Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПОДРЫВЕ ЗАРЯДА КАМУФЛЕТОМСтр 1 из 4Следующая ⇒
Содержание
Введение Использование колоссальной энергии, заключенной во взрывчатых веществах, находит всё большее применение в различных областях техники. С помощью взрыва добывают полезные ископаемые, осуществляют строительство каналов, выемок, плотин (дамб), ведут разведку недр Земли, штампуют и сваривают металлы, разрушают (сносят) ненужные сооружения и т.п. Применяя взрывчатые вещества, содержащие в весьма малых объемах большой запас потенциальной энергии, можно с малыми затратами сил и времени на подготовительные работы выполнить колоссальную механическую работу в очень короткие сроки. В целях экономии времени на производство подрывных работ подрывание объектов в некоторых случаях может осуществляться минимальным количеством отдельных зарядов, взрываемых с использованием наиболее простых взрывных сетей. К специальным взрывным работам (взрывам специального назначения) относятся взрывные работы, выполняемые при проходке траншей, рытье котлованов, разборке фундаментов, сносе зданий и сооружений. Иногда в подобных случаях существенная часть работ выполняется вручную или механизированным способом. Это снижает производительность, требует значительного количества трудовых ресурсов, ведет к удорожанию работ и резкому увеличению сроков их выполнения. Кроме того, использование ручного труда или механизмов при разборке различных сооружений связано с опасностью травмирования людей, занятых на этих работах. Имея целый рад преимуществ перед механизированным способом, взрывной способ характеризуется и отдельными недостатками: воздействием сейсмических и ударных воздушных волн взрывов на охраняемые объекты, разлетом кусков взорванных грунтов и конструкций. Учет этих обстоятельств особенно важен при взрывных работах вблизи гражданских и производственных зданий, рядом с действующими объектами, оборудованием, механизмами и коммуникациями. Для обеспечения полной сохранности объектов различного назначения необходимо применение безопасной технологии производства взрывных работ. Она включает в себя прогноз воздействия сейсмических, ударных воздушных волн взрывов и дальности разлета осколков, снижение вредных эффектов взрывов и их локализация. Объектом работы являются параметры зон при подрыве заряда камуфлетом. Предметом – расчет различных параметров при подрыве заряда камуфлетом. В связи с этим, целью данной работы является расчет параметров зон вытеснения, зон разрушения и опасного сотрясения на примере подрыва заряда тротила массой 5 кг камуфлетом. Методология работы базируется на общенаучном диалектическом методе познания объективной действительности, обоснованность достигается за счет комплексного применения общего и частнонаучных методов: обобщение, сравнение и измерение. ВЗЫВНЫЕ РАБОТЫ В ГРУНТАХ Общие положения о взрывных работах в грунтах Взрывом принято называть крайне быстрое выделение большого количества энергии, связанное с внезапным изменением состояния вещества, сопровождаемое разрушением и разбрасыванием окружающей среды, возникновением и распространением в ней ударной волны. Явление взрыва возможно при наличии трех обязательных факторов: экзотермичности реакции, большой скорости ее протекания и большого давления газообразных продуктов, которые в процессе расширения совершают механическую работу[1]. Химические соединения или смеси, которые под воздействием определенных внешних воздействий способны к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению с образованием сильно нагретых и обладающих большим давлением газов, которые, расширяясь, производят механическую работу называются взрывчатыми веществами (ВВ). Для возбуждения взрывчатого превращения взрывчатых веществ необходимо внешнее воздействие достаточной мощности называемое начальным импульсом. Воздействие начального импульса и возбуждение во взрывчатом веществе взрывчатого превращения называется инициированием. Для инициирования могут быть использованы различные виды энергии: тепловая, механическая, электрическая, химическая и энергия взрыва другого взрывчатого вещества. Все взрывчатые вещества, применяемые при производстве подрывных работ и снаряжения различных боеприпасов, делятся на три основные группы: ü инициирующие взрывчатые вещества; ü бризантные взрывчатые вещества; ü метательные взрывчатые вещества (пороха). Зарядом называется определенное количество ВВ, подготовленное для производства взрыва. Вес заряда зависит от качества материала и размеров подрываемого объекта и в каждом случае определяется расчетом. Форма заряда определяется конструктивными особенностями подрываемого объекта и условиями производства подрывных работ[2]. Подрывные работы в грунтах и скальных породах производятся в целях: ü инженерного оборудования позиций (отрывка траншей, ходов сообщения, укрытий, котлованов для фортификационных сооружений и т. п.); ü устройства заграждений; ü строительства дорог, земляных плотин и других инженерных сооружений; ü устройства колодцев, шахт, галерей и других подземных выработок; ü разрушения фортификационных сооружений противника; ü добычи строительных материалов (камня, щебня и т. п.). Подрывные работы выполняются путем: ü разрушения и выброса грунта (породы); ü рыхления грунта (породы) без выброса; ü образования пустот (полостей) в массиве грунта (породы). Соответственно перечисленным способам выполнения подрывных работ в грунтах и скальных породах применяемые для этого заряды ВВ делятся на следующие виды: ü заряды выброса; ü заряды рыхления; ü камуфлеты (заряды для образования пустот и разрушения подземных и заглубленных сооружений). По форме заряды перечисленных видов могут быть сосредоточенными или удлиненными. При подрывании грунтов и скальных пород удлиненными считаются такие заряды, длина которых превышает их наименьшие поперечные размеры в 30 раз и более. Наиболее сильное разрушительное и метательное действие взрыва заряда ВВ, помещенного в грунт или скальную породу, наблюдается в направлении ближайшей к заряду свободной поверхности. В этом направлении подрываемый грунт (порода) оказывает наименьшее сопротивление действию взрыва. Расстояние от центра заряда до ближайшей к нему свободной поверхности, ограничивающей массив грунта (породы), называется линией наименьшего сопротивление (ЛНС). При закладке заряда со стороны ближайшей свободной поверхности линия наименьшего сопротивления является одновременно и глубиной заложения заряда[3]. Разрушительное действие взрыва заряда, заложенного в грунт или скальную породу, характеризуется показателем действия взрыва n, представляющим собой отношение радиуса r (половины ширины) воронки к линии наименьшего сопротивления h: , (1)
