Спосіб електрогідроімпульсного руйнування міцних монолітних об`єктів під водою

Винахід відноситься до способів руйнування монолітних донних ґрунтів під водою електричними розрядами і призначений для здійснення підводно-технічних робіт при днопоглиблювальних операціях. Відомо спосіб висаджування гірських порід і других матеріалів з використанням електрогідравлічного удару, який здійснюють у шпурі, свердловині або будь-якому другому отворі, що включає створювання електричних розрядів у шпурі за допомогою пристрою у вигляді іскрового розрядного проміжку, який вводять у отвір, а отвір заповнюють рідиною або піском чи ґрунтом, [авторське свідоцтво СРСР №123500, МПК Е21С37/12. "Способ взрывания горных пород и други х материалов и устройство для его осуществления". Опубл. "Бюллетень изобретений" №21, 1959г.]. Ознаками аналогу, спільними з суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, є буріння шпурів і дія на об'єкт руйнування імпульсними електричними розрядами. Причинами, що перешкоджають досягненню аналогом очікуваного технічного результату, є те, що у відомому технічному рішенні відсутні рекомендації щодо вибору параметрів дії імпульсними електричними розрядами, що не дозволяє забезпечити ефективне руйнування об'єкту. Прототипом способу, що заявляється, є спосіб руйнування монолітних об'єктів, який полягає у збудженні електроімпульсного розряду між високовольтними електродами, розміщеними у заповненому водою або іншим електролітом шпурі, який пробурений у монолітному об'єкті, напругу на електроди подають дискретно, збільшуючи поетапно, від розряду до розряду, [патент України №35667, МПК7 Е21С37/18. Спосіб руйнування монолітних об'єктів. Опубл. 16.04.2001, Бюл. №3, 2001р.]. Суттєвими ознаками прототипу, спільними з суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, є: буріння в монолітних донних ґрунтах шпурів, розміщення в них електродів і дія на монолітні донні ґрунти імпульсними електричними розрядами. До причин, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату, слід віднести те, що у відомому технічному рішенні відсутні рекомендації щодо здійснення способу, а саме, не враховується залежність енергії електричних розрядів, яка необхідна для руйнування донних ґрунтів від міцності на стиск донних ґрунтів, а також не має схеми розміщення шпурів, що не дозволяє забезпечити ефективне руйнування монолітних донних ґрунтів. В основу винаходу поставлена задача створення способу електрогідроімпульного руйнування монолітних донних ґрунтів під водою, у якому визначення енергії електричних розрядів, радіусу зони руйнування та схеми розташування шпурів, дозволить забезпечити ефективне руйнування міцних монолітних донних ґрунтів під водою. Суть винаходу, що заявляється, полягає в тому, що у способі руйнування монолітних донних ґрунтів під водою, якій включає буріння у донних ґрунта х шпурів, розміщення у них електродів і дію на донні ґрунти імпульсними електричними розрядами, згідно з винаходом, попередньо експериментальним шляхом визначають енергію електричних розрядів у одному імпульсі, що необхідна для руйнування донних ґрунтів, розраховують максимальний радіус зони руйнування згідно залежності: R= 25 W , sCTh де: R - радіус зони руйнування, м; W - енергія електричних розрядів у одному імпульсі, кДж; s CT - міцність на стиск породи донного ґрунту, МПа; h - глибина шпура, м., а шпури бурять на відстані один від одного не більш двох радіусі в зони руйнування 2R. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками способу, що заявляється, і технічним результатом, необхідно зазначити таке. Відмітна ознака способу "...попередньо експериментальним шляхом визначають енергію електричних розрядів у одному імпульсі, що необхідна для руйнування донних ґрунтів..." дозволяє визначити енергію електричних розрядів, при якій дійсно відбувається руйнування поверхні донних ґрунтів. Відмітні ознаки способу "...розраховують максимальний радіус зони руйнування донних ґрунтів згідно залежності: R= 25 W , sCTh а шпури бурять на відстані один від одного не більш як 2R..." дозволяють створити схему розташування шпурів, при якій уся задана поверхня монолітних донних ґрун тів буде розпушена. Таким чином, відмітні ознаки способу, що заявляється, у сукупності з відомими суттєвими ознаками, дозволять забезпечити ефективне руйнування міцних монолітних донних ґрунтів під водою. Суть винаходу пояснюється кресленням де наведена емпірична залежність енергії електричних розрядів у одному імпульсі від міцності на стиск породи донного ґрунту. Спосіб здійснюють таким чином. Установлюють міцність на стиск ( s CT ) породи монолітних донних ґрунтів, що потребують руйн ування. Розмір глибини шпурів, які пробурюють у донних ґрунта х вибирають в залежності від міцності породи, одержаної експериментальним шляхом та з урахуванням досліду виконання таких робіт. В таблиці 1 надано залежність глибини шпурів h від міцності донних ґрунтів Таблиця 1 Залежність глибини шпурів від міцності донних ґрунтів Міцність s CT , кг/см 2 (МПа) Глибина шпура h, м 100-300 (10-30) 1-0,8 300-500 (30-50) 0,8-0,7 500-1000 (50-100) 0,7-0,6 1000-1500 (100-150) 0,6-0,5 1500 150 0,5-0,4 Визначають енергію W електричних розрядів у одному імпульсі, що необхідна для руйнування породи донного ґрунту. Дослідним шляхом встановлено, що для ґрунтів міцність, яких дорівнює 10МПа і більше, ця енергія дорівнює 50-200кДж. Конкретно енергію в імпульсі W вибирають з урахуванням одержаної попередньо емпіричної залежності енергії в імпульсі від міцності породи донних ґрунтів Ост (дивись креслення). Потім розраховують максимальний радіус зони руйнування донних ґрунтів згідно залежності: R= 25 W , sCTh де: R - радіус зони руйнування, м; W - енергія електричних розрядів у одному імпульсі, кДж; s CT - міцність на стиск породи донного ґрунту, МПа; h - глибина шпура, м., Така залежність радіуса зони руйнування від параметрів енергії розрядів, міцності на стиск породи та глибини шпура визначена емпірично за результатами великої кількості дослідів. Для збільшення радіуса руйнування донного ґрунту збільшують енергію електричних розрядів у одному імпульсі. Після цього здійснюють буріння у донних ґр унтах шп урів на відстані один від одного, що дорівнює не більше двох радіусів руйнування (2R). У шпурах розміщують електроди, на які подають імпульси високої напруги з енергією в імпульсі, що визначена попередньо і необхідна для руйнування донного ґрунту. Імпульсні електричні розряди, що виникають між електродами, утворюють хвилю стиску з тиском, що досягає десятки тисяч атмосфер, руйнують грунт в зоні шпура на радіусі R та розпушують його. Визначення енергії W електричних розрядів у одному імпульсі, яка необхідна для руйнування донних ґрунтів, радіусу R зони руйнування та схеми розташування шпурів на відстані один від одного не більш 2R, дозволяє забезпечити ефективне руйнування міцних монолітних донних ґрунтів під водою. Приклад виконання способу. В акваторії Севастопольського морського порту застосовано електророзрядний спосіб с енергією розряду від 100 до 200кДж та руйнування донних ґрунтів міцністю від 20 до 80МПа.