Разрушительное действие воздушных и подземных взрывов





Для размещения складов взрывчатых веществ и взрывных устройств необходимо оценивать безопасные расстояния до ближайших строений и сооружений. Оценка должна производиться как по действию воздушной ударной волны, так и по сейсмовзрывному воздействию. Если воздействие воздушной ударной волны можно снизить за счёт обваловки складов или заглубления их, то противостоять сейсмовзрывному воздействию представляет собой более сложную и не всегда разрешимую задачу.

Взрыв всегда сопровождается ударом продуктов детонации по контактирующей с зарядом среде и образованием в последней ударной волны. В зависимости от природы среды начальное давление на фронте волны может превышать давление детонационной волны или составлять всего лишь несколько единиц тысяч атмосфер, то есть составлять всего лишь десятую долю детонационного давления. При взрыве заглублённых зарядов ВВ значительная часть энергии взрыва расходуется на деформацию, разрушение и уплотнение породы.

Объём занимаемый предельно расширившимися продуктами взрыва , пропорционален массе m вв и зависит от свойств среды. В начальной стадии расширения ( при ) текущее давление P падает по закону ,

где Рн = начальное давление в продуктах взрыва, а Рк=100 МПа

Далее давление снижается по закону

вплоть до давления , которое зависит от свойств окружающей среды. В этих формулах - показатель изэнтропы.

Для большинства бризантных ВВ

В том случае, когда расширение продуктов взрыва происходит в воздухе или в воде, затраты энергии на деформацию среды и её разрушение отсутствуют , где Ра противодавление среды. В частном случае при взрыве в воздухе и нормальном атмосферном давлении объём продуктов ВВ от начального давления до =100МПа увеличится в 4,4 раза, и ещё в 250 раз при падении давления от 100МПа до атмосферного. Итого объём продуктов взрыва при падении в них давления от начального до атмосферного увеличится в 1000 раз.



То есть

,

где - начальный объём ( фактически объём конденсированного ВВ) продуктов взрыва; = 1000.

Значительно меньший объём предельно расширившиеся продукты взрыва займут при протекании процесса в твёрдой среде. Величина в этом случае варьирует в широком диапазоне от 0,1 МПа до 100 и более МПа.

Для скальных пород высокой прочности при камуфлетном взрыве объём каверны составляет

Объём зоны разрушения VR породы или другой твёрдой среды значительно превышает объём предельно расширившихся продуктов взрыва, но он всегда пропорционален , т.е.

Для различных горных пород . В объём зоны разрушения входит и объём каверны.

В зависимости от местоположения эпицентра взрыва и мощности заряда ( под землёй, над землёй ) разрушительные эффекты могут быть связаны с ударными волнами, распространяющимися в воздухе, и (или) с сейсмовзрывными волнами, распространяющимися в грунтах и породах.

Действие взрыва в воздухе

При взрыве в воздухе больших зарядов ВВ радиус зоны разрушений наземных сооружений может быть оценен по эмпирической формуле

RРАЗ = kcn

Где k = 0,5 для кирпичных кладок, k = 0, 25 для бетонных стен и перекрытий. Масса заряда измеряется в килограммах. Показатель n в зависимости от формы, оболочки и пр. варьирует в диапазоне от 1/3 до 2/3.

Для зарядов массой 1- 2 тонны показатель n = 1/2. При этом радиус зоны разрушения составит 30 – 35 приведённых радиусов заряда.

Разрушение объектов при взрыве в воздухе может происходить как под действием импульса (импульсивное действие), так и под действием возникающего избыточного давления (условное статическое действие). Фактически речь идёт о соотношении времени действия фазы сжатия УВ и периода релаксации преграды. Для упругих систем период релаксации преграды соответствует периоду собственных колебаний системы Т.

Импульсивное действие имеет место при соотношении

Статический характер действия УВ соответствует соотношению

Таблица №2.6

Периоды собственных колебаний элементов конструкций и разрушающие нагрузки

Конструкция Кирпичные стены Железобетон стена 0,25м Перекрытия по деревян- ным балкам Лёгкие перего- родки Застекления
2 кирпича 1,5 кирпича
Т,сек 0,01 0,015 0.015 0,3 0.07 0,04 –0,02
Статическая нагрузка, МПа 0, 025 0.015 0,3 0,010 – 0,016 0,005 0,005- 0,010
Импульсив-ная нагрузка кНс/м2 2,2 1,9 _ _ _ _

Для экспериментального определения давления в ударной волне и импульса, применяют различные приборы.

Приборы для измерения импульсов должны иметь периоды собственных колебаний на порядок и более превосходящие время действия ударной волны. В противном случае приборы будут измерять лишь неопределённую часть импульса.

Приборы для измерения давлений, наоборот должны иметь период колебаний значительно меньший, чем время действия избыточного давления.

Действие подземного взрыва

Горные породы и грунты способны выдерживать большие напряжения сжатия. Однако, при сравнительно небольших сдвиговых или растягивающих нагрузках в породах наблюдаются разрывы сплошности с образованием микро – или макротрещин.

Взрыв на выброс.

Если подземный взрыв осуществляется на сравнительно малой глубине, то волны напряжения сжатия достигая дневной поверхности отражаются от неё и в глубь породы распространяются волны напряжения растяжения. То есть возникает волновая картина, аналогичная отражению подводной ударной волны от границы вода – воздух. Волны напряжения растяжения имеют амплитуду того же порядка, что и амплитуды прямых волн напряжения сжатия. Вследствие этого обширная зона над подземным взрывом становится зоной разрушения. При недостаточном заглублении заряда ВВ происходит выброс грунта с образованием воронки. Схема образующейся воронки представлена на рис. №2.9


Рис. №2.9 Схема воронки, образующейся при заложении заряда на глубине W.


Отношение радиуса воронки Rв к её глубине W называется показателем Горна или показателем действия взрыва.

(2.40)

Воронка с n=1 называется воронкой нормального выброса. Соответственно При и воронка соответствует усиленному или ослабленному выбросу. Расчёты, как правило, выполняются для воронки нормального выброса. Объём такой воронки V равен

V= , (2.41)

Массу заряда для получения воронки нормального выброса и заданного объёма рассчитывают по формуле

W3 (2.42)

Где - коэффициент численно равный массе заряда (в тротиловом эквиваленте), необходимого для выброса 1м3 данной породы, с учётом её прочностных характеристик. Для некоторых пород в таблице №2.7 представлены значения , полученные экспериментальным путём.

Таблица №2.7

Название породы, грунта. , кг./м3
Песок, грунт с растительностью 0,95
Глина, гравий 1,1
Известняк , песчаник 1.5
Доломит,мрамор 1,6
Гранит крупнозернистый 1,7- 1,8
Базальт 2,2

Для тротила в безразмерных координатах и воронок усиленного или ослабленного выброса применяется формула Борескова, которая может быть записана в виде

, (2.43)

где = 0,4 +0,6n3 .

Следует учитывать, что при взрыве на выброс видимая глубина воронки за счёт обратного падения в неё разрушенного грунта оказывается значительно меньшей и может быть определена по формуле

, (2.44)

где - видимая глубина воронки (см. рис.№ 2.9), - глубина заложения воронки

Сейсмовзрывное воздействие

В средней и дальней зонах подземного взрыва ( ) проявляются особенности распространения волны сжатия в породах. Теперь волна максимальных напряжений сжатия перемещается со скоростью меньшей скорости звука. Это в свою очередь является причиной деформации эпюры волны в фазе сжатия. Фронт волны разрушается, сменяясь постепенным нарастанием напряжений в породе. Область наибольших напряжений отстаёт от начала вступления волны нагрузки. Однако и в этом диапазоне расстояний пользуются термином «фронт волны» понимая под этим огибающую поверхность начальных возмущений волны сжатия. Скорость распространения такого фронта равна скорости распространения продольной волны в породе:

, (2.45)

где и -упругие постоянные Ламе; -плотность.

В дальней зоне основной практический интерес представляют скорости движения грунта у поверхности. Максимальное значение их рассчитывается по формуле М.А.Садовского

, (2.46)

где - функция показателя Горна;

- удельная масса ВВ,кг/см3 ;

- приведённое расстояние.

Показатель Горна n может быть определён из зависимости

(2.47)

Комплексная функция показателя Горна аппроксимируется при различных значениях n следующими зависимостями

= (2.48)

Множитель m в формуле (2.47) согласно Г.И.Покровскому может быть выражен через категорию прочности породы N

m =0,80+0,085N,

где N – категория прочности породы, которая варьирует в диапазоне от 1до 16.

Для тротила с плотностью 1600 кг/м3 формула Садовского принимает вид

Согласно данным США величина ускорения частиц грунта у свободной поверхности может быть рассчитана по формле

, (2.49)

где - ускорение ,отнесённое к ускорению силы тяжести ;

- радиус заряда в м;

-плотность грунта в кг/м3 .

Значения F и k приведены в таблицах

Таблица№2.8

Вид грунта kсредний Па amin м/c amax м/c кг/м3
лёсс 1600-1800
Илистая глина 1700-1900
Ненасыщенная глина
Насыщенная глина 2000-2300

Таблица №2.9

Работы которые могут быть Вам интерессными malish-prisel-na-krilechko-domika-i-zadremal-pod-pesnyu.html

malish-rezh-charli-chaplin-1921-god.html

malish-rodilsya-pervoe-polugodie-zhizni.html

malish-sel-3-pirozhnih-a-karlson-vdvoe-bolshe-skolko-pirozhnih-sel-karlson.html

malish-so-slonovimi-ushami-i-obezyanka.html

malishu-kotorij-prosil-rasskazat-rozhdestvenskuyu-skazku.html

malish-v-8-mesyacev.html

malish-v-mesyachnom-vozraste.html

malish-v-spalne-i-vannoj-komnate.html

malish-v-vozraste-ot-4-do-9-mesyacev.html

malkontentas-la-mekanikisto.html

malkovij-period-zhizni-beloribici.html

malkut-desyataya-sefira-svyaz-s-fizicheskim-mirom.html

mallikadevi-vatthu-pritcha-o-malike-zhene-pravitelya.html

maloaziatskij-triton.html

malo-bit-krutim-smotri-v-oba.html

malocennie-i-bistroiznashivayushiesya-predmeti.html

malocennie-i-bistroiznashivayushiesya-predmeti-mbp.html

malochislennie-narodi-sibiri.html

maloe-cirkulyacionnoe-kolco.html

maloedenie-tozhe-vihod-glotaj-skorej-poka-ne-otobrali.html

© domain.tld 2017. Design by Design by toptodoc.ru


Автор:

Дата:

Каталог: Образовательный документ