ü для зарядов выброса n >1,0; ü для зарядов рыхления n<1,0; ü к камуфлетам относятся заряды, вес которых соответствует нулевому показателю действия взрыва (наибольший камуфлет), а также все заряды меньшего веса. В целях наиболее экономного расходования ВВ при расчете зарядов выброса целесообразно принимать: ü для сосредоточенных зарядов n =1,5 3,0 (наивыгоднейшее значение n 2,0); ü для удлиненных зарядов n=2,0 3,5(наивыгоднейшее значение n 2,7). Сосредоточенные заряды для устройства воронок в грунтах и скальных породах рассчитываются по формуле
С=К M h , (2)
а удлиненные заряды для образования рвов (траншей) — по формуле
, (3)
где С – вес сосредоточенного заряда или полный вес удлиненного заряда (кг); Cу− погонный вес (вес 1-го пог. м) удлиненного заряда (кг); l0 − полная длина удлиненного заряда (м); K – удельный расход взрывчатого вещества, зависящий от свойств грунта (материала) и применяемого ВВ (приведены в Таблице 1); M и Mу− коэффициенты, зависящие от показателя действия взрыва (табличные значения); h – линия наименьшего сопротивления (м). Если линия наименьшего сопротивления h превышает 25 м, то вес сосредоточенного заряда, определенный по формуле (2), умножается на коэффициент (где h в метрах). Удлиненные заряды, располагаемые перпендикулярно или наклонно к свободной поверхности, при их длине, не превышающей 30-40 поперечных размеров, рассчитываются, как сосредоточенные[4]. При подрывании разнородных (слоистых) грунтов и скальных пород расчет зарядов производится по формуле (2), но при измененном расчетном значении удельного расхода взрывчатых веществ Kрасч, которое определяется по формуле Красч = (4)
где К1, К2, К3 - значения удельного расхода К для первого, второго, третьего и т. д. слоев; z1, z2, z3 - толщина первого, второго, третьего и т. д. слоев. Нумерация слоев производится снизу вверх, при этом толщины всех слоев, кроме первого, измеряются непосредственно, а толщина первого слоя вычисляется по формуле z1 = h – (z2 + z3 + ….). (5)
Для мерзлых грунтов (глин, суглинков, супесей и других связных грунтов) значение К, определенное по Таблице 1, увеличивается в полтора раза. При толщине мерзлого слоя меньше необходимой глубины заложения заряда расчетное значение удельного расхода ВВ Красч определяется по формуле (4), как для двухслойной среды. Таблица 1 – Значения удельного расхода взрывчатого вещества К (при ВВ нормальной мощности)
Для скальных пород и сухих несвязных грунтов (галька, дресва, щебень, песок), не способных увеличивать при замерзании свою первоначальную прочность, К во всех случаях принимается по Таблице 1[5]. Для определения радиуса воронки r по заданному весу сосредоточенного заряда С и по известной линии наименьшего сопротивления h поступают следующим образом: ü по Таблице 1 находят значение К, в случае многослойной среды по формуле (4) вычисляют Красч; ü по формуле (2), пользуясь известными значениями С, К и h, вычисляют коэффициент ; ü по таблице для вычисленного значения коэффициента М находят значение показателя действия взрыва n; ü по формуле (1), подставляя в нее найденное значение n и известную величину h, определяют радиус воронки r = nh. Для определения ширины рва по заданному погонному весу удлиненного заряда Су и по известной линии наименьшего сопротивления h поступают аналогичным образом, но вычисление коэффициента Му ведут по формуле (3). Длина (поверху) рва, образуемого взрывом удлиненного заряда, определяется по формуле , (6) где l 0 – длина заряда; B=2r – ширина рва. При выбросе грунта (породы) вверх некоторая часть его падает обратно в воронку. Вследствие этого видимая (окончательная) глубина воронки всегда будет меньше ее первоначальной глубины. Наибольшая видимая глубина воронки р определяется по формуле
р = anh = ar, (7)
где а – коэффициент, зависящий от свойств грунта и равен: ü для сухого песка – 0,40–0,45; ü для влажного песка, супеска и суглинка – 0,45–0,55; ü для глины – 0,50–0,60; ü для скальных пород и бетона – 0,6–6,7. В скальных породах и бетоне при n 2 видимая глубина воронки р равна линии наименьшего сопротивления h. Основная часть грунта, разбрасываемого в стороны, падает в непосредственной близости от воронки, образуя кольцевой вал вокруг нее. Наибольшая высота вала t может быть определена по формуле
t = 0,15r , (8)
а наибольшая дальность развала породы (или радиус внешней границы вала) – по формуле l = (5 7) r. (9)
За пределами кольцевого вала падают только отдельные куски грунта (породы). Дальность разброса их зависит от величины показателя действия взрыва и от структуры грунта. Наибольшая дальность разлета отдельных кусков определяется по формуле . (10)
При наличии камней в грунте дальность разлета отдельных кусков может увеличиться в полтора раза. При сильном ветре дальность разлета крупных кусков грунта в направлении ветра увеличивается на 25—50 %. При взрыве зарядов, расположенных на поверхности грунта (наружные заряды), также образуются выемки: от сосредоточенного заряда – воронка в виде параболоида, от удлиненного заряда — ров треугольного профиля[6]. Вес наружных зарядов, необходимых для образования воронок (рвов) в грунтах и скальных породах, определяется по формулам
C = 18Kr (11) и Cу = 7Kr , (12)
где C,Cу и К – то же, что и в формулах (2) и (3); r – радиус воронки или половина ширины рва (м). Видимая глубина воронки (рва) р и в данном случае определяется по формуле (7), но для бетона принимается а =0,15–0,20. Формулы (11) и (12) применяются также и при расчете наружных зарядов для устройства воронок и рвов в грунтах с искусственными покрытиями; величина коэффициента К принимается в данном случае по материалу покрытий (см. Таблицу 1).
