Statistical methods applied to the analysis of blasting vibrations in a diabase quarry in the city of Campinas, (SP) Brazil

Statistical methods of multiple regression analysis, trend surface analysis and principal components analysis were applied to seismographic data recorded during production blasting at a diabase quarry in the urban area of Campinas (SP), Brazil. The purpose of these analyses was to determine the influence of the following variables: distance (D), charge weight per delay (W), and scaled distance (SD) associated with properties of the rock body (orientation, frequency and angle of geological discontinuities; depth of bedrock and thickness of the soil overburden) in the variation of the peak particle velocity (PPV). This approach yielded variables with larger influences (loads) on the variation of ground vibration, as well as behavior and space tendency of this variation. The results showed a better relationship between PPV and D, with D being the most important factor in the attenuation of the ground vibrations. The geological joints and the depth to bedrock have a larger influence than the explosive charges in the variation of the vibration levels, but frequencies appear to be more influenced by the amount of soil overburden.

Damage assessment of basaltic rock mass due to repeated blasting in a railway tunnelling project - A case study

The demand for tunnelling and underground space creation is rapidly growing due to the requirement of civil infrastructure projects and urbanisation. Blasting remains the most inexpensive method of underground excavations in hard rock. Unfortunately, there are no specific safety guidelines available for the blasted tunnels with regards to the threshold limits of vibrations caused by repeated blasting activity in the close proximity. This paper presents the results of a comprehensive study conducted to find out the effect of repeated blast loading on the damage experienced by jointed basaltic rock mass during tunnelling works. Conducting of multiple rounds of blasts for various civil excavations in a railway tunnel imparted repeated loading on rock mass of sidewall and roof of the tunnel. The blast induced damage was assessed by using vibration attenuation equations of charge weight scaling law and measured by borehole extensometers and borehole camera. Ground vibrations of each blasting round were also monitored by triaxial geophones installed near the borehole extensometers. The peak particle velocity (V-max) observations and plastic deformations from borehole extensometers were used to develop a site specific damage model. The study reveals that repeated dynamic loading imparted on the exposed tunnel from subsequent blasts, in the vicinity, resulted in rock mass damage at lesser vibration levels than the critical peak particle velocity (V-cr). It was found that, the repeated blast loading resulted in the near-field damage due to high frequency waves and far-field damage due to low frequency waves. The far field damage, after 45-50 occurrences of blast loading, was up to 55% of the near-field damage in basaltic rock mass. The findings of the study clearly indicate that the phenomena of repeated blasting with respect to number of cycles of loading should be taken into consideration for proper assessment of blast induced damage in underground excavations.

Principais normas e recomendações existentes para o controle de vibrações provocadas pelo uso de explosivos em áreas urbanas: parte II

As atividades que envolvem o uso de explosivos devem ser controladas, não só com relação ao desmonte de estruturas (rocha e outros materiais), mas também quanto a danos estruturais em edificações próximas (casas, edificações históricas, etc.) e outros impactos ambientais como vibração, propagação de ruídos, ultralançamentos e sobrepressão atmosférica. Tais atividades são regidas por normas técnicas que sugerem parâmetros de medição e limites definidos na avaliação de prováveis danos. No caso específico de minerações em áreas urbanas, a velocidade de vibração de partícula (Vp), normalmente expressa em mm/s, é o parâmetro que tem dado melhor correlação na avaliação de possíveis danos às estruturas civis, atribuídos às vibrações do terreno. As diferentes normas existentes apresentam valores de Vp que variam de 2mm/s para edifícios históricos até 150mm/s para construções em concreto armado. A maioria delas considera na avaliação de danos estruturais, além da velocidade, a freqüência da vibração. Algumas normas foram elaboradas com base em dados experimentais, analisando parâmetros como o tipo de construção e o material nela utilizados, outras se basearam apenas em valores empíricos, mas todas apresentam valores conservativos. A norma brasileira não avalia o parâmetro freqüência e não classifica os diferentes tipos de estruturas civis, restringindo-se ao valor resultante da velocidade de vibração como parâmetro medido, sendo, assim, limitada e deficiente em relação às normas internacionais. A coletânea aqui apresentada reuniu as normas nas Américas e em outros continentes, além de uma comparação com as normas européias mais importantes em âmbito mundial.

