важнейших факторов, хотя и не исчерпывают всего многообразия условий, возможных в практике различных промышленных взры вов. Размеры зоны разлета осколков до сих пор определяются на основании данных практики и пока не имеют научного обоснова ния, хотя при производстве взрывных работ этот вид опасности имеет очень важное значение. При решении вопросов хранения взрывчатых материалов этот вид опасности играет меньшую роль.
Сейсмическое действие взрыва выражается в колеба нии грунта на некотором расстоянии от заряда, причем эти коле бания могут оказаться опасными только для сооружений, располо женных на небольших расстояниях от места взрыва. Само действие взрыва, нарушающее равновесие грунтовых масс, протекает очень
короткое время (сотые доли секунды для крупнейших |
зарядов), |
но возбужденные этим действием колебания грунта |
по своей |
продолжительности достигают нескольких секунд даже при взры вах зарядов в несколько десятков и сотен тонн. Поэтому характер колебаний не зависит от мощности взрыва, которая предопреде ляет только величину начальных амплитуд; вся же последующая картина колебания обусловливается только свойствами грунтов.
М. А. Садовским предложен ряд эмпирических закономерно
стей для определения характера сейсмических явлений при взрыве.
В частности, он установил, |
что интенсивность колебаний зависит |
|
от величины отношения |
г~ , |
где q — вес заряда в кг; г — |
расстояние от места регистрации явления до очага взрыва в м. Также установлено, что на значительных расстояниях от очага
амплитуда колебаний подчиняется уравнению
1
а = К |
«73 |
(55) |
, |
где kc — коэффициент, характеризующий свойства грунта.
Вблизи же места взрыва амплитуда изменяется быстрее и зави симость ее приближается к выражению
/\з
а =* kz I —) •
\г у
На промежуточных расстояниях величина степени имеет значе ния в пределах от 1 до 2.
Зависимость скорости движения частиц грунта может быть вы ражена приближенной формулой
где п — показатель действия |
взрыва (см. раздел III). |
Из формулы (56) следует, |
что с увеличением показателя дей |
ствия взрыва уменьшается скорость движения частиц; поэтому при заряде постоянной величины увеличение значения линии наимень
189
шего сопротивления приводит |
усилению сейсмического действия. |
Из этой же формулы вытекает, |
что скорость колебаний грунта не |
зависит от его свойств, в то время как, согласно формуле (55), свойства грунта влияют на амплитуду колебаний. Так, например, амплитуды колебаний в слабых водоносных грунтах в 10 и более раз превосходят амплитуды колебаний скальных грунтов.
Период колебаний Т также зависит от расстояний замеряемой точки до места взрыва, что выражается формулой
Т — т 1gг сек.,
где г — расстояние до места взрыва в м;
т—коэффициент пропорциональности, значения которого при нимаются по табл. 33.
|
Таблица 33 |
Величины коэффициента пропорциональности |
|
Тип грунта |
Значение коэффициента т |
Водоносный (плывуны, торфяники) |
0.'1-0,13 |
Растительный и наносный средней прочности |
0,06—0,09 |
Скальный . ......................... .................................. |
0,01—0,03 |
Как известно, амплитуда колебаний прямо пропорциональна, а
ускорение обратно пропорционально периоду колебаний. Поэтому
отнюдь не следует, что вследствие независимости скорости колеба
ний от свойств грунта амплитуды и ускорения будут также неиз
менными для любых грунтов.
Ослабление действия сейсмической волны возможно за счёт разновременности взрывания зарядов, особенно зарядов больших величин, причем время замедления должно быть большим в слабых грунтах и меньшим — в скальных. Величины времени замедления точно не установлены; ранее считалось, что они должны выражать ся в секундах. В настоящее время в связи с разработкой и внед рением короткозамедленного взрывания установлено, что величина замедления для ослабления сейсмического действия в разных грун тах должна выражаться в десятках миллисекунд.
Рассредоточение зарядов, т. е. распределение запаса ВВ по не скольким хранилищам (при хранении ВМ) или расположение более мелких зарядов по фронту . (при взрывных работах) не
уменьшает действия сейсмической волны, если расстояния между крайними зарядами примерно равны расстоянию от зарядов до места расположения защищаемого сооружения.