Взрыв камуфлетом Камуфлет – взрыв под землей, обычно без образования воронки. При осадах крепостные контраминеры использовали подземные взрывы для разрушения подземных ходов противника, которые противник старался подвести под бастионы, куртины и другие надземные фортификационные сооружения. Такие контравзрывы часто бывали чисто подземные — то есть камуфлеты. Позже камуфлетами стали называть разрывы артиллерийских снарядов, мин, авиационных бомб, проникших глубоко в грунт, без образования воронки. В горном деле камуфлетные взрывы применяются, в частности, в предотвращении горных ударов. Камуфлетный взрыв исключает возникновение воздушноударной волны, а радиоактивное заражение атмосферы и наземных вод возможно лишь при прорыве радиоактивных продуктов взрыва через достигающие поверхности трещины в налегающих породах[7]. При камуфлетном взрыве не происходит раскрытия грунтового купола и отсутствует прямой выход продуктов взрыва в атмосферу. Подземный взрыв с выбросом грунта, наоборот, характеризуется образованием воронки выброса. Таким образом камуфлетный взрыв в твердой газонасыщенной пористой среде приводит к образованию вокруг камуфлетной полости последовательных зон разрыхления и уплотнения, структура порового пространства среды существенно изменяется; число магистральных трещин вокруг полости ограничено. При проведении камуфлетного взрыва среда в зоне дробления разбивается на блоки, последующее движение которых приводит к возникновению межблоковой пористости. Следует отметить, что для малопористых пород доля полностью свободных от цемента межзеренных контактов ничтожно мала. Соответственно и перестройка структуры порового пространства дает пренебрежимо малый вклад в изменение проницаемости блоков. Этим объясняется улучшение коэффициента проницаемости во всей области, испытавшей воздействие взрыва. При расчете камуфлетного взрыва в скальном массиве получено также изменение во времени параметров движения и напряженного состояния грунта при взаимодействии сферической волны с разломом. Так же как и в случае плоской упругой волны, при достаточной сдвижке фаз падающей и отраженной волн в грунте реализуются условия для возникновения растягивающих напряжений. Однако протяженность области растягивающих напряжений ограничена при удалении от разлома границей зоны пластических деформаций. Влияние идущих от разлома волн разгрузки в этой зоне проявляется достаточно слабо. Механическое действие камуфлетного взрыва в насыщенной жидкостью твердой пористой среде экспериментально изучалось в лабораторных опытах, в полевых опытах со взрывами ВВ в несколько сот килограммов и в промышленных опытах на нефтяных месторождениях. Емкости, создаваемые камуфлетным взрывом, дешевле стальных резервуаров; их эффективность во многом зависит от глубины заложения, стоимости эксплуатации и срока службы. В настоящее время накоплен опыт создания подземлых емкостей значительных объемов посредством подземных взрывов. Полость, сформировавшаяся после камуфлетного взрыва, имеет форму конуса с вертикальной осью; радиус основания конуса примерно равен радиусу каверны, образовавшейся непосредственно после взрыва, а высота имеет порядок радиуса разрушенной области. Конус образуется вследствие обрушения разрушенного материала с купола каверны на ее дно под действием силы тяжести. Тем не менее выбор камуфлетного взрыва для решения поставленной задачи целесообразен, поскольку позволяет рассмотреть взаимодействие с разломом чистой продольной эпицентральной волны, исключив влияние присутствующих при контактном взрыве сейсмических волн, отраженных от свободной поверхности, а также волны сжатия от воздушной ударной волны. Сложность волновой картины движения грунта при контактном взрыве значительно затрудняет анализ полученных при расчете пространственных распределений скорости движения грунта вблизи разлома[8]. Хранилища, сооружаемые способом камуфлетного взрыва, представляют собой скважину, оборудованную обсадной колонной; при этом скважину бурят до расчетной глубины, соответствующей высоте будущей емкости. Сначала в скважине взрывают пристрелочные заряды с целью создания необходимой полости для размещения основного заряда. Наиболее благоприятными породами для создания подземных хранилищ взрывным способом являются пластичные глины и суглинки, так как они обладают необратимыми пластичными деформациями под действием больших давлений, возникающих при взрыве. Опытное строительство емкостей методом камуфлетного взрыва показало, что полости объемом 50 - 100 м3 можно успешно сооружать с гарантированной прочностью стенок. Как известно, при камуфлетном взрыве образуется ударная которая по мере удаления от эпицентра взрыва затухает и на границе зоны разрушения переходит в звуковую волну. Подземный взрыв, как в науке, так и на практике, в горном и военном деле, имеет давнюю и богатую историю. Наиболее важные инженерные приложения взрыва связаны с отбойкой и дроблением горных пород при добыче полезных ископаемых и с механическим перемещением окружающей среды при создании каналов, плотин, водоемов. Использование взрывов в народном хозяйстве позволит расширить область применения энергии взрыва. Уже сейчас подземные взрывы применяются в нефтедобывающей промышленности и для создания подземных резервуаров для хранения газа, для вскрытия рудных жел на глубинах порядка нескольких сотен метров, для создания искусственных гаваней и осуществления грандиозных по масштабам ирригационных проектов[9]. Вышеуказанные практические задачи выдвигают перед наукой требование разработки всесторонней физической теории подземного взрыва, включающий в себя наиболее важные эффекты взрыва, такие как образование камуфлетной полости, распространение ударной волны, дробление среды в ближней зоне, излучение сейсмической волны, образование воронки выброса и другие. Создание такой теории невозможно без детального изучения отдельных сторон и эффектов взрыва. Кроме того, такое разобщение проблемы на ряд задач позволяет быстрее переносить достижения науки в практику, помогает создавать несложные, однако надежные теоретические модели и схемы, существенно упрощающие разработку различного рода промышленных проектов. Возможность разрушения твердого тела в ближней к центру взрыва зоне определяется тем, что величина прочности сред на раздавливание и на сдвиг, заключенная для различных сред оказывается значительно меньше напряжений, возникающих в среде при прохождении взрывной волны. При этом фронт разрушений обычно вначале совпадает с фронтом ударной волны, затем может отставать от него. Характер разрушений может быть также различным в зависимости от напряженного состояния среды: это может быть раздробленная при сжатии порода или растрескавшаяся за счет растягивающих радиальных напряжений или разрушения при достижении определенных сдвиговых нагрузок. Размеры этих зон определяются прочностными параметрами среды и свойствами продуктов взрыва. При взрыве на вброс, как правило, зона разрушений несколько больше и выходит на свободную поверхность. Наиболее доступный путь исследования параметров взрыва является проведение расчетов в рамках той или иной модели при варьировании значения одного из параметров, когда все стальные фиксированы. Ввиду того, что песчаный грунт является естественно пористым, в нем была обнаружена утечка продуктов взрыва в поровое пространство грунта. Это явление был использован для варьирования "эффективного" показателя адиабаты продуктов взрыва. Так например, при защемленных порах грунта показатель адиабаты продуктов взрыва имеет