Análise das vibrações resultantes do desmonte de rocha em mineração de calcário e argilito posicionada junto à área urbana de Limeira (SP) e sua aplicação para a minimização de impactos ambientais

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

IMPACTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS A DESMONTE DE ROCHA COM USO DE EXPLOSIVOS

A exploração de maciços rochosos com uso de explosivos provoca inevitáveis impactos ambientais e desconforto para as populações do entorno, as quais estão expostas cotidianamente aos seus efeitos. Os principais efeitos ambientais se fazem sentir através do ultralançamento de fragmentos, da geração de vibrações no terreno, de sobrepressão atmosférica, da emissão de materiais particulados (poeira) na atmosfera, do aumento dos níveis de ruído, do assoreamento de áreas e/ou de drenagens adjacentes às minerações, além da alteração visual e paisagística. Esses problemas podem ser reduzidos a um nível aceitável pela comunidade afetada, se a lavra for executada de modo a preservar as condições de saúde, segurança e bem estar da população afetada, adotando-se técnicas modernas de extração e beneficiamento, e pelo monitoramento continuado dos parâmetros ambientais envolvidos, mantendo-os, no mínimo, dentro dos limites estabelecidos pelos organismos governamentais fiscalizadores.

CONTROLE DE VIBRAÇÕES GERADAS POR DESMONTE E ROCHA COM EXPLOSIVOS. ESTUDO DE CASO: CALCÁRIO CRUZEIRO, LIMEIRA (SP)

Neste estudo foi realizado o monitoramento das vibrações geradas por explosivos em uma lavra de calcário e argilito localizada no município de Limeira (SP), com o objetivo de desenvolver equação de atenuação das vibrações e verificação da existência de variação nos níveis de vibração gerados pelo desmonte em diferentes níveis litológicos e estratigráficos. Os registros da velocidade de vibração de partícula e sua freqüência foram obtidos utilizando sismógrafos de engenharia, concentrando-se em área localizada a 300 m a sudoeste do empreendimento mineiro, no Bairro Belinha Ometto. Os trabalhos foram realizados em duas etapas. Na primeira foi gerada uma equação de atenuação que foi utilizada pela empresa e reduziu os incômodos causados à população pelas operações de detonação. Os valores obtidos na etapa seguinte indicaram que o principal fator na dispersão das velocidades de partícula seria a variação, em relação aos nominais, dos tempos de retardo dos acessórios de detonação que foram utilizados durante os trabalhos. Nas condições encontradas, considera-se imprópria a elaboração de planos de fogo que contemplem intervalos de tempo nominais entre a detonação de minas ou grupo de minas menores que 25 ms quando da utilização de acessórios de iniciação da coluna de explosivos dotados de tempo de retardo superior a 200 ms.

Environmental risk assessment in open pit blasting operations: compliance with ISO 31010:2010

All activities of an organization involve risks that should be managed. The risk management process aids decision making by taking account of uncertainty and the possibility of future events or circumstances (intended or unintended) and their effects on agreed objectives. With that idea, new ISO Standard has been drawn up. ISO 31010 has been recently issued which provides a structured process that identifies how objectives may be affected, and analyses the risk in term of consequences and their probabilities before deciding on whether further treatment is required. In this lecture, that ISO Standard has been adapted to Open Pit Blasting Operations, focusing in Environmental effects which can be managed properly. Technique used is Fault Tree Analysis (FTA), which is applied in all possible scenarios, providing to Blasting Professionals the tools to identify, analyze and manage environmental effects in blasting operations. Also this lecture can help to minimize each effect, studying each case. This paper also can be useful to Project Managers and Occupational Health and Safety Departments (OH&S) because blasting operations can be evaluated and compared one to each other to determine the risks that should be managed in different case studies. The environmental effects studied are: ground vibrations, flyrock and air overpressure (airblast). Sometimes, blasting operations are carried out near populated areas where environmental effects may impose several limitations on the use of explosives. In those cases, where these factors approach certain limits, National Standards and Regulations have to be applied.

On the use of trenches and walls on the control of ground transmitted railway vibrations

An actual case of an underground railway in the neighbourhood of habitation buildings has been analyzed. The study has been based on a twodimensional BEM model including a tunnel and a typical building. The soil properties were obtained using geophysical techniques. After a sensitivity study, the model has been simplyfied and validated by comparison with "in situ" measurements. Using this simplyfied model, a parametric study has been done including trenches and walls of different materials and different depths at two different distances from the tunnel. The reductions obtained with the different solutions can then be compared.