Методы оценки энергетических характеристик взрыва в грунтах

Как известно, явления, происходящие при взрывах в грунтах, тесно связаны с наличием взрывных волн или волн напряжений в разрушаемой среде, следовательно, действие взрыва на грунт необходимо исследовать с учетом основных законов движения и отражения этих волн. Изучение действия взрыва и решение волновых задач, связанных с действием взрыва в грунтах, проводятся на основе общих методов динамики сплошных плотных сред с учетом специфических свойств грунтов.

Экспериментальные исследования действия волн в грунтах позволяют повысить степень управления энергией взрыва и обеспечить безопасность работ. Основным фактором при оценке энергетических характеристик взрыва является величина напряжений во фронте ударной волны, определяемых различными способами. Обычно для этой цели достаточно определить непосредственно смещение, скорость смещения или ускорение смещения частиц среды, а затем расчетным путем получить величину напряжений.

Действие взрыва в плотных средах регистрируется с помощью специальных приборов, которые по принципу действия можно условно разделить на три класса. К первому классу относятся оптические приборы; скоростные кинокамеры и сверхскоростные фоторегистраторы; ко второму — электрические приборы, магнитоэлектрические и электронно-лучевые осциллографы, к третьему — рентгено-импульсные установки. Рассмотрим вкратце методы и средства регистрации параметров взрывных волн при помощи указанных приборов и рентгеновской установки.

Регистрация энергетических параметров взрыва в мягких грунтах методом электрических измерений.
Основные параметры волновых процессов, происходящих в грунтах, обычно измеряют с помощью различных измерительных систем в лабораторных и полевых условиях.

В настоящее время наиболее широко распространены электрические измерительные системы, состоящие из датчика и измерительной схемы. Датчик преобразует тот или иной механический параметр в электрический сигнал, который поступает затем на измерительную схему. Измерительная схема в общем случае состоит из согласующего устройства, линии связи, усилительной и регистрирующей части. В зависимости от условий инструментальных замеров и вида снимаемого параметра применяют различные датчики, основанные на разных принципах действия. В зависимости от типа датчика некоторые элементы измерительной схемы могут отсутствовать, а параметры элементов, входящих в измерительную схему, могут быть самыми различными.

В зоне, непосредственно примыкающей к заряду, при взрыве проходит ударная волна с большой амплитудой, крутым фронтом и скоростью, превышающей скорость звука и зависящей от давления на фронте волны. По форме ударная волна представляет собой одиночный импульс определенной длительности. Для неискаженной регистрации такого импульса к разрешающей способности и частотным характеристикам элементов измерительной системы предъявляются весьма высокие требования.

В лабораторных условиях наиболее широко применяют электромагнитный метод измерения с использованием индукционных датчиков в стационарном магнитном поле. Суть данного метода заключается в том, что в модель на определенных расстояниях помещают датчики в виде контура из фольги или проволоки, а всю модель вводят в мощное равномерное магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярны направлению смещения.

При взрыве происходит смещение датчиков вместе со средой и в последних наводится электродвижущая сила, пропорциональная скорости смещения.

Определение степени нарушения грунтов при взрывах

Для наиболее полного учета влияния взрыва на окружающую среду и выбора оптимального расположения заряда нами предлагаются уточненные методы расчетов, разработанные на основании результатов натурных наблюдений и изучения поперечных сечений выемок, образованных взрывом. Разрушаемую взрывом породу практически и теоретически можно разделить на две зоны: полного разрушения и трещино-образования. Полным считается такое разрушение породы, когда без особых затруднений возможна разработка ее экскаватором; при разработке породы в зоне трещинообразования требуется производить небольшие по мощности взрывы. Обе указанные зоны имеют форму, близкую к полуэллипсоидам вращения, центром которых принимается точка О, лежащая на пересечении линии наименьшего сопротивления породы с поверхностью.