обычное значение, а при возможности утечки газа в поры грунта давление газа в полости падает непропорционально объему полости в степени два, три и даже четыре. Для показателя адиабаты это весьма существенное изменение и захватывает весь интересный с практической точки зрения диапазон его изменения. В этих опытах также проводилась регистрация скоростей частиц грунта, что позволило получить зависимость степени затухания взрывной волны от показателя адиабаты продуктов взрыва. Наряду с экспериментальными исследованиями предприняты теоретические расчеты затухания взрывной волны и расширения камуфлетной полости[10]. Взрыв на выброс - явление более сложное, включающее в себя и камуфлетную стадию развития взрыва, и поршневое действие продуктов детонации в направлении свободной поверхности, и баллистический разлет грунта. Две последние стадии являются не менее важными, чем первая, и потому связь эффектов, наблюдаемых при камуфлетном взрыве, с эффектами при взрыве на выброс не будет прямой, однозначной, а значит непосредственный перенос результатов, полученных при камуфлетном взрыве, на взрыв на выброс не правомочен и взрыв на выброс требует специального исследования. В соответствие с вышесказанным, были проведены экспериментальные исследования влияния концентрации энергии заряда на параметры воронок выброса. В опытах, проведенных в том же песчаном грунте, что и исследования камуфлетного взрыва, с довольно высокой точностью регистрировались профили воронок выброса, их глубина и радиус на дневной поверхности. Большое мест в настоящей работе уделен также вопросам, связанным с фильтрацией продуктов взрыва в поровом пространстве грунта. Песчаный грунт, как и ряд естественных грунтов, является пористым, что приводит к возможности утечки продуктов детонации из полости в среду еще в процессе расширения полости. Другие грунты, например, скальные, становятся пористыми и трещиноватыми после прохождения ударной волны, дробящей породу, и за счет последующих больших сдвиговых деформаций. Однако, до сих пор эффектами утечки продуктов взрыва в поры среды пренебрегалось, хотя не делалось попыток оценить существенность этого явления и его влияния на параметры волны сжатия, размер котловой полости и воронки выброса. Важность подобных исследований объясняется еще и тем, что насыпные песчаные грунты являются наиболее распространенной модельной средой, используемой в лабораторных экспериментах, в которых фильтрация газа нежелательна и должна быть каким-либо образом учтена. Наши экспериментальные исследования позволили обнаружить явление частичной утечки продуктов взрыва в поры грунта, В работе приводятся данные, которые показывают, что утечка продуктов взрыва из полости увеличивает степень затухания волны в грунте и уменьшает размер котловой полости[11]. Наряду с экспериментальными исследованиями утечки продуктов взрыва, поставлены и численно решены задачи о фильтрации газа в грунт в квазистационарном приближении и нестационарная. Решение этих задач позволило восстановить кинетику процесса утечки и исследовать влияние ряда физических параметров на явление утечки. В задачах используется закон Дарси с учетом линейного и квадратичного членов и предположение б адиабатическом расширении газа в порах грунта, при этом теплопередачей между фильтрующимся газом и скелетом грунта пренебрегается. Указанные выше задачи были решены для случаев подрыва зарядов в воздушных полостях. А для взрыва сосредоточенного заряда был проведен экспериментальное исследование кинетики утечки газов. В опытах проводилось измерение давления продуктов взрыва в камуфлетной полости с помощью пьезометодики. По экспериментальным данным и расчетной адиабате продуктов взрыва (16) делается заключение об утечке газов[12]. Взрыв камуфлетом приобретает в настоящее время все большее значение в связи с перспективой использования мощных взрывов в народном хозяйстве. Хотя, обсуждаемые в литературе, возможные проекты этих взрывов предполагают их проведение в скальных грунтах, всегда вокруг полости будет существовать область сильно раздробленной и переизмельченной среды. Заключение Взрывной способ проведения работ характеризуется отдельными недостатками: воздействием сейсмических и ударных воздушных волн взрывов на охраняемые объекты, разлетом кусков взорванных грунтов и конструкций. Учет этих обстоятельств особенно важен при взрывных работах вблизи гражданских и производственных зданий, рядом с действующими объектами, оборудованием, механизмами и коммуникациями. Для обеспечения полной сохранности объектов различного назначения необходимо применение безопасной технологии производства взрывных работ. Она включает в себя прогноз воздействия сейсмических, ударных воздушных волн взрывов и дальности разлета осколков, снижение вредных эффектов взрывов и их локализация. В данной работе рассмотрены основные положения работы в грунтах, особое внимание уделено взрыву камуфлетом. Для обеспечения полной безопасности проведения взрывных работ и прогноза результата взрывов в данной работе произведен расчет параметров зон вытеснения, зон разрушения и опасного сотрясения на примере подрыва заряда тротила массой 5 кг камуфлетом. Полученные данные могут применяться в практической деятельности специалистами по обезвреживанию взрывоопасных объектов в городских условиях, с целью локализации взрывоопасных объектов и минимизации негативных последствий взрыва.
Список литературы Нормативные правовые акты 1. Приказ Ростехнадзора от 16.12.2013 № 605 "Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности при взрывных работах" (Зарегистрировано в Минюсте России 01.04.2014 № 31796) // "Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти", № 23, 09.06.2014.
Основная литература 2. Босомыкин А.Ф., Ишутин А.В., Пупейко А.Н. Способы взрывания при производстве специальных взрывных работ: Учебно-практическое пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2014. 3. Долбенкин И.Н., Ипатов А.Л., Иваницкий Б.В., Ишутин А.В. Взрывчатые вещества промышленного изготовления: общие характеристики и способы применения: учебно-практическое пособие.- Домодедово: ВИПК МВД России, 2015. 4. Иваницкий Б.В., Ипатов А.Л., Ишутин А.В. Основы взрывного дела: учебное пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2016. Дополнительная литература 5. Богданов Е.В., Баранов А.Р., Керимов Х.С. Устройство и преодоление инженерных заграждений: учебно-практическое пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2012. 6. Дильдин Ю.М., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Взрывы и обнаружение взрывных устройств (Вопросы организации и методики работы): Методические рекомендации, ВНКЦ МВД СССР- М., 1991. 7. Инструкция по очистке местности от взрывоопасных предметов. – М.: Воениздат МО СССР, 1975. 8. Криминалистическая взрывотехника: учебное пособие. – М.: Юрлитинформ, 2012. 9. Моторный И.Д. Теоретико-прикладные основы применения средств и методов криминалистической взрывотехники в борьбе с терроризмом. Монография – М., 1999. 10. Нелезин П.В., Ноздрачев А.В., Сильников М.В., Шайтанов А.В. Применение и обезвреживание взрывчатых веществ Учебное пособие. / Под общей редакцией В.П. Сальникова, Санкт-Петербургский университет России, Академия права, экономики и безопасности жизнедеятельности – СПб.: Фонд Университет, 2001 (Серия «Спецтехника органов внутренних дел»). 11. Обнаружение, обезвреживание и уничтожение взрывоопасных предметов ГО СССР – М., 1989. 12. Поиск и обезвреживание взрывных устройств. Академия энергоинформационных наук РФ - М., 1996.
