Взрывы в земной коре, реферат, страница 2

При подземном взрыве ударная волна очень быстро преобразуется в волну напряжения с более медленным нарастанием на фронте. Учитывая, что при взрыве про-мышленных ВВ ударная волна наблюдается на расстоянии 2—5 радиусов заряда, то для анализа движения среды представляет интерес волна напряжений сжатия в не-упругодеформируемой среде.

Особую роль при анализе подземного взрыва играет рассмотрение процесса формирования полости в массиве горных пород за счет высокого давления продуктов детонации. Наиболее важное значение имеют здесь прочностные характеристики среды. Размеры полостей, образующихся при подземных камуфлетных взрывах, сильно зависят от механических свойств среды и меняются в широком диапазоне — при взрыве заряда весом 1 т в раз-

90

личных  горных  породах   получается полость объемом от нескольких кубических метров до нескольких

сот кубических метров.

Действие газообразных п подуете;; гзрыпа можно ерав-

~еду   го с   г.: гсо-

кой скоростью (что соотвотетиуп' наибольшей скорости разлета продуктов взрыва), затем диилгсппо его замедля-стся (продукты взрыва сильно расширяются) гг. наконец, лргкращаотея (скорость разлета равна пулю).

Ближняя к заряду зона — обллстг- больтгх и пеупру-гпх деформаций, дяльпяя—• почти упругих деформаций.

В ближней зопо, если средой являются хрупкие горные породы, помимо их механического разрушения, в топком слое, примыкающем к газовой камере, под воздействием высокого давления и температуры изменяется кристаллическая структура и наблюдаются фазовые превращения. В пластичных горных породах происходят пластические деформации. В пределах зоны разрушения порода находится в состоянии всестороннего сжатия. В области упругих деформаций рад пал г.пыс напряжения ся сживающими, а та иге ни палы г ыс (а,_г) лге становятся растягивающими (рис. .4).

Конечный результат взрыва оценивается произведен-ной им работой. Принято различать общее (фугасное) и измельчающее (бризантное) действие взрыва. Работа по разрушению и перемещению среды определяется полной энергией, выделившейся при взрыве. Работа в форме бризантного действия совершается на границе заряда и пропорциональна плотности энергии на фронте детонационной волны, т. е. давлению детонации.

Доля энергии, расходуемая на приконтактное измельчение, весьма мала; основная роль здесь принадлежит давлению — силе, которая, действуя на крайне малом пути (молекулярные размеры), оказывается достаточной для нарушения сплошности твердого тела, для его дробления. Наиболее эффективна эта работа при наличии сколько-нибудь заметных дефектов в массиве. Например, в массиве горных пород обычно имеется огромное количество хаотически расположенных структурных дефектов (пор, каверн, микро- и макротрещин). Элементы среды с дефектами разрушаются при взрывных нагрузках в первую очередь.

Наиболее достоверной является такая схема развития взрыва (предложена М. А. Садовским и В. Н. Родионовым) , при которой горная порода отождествляется с жидкостью до тех пор, пока давление в полости и па фронте ударной волны не уменьшится настолько, что нельзя будет пренебречь разницей компонент напряжений даже в отдельных частицах (монокристаллах) породы. Соответствующий гидродинамический (нулевой) этап развития взрыва завершается, когда давление в полости становится примерно равным прочности монокристаллов. Ограничиваясь упрощенным описанием нулевого этапа, полагаем, что расширение полости происходит как бы за счет смещения несжимаемой жидкости. Первый этап взрыва — действие ударно-разрушающей волны. По горной породе распространяется ударная волна, напряжения на фронте которой превышают предел прочности породы на раздавливание; между расширяющейся полостью и фронтом ударной волны происходит движение раздробленного материала.

Второй этап — динамическое расширение полости. Начинается он с момента, когда скорость фронта разрушения становится меньше скорости упругого предвестника. Квазистатическое давление продуктов детонации обеспечивает квазистатические напряжения в среде и перемещение разрушаемого материала, которое происходит между фронтом волны разрушения (раздавливания) и полостью. Среда перед фронтом разрушения считается упругой.