które spowodować mogą poważne spustoszenie w środowisku naturalnym. Maksymalna prędkość drgań cząstek (PPV) to główne kryterium przy ocenie szkód spowodowanych przez drgania podłoża. Istnieje wiele norm określających bezpieczne poziomy prędkości drgań cząstek (PPV). Obliczenie dopuszczalnej wielkości ładunku wybuchowego w taki sposób, by zapobiegać uszkodzeniom podziemnych elementów tamy Gotvand Olya opiera się na wykorzystaniu 16 3-elementowych zestawów danych zarejestrowanych w trakcie 4 wybuchów. Procedura rejestracji obejmuje zapisy drgań w 3 kierunkach (promieniowe, poprzeczne i pionowe) zarejestrowane przez 4 sejsmografy wyposażone w sejsmometry GS-11D, zaś same zapisy analizowano przy wykorzystaniu oprogramowania DADISP. Przewidywanie prędkości drgań cząstek odbywa się w oparciu o skalowanie odległości oraz metody hybrydowe Simulated Annealing (S.A.). W wyniku skalowania odległości otrzymujemy wzorów na prędkość drgań cząstek, przy wykorzystaniu metod hybrydowych dokładność obliczeń wzrasta do 0.94. Wykorzystując wysoki stopień korelacji wynikający ze wzoru, uwzględniając minimalną odległość 56.2 m od epicentrum wybuchu oraz dozwolony poziom prędkości drgań cząstek gruntu 178 mm/s (dla dwudniowego betonu), otrzymujemy maksymalną wielkość ładunku na pojedynczy wystrzał na poziomie 212 Kg.

Słowa kluczowe

EN

blasting; ground vibration; peak particle velocity; simulated annealing algorithm

PL

prace strzałowe; drgania podłoża; maksymalna prędkość drgań cząstek (PPV); algorytm hybrydowy

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, no. 3
• Strony: 687--697
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Soltani-Mohammadi S.

• Dept of Mining Eng., University of Kashan, Esfahan, Iran

autor

Amnieh H. B.

• Dept of Mining Eng., University of Kashan, Esfahan, Iran

autor

Bahadori M.

• MS of Mining Eng., University of Kashan, Esfahan, Iran

Bibliografia

• Aarts E., Korst J., 1989. Simulated Annealing and Boltzman Machines. 235-250.
• Azimi A., Khoshrou S.H., Osanloo M., Sadeghee A., 2010. Seismic wave monitoring and ground vibration analysis for bench blasting in Sungun open pit copper mine. In: S. (ed), Rock Fragmentation by Blasting (pp. 561-570). London: Taylor & Francis Group.
• Bahadori M., Bakhshandeh Amnieh H., 2010. Prediction of blasting vibration in Sarcheshmeh copper mine using GA algorithm. In: S.H. Khoshrou (Ed.), Proceeding of the First Iranian Applied Blasting Confrence (pp. 237-244). Tehran: Amirkabir Univercity of Technology.
• Bakhshandeh Amnieh H., Mozdianfard M.R., Siamaki A., 2009. Predicting of blasting vibrations in Sarcheshmeh copper mine by neural network. Safety Science, 48, 319-325.
• Blair D.P., Jiang J.J., 1995. Surface Vibration due to a Vertical Column of Explosive [J]. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech., 32, 149-154.
• Duval W.I., Atchison T.C., 1959. Rock Breakage with Confined Concentrated Charges. Mining Engineering, 11, 605-611.
• Hagan T.N., Kennedy B.J., 1980. The Design of Blasting Procedures to Ensure Acceptable Noise, Air Blast and Ground Vibrations in Surface Coal Mining. Environmental Controls for Coal Mining (First National Seminar).
• Hashash Y.M., Hook J.J., Schmidt B., Yao J.I., 2001. Seismic behavior of underground structures and site response. Tunnelling and Underground Space Technology, 16, 247-293.
• Jimeno C.L., Jimeno E.L., Carcedo F.J., 1995. Drilling and Blasting of Rocks. Geomining Technological Institute of Spain, Spain: Balkema, Rotterdam.
• Khandelwal M., Singh T.N., 2007. Evaluation of blast-induced ground vibration predictors. Soil Dyn. Earth quake Eng., 27, 25-116.
• Khandelwal M., Singh T.N., 2009. Prediction of blast-induced ground vibration using artificial neural network. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences , 46, 1214-1222.
• Khandelwal M., Singh T.N., Kumar S., 2005. Prediction of blast-induced ground vibration in opencast mine by artificial neural network. Ind. Min. Eng. J., 44, 9-23.
• Konya C.J., Walter E.L., 1985. Rock Blasting. Virginia: National Technical Information Service: Springfield.
• Langefors U., Kihlstrom B., 1978. The Modern Technique of Rock blasting. New York: John Wiley and Sons.
• Lee K., Elsharkawi M., 2006. Modern Heuristic Optimization Techniques: Theory and Applications to Power Systems. Wiley, 123-146.
• Lucca F.J., Terra L.L., 2003. Tight construction blasting: ground vibration basics.
• Mather W., 1984. Factors Affecting magnitude and Frequency of Blast-Induced Ground and Air Vibrations. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, 93, 173-180.
• Olofsson S.O., 1998. Applied Explosive Technology for Construction and Mining. APPLEX.
• Oriard L.L., 1980. Observations on the Performance on Concrete at High Stress Levels from Blasting. Proceedings of the Sixth Conference on Explosives and Blasting Technique (pp. 1-10). International society of Explosives Engineers.
• Pal Roy P., 1998. Charactristics of Ground Vibration and Structure to Surface and Underground Blasting. Geotechnical and Geological Engineering.
• Rao S.Y., Rao M.K., 2009. Prediction of Ground Vibrations and Frequency in opencast mine unig neuro-fuzzy technique. Journal of Science & Industrial Research, 68, 292-295.
• Retrieved from Structures. (n.d.). Retrieved from Dictionary of algorithms and data: http://www.nist.gov/dads/.
• Rock blasting technique. 1998. NTNU department of building construction project report.
• Singh T.N., Kanchan R., Saigal K., Verma A.K., 2004. Prediction of P-wave velocity and anisotropic properties of rock using artificial neural networks technique. J. Sci. Ind. Res., 63, 8-32.
• Soltatni S., Bakhshandeh-Amnieh H., Bahadori M., 2011. Predicting ground vibration caused by blasting operations in Sarcheshmeh copper mine considering the charge type by Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). Archieves of Mining Science, Vol. 56, No 4, p. 701-710.
• U.S. Army Corps of Engineers. 1972. Systematic Drilling and Blasting for Surface Excavation. Engineer Manual.
• U.S. Army Corps of Engineers. 1995. Causes of distress and deterioration of concrete. Engineer Manual.
• U.S. Army Corps of Engineers. 1997. Construction of tunnels and shafts. Engineer Manual.
• Van Groenigen J.W., Siderius W., Stein A., 1999. Constrained Optimization of Soil Sampling for Minimization of the Kriging Variance. Geoderma, 87, 239-259.
• Van Gorenigen J.W., Stein A., 1999. Spatial simulated annealing for constrained optimization of spatial sampling schemes. Journal of Environmental Quality, 27, 1078-1086.