Волна детонации и воздушная ударная волна образуются одновременно при детонации заряда ВВ. В момент взрыва огромное количество сильно нагретых, имеющих колоссаль
190
ное давление газов расширяется с большой скоростью и подобно
поршню вытесняет окружающий воздух, создавая в нем сильно уплотненный слой. На некотором расстоянии от очага детонации, не превышающем 10—20 радиусов заряда, слой воздуха непрерыв
но подпирается газами взрыва, которые |
передают ему доволь |
но значительное количество энергии ВВ |
(25—30%). Эта энергия |
по законам газовой динамики передается в окружающее простран ство в форме воздушной ударной волны. Скорость распространения
воздушной ударной волны зависит от давления в ней, но всегда превосходит скорость звуковой волны и выражается тысячами
метров в секунду. Воздушная ударная волна, в конечном счете,
переходит в звуковую волну.
По мере удаления от очага взрыва волна продуктов детонации теряет свою скорость быстрее, и воздушная ударная волна, отры ваясь от продуктов детонации, начинает самостоятельное существо вание. Расширение продуктов детонации продолжается и на рас стоянии, превышающем 10—20 радиусов заряда, но скорость этого явления и величина давления в нем падают до такой степени, что, с точки зрения разрушительного действия, уже не представляют интереса.
При взрыве заряда, заключенного в оболочку или засыпанного грунтом, часть энергии расходуется, на сообщение, скорости оскол
кам оболочки или частицам грунта, причем воздушная ударная волна ослабляется тем больше, чем большее количество массы оболочки или грунта приводится в движение. Наибольшее ослаб ление волны наблюдается при грунтах, легко распыляемых взры вом (земля, песок и пр.); оболочки, дающие при взрыве крупные осколки, значительно меньше ослабляют энергию волны. Если
взрываются заряды, заложенные в грунт, то интенсивность рас пространения ударной воздушной волны ослабевает с уменьшени ем величины показателя действия взрыва п. При п, меньшем или равном единице, интенсивность ударной воздушной волны равна нулю, при п=1,5 она едва достигает нескольких процентов от воз можной, при п = 3 действие ударной воздушной волны становится заметным, но и в этом случае оно не превосходит 0,1—0,2 от дей ствия этой волны при взрыве открытого заряда.
При оценке безопасности взрывных работ важное значение имеет определение расстояний, на которых воздушная волна не проявляет опасного действия на организм человека. Обработка данных наблюдений при различных взрывах показывает, что
безопасным для человека будет расстояние, определяемое по фор
муле гвмин =5/?.
Это расстояние является минимальным и может быть примени мо только в исключительных случаях для персонала, производя щего взрывные работы.,В других случаях коэффициент в приведен ной формуле рекомендуется увеличивать с 5 до 10.
Определение расстояний гс, на которых сей смические колебания грунта, вызываемые взры-
191
вами, становятся безопасными для зданий и сооружений, |
произ |
|
водится по формуле |
|
|
з |
|
|
rc == а V q |
, |
(57) |
где q — вес заряда ВВ в кг; |
величины показателя |
дейст |
а —коэффициент, зависящий от |
||
вия взрыва, принимаемый по табл. 34;
kc—коэффициент, величина которого зависит от свойств грун та в основании охраняемых сооружений; значения прини маются по табл. 35.
|
|
|
|
Таблица 34 |
|
Значения коэффициента а |
|
||
|
Условия взрыва |
Значение а |
Примечание |
|
Взрыв при камуфлете и при п=0,5 |
1,2 |
При взрыве на поверхности зем |
||
Показатель действия взрыва п=1 |
1 |
ли сейсмическое действие не |
||
То же, п—2 |
0,8 |
учитывается |
|
|
То же, п=3 |
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 35 |
|
Значения |
коэффициент a kc |
|
|
Грунт в основании охраняемого |
Значение Ьс |
Примечание |
||
|
сооружения |
|||
Скальные |
породы плотные . |
3 |
При размещении |
заряда в воде |
То же, нарушенные.................... |
5 |
или в водонасыщенных грун |
||
Галечниковые и щебенистые грун |
|
тах значение |
коэффициента |
|
ты .............................. |
. • . |
7 |
следует увеличивать в 1,5—2 |
|
Песчаные грунты......................... |
8 |
раза |
|
|
Глинистые |
грунты...................... |
9 |
|
|
Насыпные |
и почвенные грунты |
15 |
|
|
Водонасыщенные грунты (плыву |
20 |
|
|
|
ны и торфяники) ..... |
|
|
||
Если взрывается заряд, расположенный в разных точках (заряд рассредоточен), то в формуле (57) под весом ВВ подразумевается
полный вес всех зарядов (</э ) только в том случае, если расстоя ния от отдельных зарядов до охраняемого объекта различаются по
величине не более чем на 10%. При большем различии определе ние безопасного расстояния производится по формуле
з _ rc = М V qa ;
в свою очередь величина q3 определяется по формуле
192