[1] Дильдин Ю.М., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Взрывы и обнаружение взрывных устройств (Вопросы организации и методики работы): Методические рекомендации, ВНКЦ МВД СССР- М., 1991. [2] Долбенкин И.Н., Ипатов А.Л., Иваницкий Б.В., Ишутин А.В. Взрывчатые вещества промышленного изготовления: общие характеристики и способы применения: учебно-практическое пособие.- Домодедово: ВИПК МВД России, 2015. [3] Богданов Е.В., Баранов А.Р., Керимов Х.С. Устройство и преодоление инженерных заграждений: учебно-практическое пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2012. [4] Иваницкий Б.В., Ипатов А.Л., Ишутин А.В. Основы взрывного дела: учебное пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2016. [5] Босомыкин А.Ф., Ишутин А.В., Пупейко А.Н. Способы взрывания при производстве специальных взрывных работ: Учебно-практическое пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2014. [6] Инструкция по очистке местности от взрывоопасных предметов. – М.: Воениздат МО СССР, 1975. [7] Криминалистическая взрывотехника: учебное пособие. – М.: Юрлитинформ, 2012. [8] Обнаружение, обезвреживание и уничтожение взрывоопасных предметов ГО СССР – М., 1989. [9] Нелезин П.В., Ноздрачев А.В., Сильников М.В., Шайтанов А.В. Применение и обезвреживание взрывчатых веществ Учебное пособие. / Под общей редакцией В.П. Сальникова, Санкт-Петербургский университет России, Академия права, экономики и безопасности жизнедеятельности – СПб.: Фонд Университет, 2001 (Серия «Спецтехника органов внутренних дел»). [10] Иваницкий Б.В., Ипатов А.Л., Ишутин А.В. Основы взрывного дела: учебное пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2016. [11] Моторный И.Д. Теоретико-прикладные основы применения средств и методов криминалистической взрывотехники в борьбе с терроризмом. Монография – М., 1999. [12] Криминалистическая взрывотехника: учебное пособие. – М.: Юрлитинформ, 2012. [13] Моторный И.Д. Теоретико-прикладные основы применения средств и методов криминалистической взрывотехники в борьбе с терроризмом. Монография – М., 1999. [14] Поиск и обезвреживание взрывных устройств. Академия энергоинформационных наук РФ - М.,1996. [15] Босомыкин А.Ф., Ишутин А.В., Пупейко А.Н. Способы взрывания при производстве специальных взрывных работ: Учебно-практическое пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2014. [16] Долбенкин И.Н., Ипатов А.Л., Иваницкий Б.В., Ишутин А.В. Взрывчатые вещества промышленного изготовления: общие характеристики и способы применения: учебно-практическое пособие.- Домодедово: ВИПК МВД России, 2015. [17] Иваницкий Б.В., Ипатов А.Л., Ишутин А.В. Основы взрывного дела: учебное пособие. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2016. Содержание
Введение Использование колоссальной энергии, заключенной во взрывчатых веществах, находит всё большее применение в различных областях техники. С помощью взрыва добывают полезные ископаемые, осуществляют строительство каналов, выемок, плотин (дамб), ведут разведку недр Земли, штампуют и сваривают металлы, разрушают (сносят) ненужные сооружения и т.п. Применяя взрывчатые вещества, содержащие в весьма малых объемах большой запас потенциальной энергии, можно с малыми затратами сил и времени на подготовительные работы выполнить колоссальную механическую работу в очень короткие сроки. В целях экономии времени на производство подрывных работ подрывание объектов в некоторых случаях может осуществляться минимальным количеством отдельных зарядов, взрываемых с использованием наиболее простых взрывных сетей. К специальным взрывным работам (взрывам специального назначения) относятся взрывные работы, выполняемые при проходке траншей, рытье котлованов, разборке фундаментов, сносе зданий и сооружений. Иногда в подобных случаях существенная часть работ выполняется вручную или механизированным способом. Это снижает производительность, требует значительного количества трудовых ресурсов, ведет к удорожанию работ и резкому увеличению сроков их выполнения. Кроме того, использование ручного труда или механизмов при разборке различных сооружений связано с опасностью травмирования людей, занятых на этих работах. Имея целый рад преимуществ перед механизированным способом, взрывной способ характеризуется и отдельными недостатками: воздействием сейсмических и ударных воздушных волн взрывов на охраняемые объекты, разлетом кусков взорванных грунтов и конструкций. Учет этих обстоятельств особенно важен при взрывных работах вблизи гражданских и производственных зданий, рядом с действующими объектами, оборудованием, механизмами и коммуникациями. Для обеспечения полной сохранности объектов различного назначения необходимо применение безопасной технологии производства взрывных работ. Она включает в себя прогноз воздействия сейсмических, ударных воздушных волн взрывов и дальности разлета осколков, снижение вредных эффектов взрывов и их локализация. Объектом работы являются параметры зон при подрыве заряда камуфлетом. Предметом – расчет различных параметров при подрыве заряда камуфлетом. В связи с этим, целью данной работы является расчет параметров зон вытеснения, зон разрушения и опасного сотрясения на примере подрыва заряда тротила массой 5 кг камуфлетом. Методология работы базируется на общенаучном диалектическом методе познания объективной действительности, обоснованность достигается за счет комплексного применения общего и частнонаучных методов: обобщение, сравнение и измерение. ВЗЫВНЫЕ РАБОТЫ В ГРУНТАХ Общие положения о взрывных работах в грунтах Взрывом принято называть крайне быстрое выделение большого количества энергии, связанное с внезапным изменением состояния вещества, сопровождаемое разрушением и разбрасыванием окружающей среды, возникновением и распространением в ней ударной волны. Явление взрыва возможно при наличии трех обязательных факторов: экзотермичности реакции, большой скорости ее протекания и большого давления газообразных продуктов, которые в процессе расширения совершают механическую работу[1]. Химические соединения или смеси, которые под воздействием определенных внешних воздействий способны к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению с образованием сильно нагретых и обладающих большим давлением газов, которые, расширяясь, производят механическую работу называются взрывчатыми веществами (ВВ). Для возбуждения взрывчатого превращения взрывчатых веществ необходимо внешнее воздействие достаточной мощности называемое начальным импульсом. Воздействие начального импульса и возбуждение во взрывчатом веществе взрывчатого превращения называется инициированием. Для инициирования могут быть использованы различные виды энергии: тепловая, механическая, электрическая, химическая