Взрывы в земной коре, реферат, страница 5

4*               

ванной массы будет изменяться с масштабом взрыва. Этот результат непосредственно следует из законов подобия. О. Е, Власов прибег к допущению о несжимаемости среды и мгновенности передачи энергии взрыва окружающей среде и ее распределении в ней. Это позволило для описания поведения среды использовать уравнения гидродинамики, в которых распределение потенциала скорости смещения частиц среды выражено дифференциальными уравнениями Лапласа. О. Е. Власов разработал основы расчета дробления горных пород взрывом, позволяющие теоретически определять грануломстриче-ческий состав взорванной горной массы. Такие расчеты могут быть проведены как для сферических, так и для цилиндрических зарядов, наиболее распространенных в практике взрывных работ.

Недостаток такого подхода к проблеме дробления гор-пых пород заключается в том, что не учитываются временные характеристики разрушения и воздействия взрыва на среду и в значительной мере затрудняется определение методов управления энергией взрыва, связанных с изменением временных характеристик взрывного импульса.

В последующих работах при исследовании процесса разрушения учитывались не только упругие и прочностные свойства горных пород, но и трещиноватость горных массивов.

Японская школа исследователей (Кумао Хино и др.) сделала большой вклад в развитие волновой теории взрыва (применительно к скальным горным породам). В 1956 г. основные положения этой теории и принципы расчета скважинных зарядов были изложены на симпозиуме по механике горных пород.

Согласно взглядам К. Хино, вокруг заряда ВВ имеется зона раздавливания, которая образуется взрывной волной с давлением на фронте выше прочности породы па сжатие. Вне этой зоны разрушения породы не происходит до прихода отраженной волны растяжения. Прочность породы па растяжение обычно в несколько раз меньше, чем па сжатие, поэтому отраженная волна будет разрушать породу по мере своего продвижения в глубь массива. К. Хино считает, что во взрывную волну переходит только часть энергии от взрыва заряда ВВ — остальная часть энергии уносится расширяющимися газами. Положение

100

этой теории о решающем значении дробления отраженной волны носит явно полемический характер.

Развивая эти взгляды, профессор Л. И. Ханаукаев в начало 60-х годов отметил, что механизмы разрушения горных пород с различной акустической жесткостью (которая представляет собой произведение плотности среды на скорость распространения в ней звука), различны: породы, обладающие большой акустической жесткостью, разрушаются под действием волн, отраженных от свободных поверхностей массива; породы сродней акустической жесткости разрушаются как от действия отраженной волны, так и от действия расширяющихся газов; в породах с малой акустической жесткостью разрушения обусловлены действием расширяющихся газов,

Постановка вопроса о различном механизме разрушения сыграла положительную роль в дальнейшем развитии теории действия взрыва на среду. Однако основное допущение, что прочностные характеристики пород находятся в прямой зависимости от их акустической жесткости, не всегда имеет место на практике. При воздействии импульсных нагрузок разрушение не только определяется прочностью горной породы и напряжением на фронте волны, но и в значительной степени зависит от времени приложения нагрузки. Расчетные формулы не учитывают временных характеристик взрывного импульса и поэтому не всегда могут быть использованы при практических расчетах.

Важное уточнение в схему разрушения внес В. Н. Родионов, который отметил, что модуль упругости (произведение плотности на квадрат скорости звука) для крепких пород (10* МПа) много больше давления в химических ВВ. Следовательно, волны сжатия, создаваемых взрывом в окружающей горной породе, являются слабыми в гидродинамическом смысле: они способны лини, незначительно изменить плотность.