Взрывы в земной коре, реферат, страница 4

Дальнейшие опыты в этом направлении пропел в 1933 г. Е. Орован, который изучал прочность на растяжение образцов листовой слюды. Его работы подтвердили вывод Л. Ф. Иоффе о том, что дефекты по продольным краям образца резко снижают прочность. Орован предположил, что предел прочности для хрупких материалов снижается с увеличением размеров образца, поскольку вместе с этим возрастает и вероятное количество слабых участков в образце. Позднее, в 1939 г., В. Вайбулл дал объяснение этому явлению на статистической основе. Вполне вероятно, что эти работы были знакомы профессору Ленинградского горного института М. В. Мачинскому, который в середине 30-х годов выдвинул положение о том, что существенное влияние на результат дробящего действия взрыва в горных породах оказывают число слабых мест па единицу объема породы и скорость распространения: трещин в пей в сопоставлении со свойствами применяемого ВВ.

Практическое использование этой гипотезы ограничивалось отсутствием методики определения числа слабых мест в массиве пород. Однако дальновидное предположение о том, что в ненапряженном массиве существует множество дефектов, явилось существенным шагом в создании теории разрушения горных пород взрывом.

13 конце 40-х годов теория Гриффитса была развита Г. Р. Ирвиным, который упростил способ учета энергии пластической деформации. Это существенно расширило область применения теории Гриффитса.

Успехи математической статистики в начале 50-х годов позволили применить некоторые ее методы к исследованию процесса разрушения. Основной идеей статистической теории разрушения является построение своеобразной модели среды, сходной с моделью среды Гриффитса. В 1953 г. методы математической статистики использованы С. Д. Волковым для разработки единой статистической теории прочности твердых тел.

Известно, что для создания надежной теории, а в данном случае речь идет о теории разрушения горных пород взрывом, необходима четкая физическая концепция, кото-ран может послужить основой для расчетов. Одна из пер-

08

вых таких концепций была опубликована профессором Г. И. Покровским в 50-х годах. По его представлениям, в начальный момент взрыва вследствие высокого давле-ния в зарядной камере порода, примыкающая к заряду, сильно сжимается. Выведенные из равновесия частицы породы начинают двигаться в радиальном направлении и смещаются за фронтом волны напряжений, образуя зону сложнодеформированной породы вокруг заряда. Она характеризуется возникновением напряжений, значительно превосходящих временное сопротивление разрыву горных пород, что приводит к появлению радиальных трещин. С увеличением расстояния от заряда напряжения уменьшаются до такой величины, что новые трещины не образуются.

Расширение зарядной полости, увеличение ее вследствие разрушений и истечения продуктов взрыва через трещины и пустоты приводят к уменьшению давления газов. Доходя до свободной поверхности, волна сжатия отражается и переходит в волну разрежения. Трещины, возникающие от растягивающих напряжений отраженной волны, перпендикулярны направлению ее распространения.

Волну разрежения, возникающую при отражении от свободной поверхности среды, можно рассматривать как волну, распространяющуюся от условного заряда, представляющего собой зеркальное изображение реального заряда относительно свободной поверхности.

Несколько иной механизм взрывного дробления предложил профессор О. Е. Власов, который считал, что если первоначальное нагружение среды осуществляется во фронте волны сжатия, то наибольшие деформации на близких расстояниях от центра взрыва достигаются в материале после прохождения фронта вследствие радиального расширения. Так как материал разрушается в ближней к заряду зоне, то становятся возможными большие радиальные перемещения, и энергия, расходуемая па деформацию среды, существенно превосходит энергию, необходимую для дробления материала среды. В этих условиях возможен процесс дробления внутри области, охваченной фронтом волны сжатия. При дроблении горной породы в процессе деформирования ее за фронтом полны размер куски будет возрастать пропорционально радиусу заряда, так что гранулометрический состав взор-