и энергия взрыва другого взрывчатого вещества. Все взрывчатые вещества, применяемые при производстве подрывных работ и снаряжения различных боеприпасов, делятся на три основные группы: ü инициирующие взрывчатые вещества; ü бризантные взрывчатые вещества; ü метательные взрывчатые вещества (пороха). Зарядом называется определенное количество ВВ, подготовленное для производства взрыва. Вес заряда зависит от качества материала и размеров подрываемого объекта и в каждом случае определяется расчетом. Форма заряда определяется конструктивными особенностями подрываемого объекта и условиями производства подрывных работ[2]. Подрывные работы в грунтах и скальных породах производятся в целях: ü инженерного оборудования позиций (отрывка траншей, ходов сообщения, укрытий, котлованов для фортификационных сооружений и т. п.); ü устройства заграждений; ü строительства дорог, земляных плотин и других инженерных сооружений; ü устройства колодцев, шахт, галерей и других подземных выработок; ü разрушения фортификационных сооружений противника; ü добычи строительных материалов (камня, щебня и т. п.). Подрывные работы выполняются путем: ü разрушения и выброса грунта (породы); ü рыхления грунта (породы) без выброса; ü образования пустот (полостей) в массиве грунта (породы). Соответственно перечисленным способам выполнения подрывных работ в грунтах и скальных породах применяемые для этого заряды ВВ делятся на следующие виды: ü заряды выброса; ü заряды рыхления; ü камуфлеты (заряды для образования пустот и разрушения подземных и заглубленных сооружений). По форме заряды перечисленных видов могут быть сосредоточенными или удлиненными. При подрывании грунтов и скальных пород удлиненными считаются такие заряды, длина которых превышает их наименьшие поперечные размеры в 30 раз и более. Наиболее сильное разрушительное и метательное действие взрыва заряда ВВ, помещенного в грунт или скальную породу, наблюдается в направлении ближайшей к заряду свободной поверхности. В этом направлении подрываемый грунт (порода) оказывает наименьшее сопротивление действию взрыва. Расстояние от центра заряда до ближайшей к нему свободной поверхности, ограничивающей массив грунта (породы), называется линией наименьшего сопротивление (ЛНС). При закладке заряда со стороны ближайшей свободной поверхности линия наименьшего сопротивления является одновременно и глубиной заложения заряда[3]. Разрушительное действие взрыва заряда, заложенного в грунт или скальную породу, характеризуется показателем действия взрыва n, представляющим собой отношение радиуса r (половины ширины) воронки к линии наименьшего сопротивления h: , (1)
ü для зарядов выброса n >1,0; ü для зарядов рыхления n<1,0; ü к камуфлетам относятся заряды, вес которых соответствует нулевому показателю действия взрыва (наибольший камуфлет), а также все заряды меньшего веса. В целях наиболее экономного расходования ВВ при расчете зарядов выброса целесообразно принимать: ü для сосредоточенных зарядов n =1,5 3,0 (наивыгоднейшее значение n 2,0); ü для удлиненных зарядов n=2,0 3,5(наивыгоднейшее значение n 2,7). Сосредоточенные заряды для устройства воронок в грунтах и скальных породах рассчитываются по формуле
С=К M h , (2)
а удлиненные заряды для образования рвов (траншей) — по формуле
, (3)
где С – вес сосредоточенного заряда или полный вес удлиненного заряда (кг); Cу− погонный вес (вес 1-го пог. м) удлиненного заряда (кг); l0 − полная длина удлиненного заряда (м); K – удельный расход взрывчатого вещества, зависящий от свойств грунта (материала) и применяемого ВВ (приведены в Таблице 1); M и Mу− коэффициенты, зависящие от показателя действия взрыва (табличные значения); h – линия наименьшего сопротивления (м). Если линия наименьшего сопротивления h превышает 25 м, то вес сосредоточенного заряда, определенный по формуле (2), умножается на коэффициент (где h в метрах). Удлиненные заряды, располагаемые перпендикулярно или наклонно к свободной поверхности, при их длине, не превышающей 30-40 поперечных размеров, рассчитываются, как сосредоточенные[4]. При подрывании разнородных (слоистых) грунтов и скальных пород расчет зарядов производится по формуле (2), но при измененном расчетном значении удельного расхода взрывчатых веществ Kрасч, которое определяется по формуле Красч = (4)
где К1, К2, К3 - значения удельного расхода К для первого, второго, третьего и т. д. слоев; z1, z2, z3 - толщина первого, второго, третьего и т. д. слоев. Нумерация слоев производится снизу вверх, при этом толщины всех слоев, кроме первого, измеряются непосредственно, а толщина первого слоя вычисляется по формуле z1 = h – (z2 + z3 + ….). (5)
Для мерзлых грунтов (глин, суглинков, супесей и других связных грунтов) значение К, определенное по Таблице 1, увеличивается в полтора раза. При толщине мерзлого слоя меньше необходимой глубины заложения заряда расчетное значение удельного расхода ВВ Красч определяется по формуле (4), как для двухслойной среды. Таблица 1 – Значения удельного расхода взрывчатого вещества К (при ВВ нормальной мощности)
Для скальных пород и сухих несвязных грунтов (галька, дресва, щебень, песок), не способных увеличивать при замерзании свою первоначальную прочность, К во всех случаях принимается по Таблице 1[5]. Для определения радиуса воронки r по заданному весу сосредоточенного заряда С и по известной линии наименьшего сопротивления h поступают следующим образом: ü по Таблице 1 находят значение К, в случае многослойной среды по формуле (4) вычисляют Красч; ü по формуле (2), пользуясь известными значениями С, К и h, вычисляют коэффициент ; ü по таблице для вычисленного значения коэффициента М находят значение показателя действия взрыва n; ü по формуле (1), подставляя в нее найденное значение n и известную величину h, определяют радиус воронки r = nh. Для определения ширины рва по заданному погонному весу удлиненного заряда Су и по известной линии наименьшего сопротивления h поступают аналогичным образом, но вычисление коэффициента Му ведут по формуле (3). Длина (поверху) рва, образуемого взрывом удлиненного заряда, определяется по формуле , (6) где l 0 – длина заряда; B=2r – ширина рва. При выбросе грунта (породы) вверх некоторая часть его падает обратно в воронку. Вследствие этого видимая (окончательная) глубина воронки всегда будет меньше ее первоначальной глубины. Наибольшая видимая глубина воронки р определяется по формуле
р = anh = ar, (7)
где а – коэффициент, зависящий от свойств грунта и равен: ü для сухого песка – 0,40–0,45; ü для влажного песка, супеска и суглинка – 0,45–0,55; ü для глины – 0,50–0,60; ü для скальных пород и бетона – 0,6–6,7. В скальных породах и бетоне при n 2 видимая глубина воронки р равна линии наименьшего сопротивления h. Основная часть грунта, разбрасываемого в стороны, падает в непосредственной близости от воронки, образуя кольцевой вал вокруг нее. Наибольшая высота вала t может быть определена по формуле
