Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПОДРЫВЕ ЗАРЯДА КАМУФЛЕТОМ



Содержание

Содержание 2
Введение 3
1. Взрывные работы в грунтах 5
1.1. Общие положения о взрывных работах в грунтах 5
1.2. Взрыв камуфлетом 13
2. Расчет параметров при подрыве заряда камуфлетом 21
2.1. Расчет критической глубины и параметров зон вытеснения, зон разрушения и опасного сотрясения при подрыве заряда камуфлетом   21
2.2. Расчет критической глубины расположения заряда тротила массой 5 кг для взрыва камуфлетом 25
2.3. Расчет параметров зон вытеснения при подрыве заряда тротила массой 5 кг камуфлетом 26
2.4. Расчет параметров зон разрушения при подрыве заряда тротила массой 5 кг камуфлетом 27
2.5. Расчет параметров зоны опасного сотрясения и зоны безопасности при подрыве заряда тротила массой 5 кг камуфлетом 28
Заключение 30
Список литературы 31


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

Содержание 2
Введение 3
1. Взрывные работы в грунтах 5
1.1. Общие положения о взрывных работах в грунтах 5
1.2. Взрыв камуфлетом 13
2. Расчет параметров при подрыве заряда камуфлетом 21
2.1. Расчет критической глубины и параметров зон вытеснения, зон разрушения и опасного сотрясения при подрыве заряда камуфлетом   21
2.2. Расчет критической глубины расположения заряда тротила массой 5 кг для взрыва камуфлетом 25
2.3. Расчет параметров зон вытеснения при подрыве заряда тротила массой 5 кг камуфлетом 26
2.4. Расчет параметров зон разрушения при подрыве заряда тротила массой 5 кг камуфлетом 27
2.5. Расчет параметров зоны опасного сотрясения и зоны безопасности при подрыве заряда тротила массой 5 кг камуфлетом 28
Заключение 30
Список литературы 31


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


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 1006; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.247 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь