2.6.1. Действие взрыва в воздухе

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

R_РАЗ = 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 УВи 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/м^2	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.

2.6.2. 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 R_в 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./м^3
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 волныв 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/м^{3 .}

Значения F и k приведены в таблицах

Таблица№2.8

Вид грунта	kсредний Па	amin м/c	amax м/c	кг/м^3
лёсс	600	140	600	1600-1800
Илистая глина	3600	130	900	1700-1900
Ненасыщенная глина	10500	800	1700	1820
Насыщенная глина	70000	1700	2500	2000-2300

Таблица №2.9

Глубина Заложения заряда	0	3	6	9	12	15
Значение F	0,20	0.46	0,67	0,86	0.96	1

Последовательность оценки воздействия сейсмовзрывной волны

Дано:

Расстояние от центра взрыва до исследуемой точки .

Масса заряда и его тротиловый эквивалент.

Характеристика грунта N ( 1-16)

Глубина заложения заряда W

1. Определяем радиус сферического эквивалентного заряда.

2. Определяем приведённое расстояние от центра взрыва до исследуемой точки.

3. Определяем приведенную глубину заложения заряда .

4. Для оценки максимальной скорости движения поверхности грунта используем формулу Садовского.

Для этого : определяем показатель Горна из формулы Борескова , подставляя в неё m =0,80+ 0,085N и W

1. При полученных значениях показателя Горна определяем комплексную функцию Горна

2. Определяем максимальную скорость.

Находим величину перегрузки, определяяF и k из Таблиц №№2.8 и 2.9

При перегрузке , то есть ускорении грунта выше 0,1g ( ускорения свободного падения) в стенах зданий и сооружений могут образовываться трещины.

32