t = 0,15r , (8)
а наибольшая дальность развала породы (или радиус внешней границы вала) – по формуле l = (5 7) r. (9)
За пределами кольцевого вала падают только отдельные куски грунта (породы). Дальность разброса их зависит от величины показателя действия взрыва и от структуры грунта. Наибольшая дальность разлета отдельных кусков определяется по формуле . (10)
При наличии камней в грунте дальность разлета отдельных кусков может увеличиться в полтора раза. При сильном ветре дальность разлета крупных кусков грунта в направлении ветра увеличивается на 25—50 %. При взрыве зарядов, расположенных на поверхности грунта (наружные заряды), также образуются выемки: от сосредоточенного заряда – воронка в виде параболоида, от удлиненного заряда — ров треугольного профиля[6]. Вес наружных зарядов, необходимых для образования воронок (рвов) в грунтах и скальных породах, определяется по формулам
C = 18Kr (11) и Cу = 7Kr , (12)
где C,Cу и К – то же, что и в формулах (2) и (3); r – радиус воронки или половина ширины рва (м). Видимая глубина воронки (рва) р и в данном случае определяется по формуле (7), но для бетона принимается а =0,15–0,20. Формулы (11) и (12) применяются также и при расчете наружных зарядов для устройства воронок и рвов в грунтах с искусственными покрытиями; величина коэффициента К принимается в данном случае по материалу покрытий (см. Таблицу 1).
Взрыв камуфлетом Камуфлет – взрыв под землей, обычно без образования воронки. При осадах крепостные контраминеры использовали подземные взрывы для разрушения подземных ходов противника, которые противник старался подвести под бастионы, куртины и другие надземные фортификационные сооружения. Такие контравзрывы часто бывали чисто подземные — то есть камуфлеты. Позже камуфлетами стали называть разрывы артиллерийских снарядов, мин, авиационных бомб, проникших глубоко в грунт, без образования воронки. В горном деле камуфлетные взрывы применяются, в частности, в предотвращении горных ударов. Камуфлетный взрыв исключает возникновение воздушноударной волны, а радиоактивное заражение атмосферы и наземных вод возможно лишь при прорыве радиоактивных продуктов взрыва через достигающие поверхности трещины в налегающих породах[7]. При камуфлетном взрыве не происходит раскрытия грунтового купола и отсутствует прямой выход продуктов взрыва в атмосферу. Подземный взрыв с выбросом грунта, наоборот, характеризуется образованием воронки выброса. Таким образом камуфлетный взрыв в твердой газонасыщенной пористой среде приводит к образованию вокруг камуфлетной полости последовательных зон разрыхления и уплотнения, структура порового пространства среды существенно изменяется; число магистральных трещин вокруг полости ограничено. При проведении камуфлетного взрыва среда в зоне дробления разбивается на блоки, последующее движение которых приводит к возникновению межблоковой пористости. Следует отметить, что для малопористых пород доля полностью свободных от цемента межзеренных контактов ничтожно мала. Соответственно и перестройка структуры порового пространства дает пренебрежимо малый вклад в изменение проницаемости блоков. Этим объясняется улучшение коэффициента проницаемости во всей области, испытавшей воздействие взрыва. При расчете камуфлетного взрыва в скальном массиве получено также изменение во времени параметров движения и напряженного состояния грунта при взаимодействии сферической волны с разломом. Так же как и в случае плоской упругой волны, при достаточной сдвижке фаз падающей и отраженной волн в грунте реализуются условия для возникновения растягивающих напряжений. Однако протяженность области растягивающих напряжений ограничена при удалении от разлома границей зоны пластических деформаций. Влияние идущих от разлома волн разгрузки в этой зоне проявляется достаточно слабо. Механическое действие камуфлетного взрыва в насыщенной жидкостью твердой пористой среде экспериментально изучалось в лабораторных опытах, в полевых опытах со взрывами ВВ в несколько сот килограммов и в промышленных опытах на нефтяных месторождениях. Емкости, создаваемые камуфлетным взрывом, дешевле стальных резервуаров; их эффективность во многом зависит от глубины заложения, стоимости эксплуатации и срока службы. В настоящее время накоплен опыт создания подземлых емкостей значительных объемов посредством подземных взрывов. Полость, сформировавшаяся после камуфлетного взрыва, имеет форму конуса с вертикальной осью; радиус основания конуса примерно равен радиусу каверны, образовавшейся непосредственно после взрыва, а высота имеет порядок радиуса разрушенной области. Конус образуется вследствие обрушения разрушенного материала с купола каверны на ее дно под действием силы тяжести. Тем не менее выбор камуфлетного взрыва для решения поставленной задачи целесообразен, поскольку позволяет рассмотреть взаимодействие с разломом чистой продольной эпицентральной волны, исключив влияние присутствующих при контактном взрыве сейсмических волн, отраженных от свободной поверхности, а также волны сжатия от воздушной ударной волны. Сложность волновой картины движения грунта при контактном взрыве значительно затрудняет анализ полученных при расчете пространственных распределений скорости движения грунта вблизи разлома[8]. Хранилища, сооружаемые способом камуфлетного взрыва, представляют собой скважину, оборудованную обсадной колонной; при этом скважину бурят до расчетной глубины, соответствующей высоте будущей емкости. Сначала в скважине взрывают пристрелочные заряды с целью создания необходимой полости для размещения основного заряда. Наиболее благоприятными породами для создания подземных хранилищ взрывным способом являются пластичные глины и суглинки, так как они обладают необратимыми пластичными деформациями под действием больших давлений, возникающих при взрыве. Опытное строительство емкостей методом камуфлетного взрыва показало, что полости объемом 50 - 100 м3 можно успешно сооружать с гарантированной прочностью стенок. Как известно, при камуфлетном взрыве образуется ударная которая по мере удаления от эпицентра взрыва затухает и на границе зоны разрушения переходит в звуковую волну. Подземный взрыв, как в науке, так и на практике, в горном и военном деле, имеет давнюю и богатую историю. Наиболее важные инженерные приложения взрыва связаны с отбойкой и дроблением горных пород при добыче полезных ископаемых и с механическим перемещением окружающей среды при создании каналов, плотин, водоемов. Использование взрывов в народном хозяйстве позволит расширить область применения энергии взрыва. Уже сейчас подземные взрывы применяются в нефтедобывающей промышленности и для создания подземных резервуаров для хранения газа, для вскрытия рудных жел на глубинах порядка нескольких сотен метров, для создания искусственных гаваней и осуществления грандиозных по масштабам ирригационных проектов[9]. Вышеуказанные практические задачи выдвигают перед наукой требование разработки всесторонней физической теории подземного взрыва, включающий в себя наиболее важные эффекты взрыва, такие как образование камуфлетной полости, распространение ударной волны, дробление среды в ближней зоне, излучение сейсмической волны, образование воронки выброса и другие. Создание такой теории невозможно без детального изучения отдельных сторон и эффектов взрыва. Кроме того, такое разобщение проблемы на ряд задач позволяет быстрее переносить достижения науки в практику, помогает создавать несложные, однако надежные теоретические модели и схемы, существенно упрощающие разработку различного рода промышленных проектов. Возможность разрушения твердого тела в ближней к центру взрыва зоне определяется тем, что величина прочности сред на раздавливание и на сдвиг, заключенная для различных сред оказывается значительно меньше напряжений, возникающих в среде при прохождении взрывной волны. При этом фронт разрушений обычно вначале совпадает с фронтом ударной волны, затем может отставать от него. Характер разрушений может быть также различным в зависимости от напряженного состояния среды: это может быть раздробленная при сжатии порода или растрескавшаяся за счет растягивающих радиальных напряжений или разрушения при достижении определенных сдвиговых нагрузок. Размеры этих зон определяются прочностными параметрами среды и свойствами продуктов взрыва. При взрыве на вброс, как правило, зона разрушений несколько больше и выходит на свободную поверхность. Наиболее доступный путь исследования параметров взрыва является проведение расчетов в рамках той или иной модели при варьировании значения одного из параметров, когда все стальные фиксированы. Ввиду того, что песчаный грунт является естественно пористым, в нем была обнаружена утечка продуктов взрыва в поровое пространство грунта. Это явление был использован для варьирования "эффективного" показателя адиабаты продуктов взрыва. Так например, при защемленных порах грунта показатель адиабаты продуктов взрыва имеет обычное значение, а при возможности утечки газа в поры грунта давление газа в полости падает непропорционально объему полости в степени два, три и даже четыре. Для показателя адиабаты это весьма существенное изменение и захватывает весь интересный с практической точки зрения диапазон его изменения. В этих опытах также проводилась регистрация скоростей частиц грунта, что позволило получить зависимость степени затухания взрывной волны от показателя адиабаты продуктов взрыва. Наряду с экспериментальными исследованиями предприняты теоретические расчеты затухания взрывной волны и расширения камуфлетной полости[10]. Взрыв на выброс - явление более сложное, включающее в себя и камуфлетную стадию развития взрыва, и поршневое действие продуктов детонации в направлении свободной поверхности, и баллистический разлет грунта. Две последние стадии являются не менее важными, чем первая, и потому связь эффектов, наблюдаемых при камуфлетном взрыве, с эффектами при взрыве на выброс не будет прямой, однозначной, а значит непосредственный перенос результатов, полученных при камуфлетном взрыве, на взрыв на выброс не правомочен и взрыв на выброс требует специального исследования. В соответствие с вышесказанным, были проведены экспериментальные исследования влияния концентрации энергии заряда на параметры воронок выброса. В опытах, проведенных в том же песчаном грунте, что и исследования камуфлетного взрыва, с довольно высокой точностью регистрировались профили воронок выброса, их глубина и радиус на дневной поверхности. Большое мест в настоящей работе уделен также вопросам, связанным с фильтрацией продуктов взрыва в поровом пространстве грунта. Песчаный грунт, как и ряд естественных грунтов, является пористым, что приводит к возможности утечки продуктов детонации из полости в среду еще в процессе расширения полости. Другие грунты, например, скальные, становятся пористыми и трещиноватыми после прохождения ударной волны, дробящей породу, и за счет последующих больших сдвиговых деформаций. Однако, до сих пор эффектами утечки продуктов взрыва в поры среды пренебрегалось, хотя не делалось попыток оценить существенность этого явления и его влияния на параметры волны сжатия, размер котловой полости и воронки выброса. Важность подобных исследований объясняется еще и тем, что насыпные песчаные грунты являются наиболее распространенной модельной средой, используемой в лабораторных экспериментах, в которых фильтрация газа нежелательна и должна быть каким-либо образом учтена. Наши экспериментальные исследования позволили обнаружить явление частичной утечки продуктов взрыва в поры грунта, В работе приводятся данные, которые показывают, что утечка продуктов взрыва из полости увеличивает степень затухания волны в грунте и уменьшает размер котловой полости[11]. Наряду с экспериментальными исследованиями утечки продуктов взрыва, поставлены и численно решены задачи о фильтрации газа в грунт в квазистационарном приближении и нестационарная. Решение этих задач позволило восстановить кинетику процесса утечки и исследовать влияние ряда физических параметров на явление утечки. В задачах используется закон Дарси с учетом линейного и квадратичного членов и предположение б адиабатическом расширении газа в порах грунта, при этом теплопередачей между фильтрующимся газом и скелетом грунта пренебрегается. Указанные выше задачи были решены для случаев подрыва зарядов в воздушных полостях. А для взрыва сосредоточенного заряда был проведен экспериментальное исследование кинетики утечки газов. В опытах проводилось измерение давления продуктов взрыва в камуфлетной полости с помощью пьезометодики. По экспериментальным данным и расчетной адиабате продуктов взрыва (16) делается заключение об утечке газов[12]. Взрыв камуфлетом приобретает в настоящее время все большее значение в связи с перспективой использования мощных взрывов в народном хозяйстве. Хотя, обсуждаемые в литературе, возможные проекты этих взрывов предполагают их проведение в скальных грунтах, всегда вокруг полости будет существовать область сильно раздробленной и переизмельченной среды. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПОДРЫВЕ ЗАРЯДА КАМУФЛЕТОМ |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 1006; Нарушение авторского права страницы