Взрывы в земной коре, реферат, страница 6

У большинства твердых тел прочность на 2—3 порядка меньше модуля упругости. Поэтому давление, создаваемое взрывом в среде в непосредственной близости заряда ВВ, намного превышает прочность горных пород и обеспечивает их разрушение.

В 1961 г. Г. И. Баренблатт предложил теоретическую схему решения задач о предельном равновесии хрупких тел с макротрещинами. В се основе — гипотезы автоном-

101

ности концевой области трещины, ничтожности размеров концевой области по сравнению с размерами самой трещины и конечности напряжений в тупиковой части. Однако такая схема оказалась непригодной для описания поведения микротрещин, которые в ряде случаев существенно влияют на прочностные свойства среды. М. Я. Леонов и В. В. Панасюк создали новую расчетную модель, дающую возможность исследовать в едином плане равновесное состояние твердого тела, ослабленного как микро-, так и макротрещинами. В случае только макроскопических трещин получается тот же результат, что и в расчетной схеме Баренблатта.

Получила развитие концепция Л. Ф. Веляева о зависимости интенсивности разрушения от запаса энергии ВВ, приходящейся па единицу объема разрушаемой горной породы. Она подтверждена многочисленными и экспериментальным и производственными данными. В работах Г, Т1. Демидюка показана зависимость энергии действия взрыва цилиндрического заряда, не только от различии в удельной энергии ВВ, но и от плотности заряжания, увеличивающей объемную концентрацию энергии; на степень дробления горной массы (гранулометрический состав) наряду с длительностью импульса решающее влияние оказывают геометрические параметры расположения зарядов; управление ими повышает долю общего запаса энергии, затрачиваемую на дробление породы.

В конце 50-х годов Л. С. Компапеец решил задачу взрыва заряда камуфлета в легко деформируемых средах (типа песчаного грунта). В предложенной им схеме наиболее плотно учтены свойства грунта и продуктов взрыва. Важно отметить, что затухание волны на фронте находится в этой схеме в прямой связи с продуктами взрыва.

В начале 60-х годов велись успешные исследования действия взрыва в грунтах (С. С. Григорян, М. М. Докучаев, Г. М. Ляхов, В. Н. Родионов), и, в частности, по уплотнению грунтов взрывом (II. М, Сытый, Г. К. Акутин, Л. А. Вовк).

В 1963 г. В. И. Мосинец сформулировал общий энергетический закон дробления горных пород взрывом, в соответствии с которым процесс разрушения характеризуется наличием строго определенного предела энергоемкости дробления, зависящего от механических свойств

102

горных пород, статистической функции распределения в среде естественных трещин и развиваемых в процессе дробления деформаций. Спустя 10 лот Мосинец доказал, что открытое явление предельной энергоемкости физически объясняется созданием в разрушаемой среде такой удельной плотности энергии, при которой по всему разрушаемому объему наблюдается равномерное и устойчивое распространение трещин со скоростью, близкой к волнам Релея в режиме, соответствующей предельной скорости перевода упругой энергии в поверхностную энергию трещин.

Явление предельной энергоемкости позволяет по-новому объяснять ряд явлений дробящего и метательного действия взрыва.

В 1960 г. па основе большого объема экспериментальных исследований Гилвари установил статистические закономерности процесса разрушения хрупких тел при импульсных нагрузках. Несколько позднее аналогичные разработки выполнил В. М. Кузнецов.

Таким образом, к началу 70-х годов в области теории разрушения горных пород взрывом был накоплен большой и ценный материал. В этот период на основании статистической теории разрушения В. М. Комир и В. С. Кравцов разработали расчетные формулы, позволяющие оценить ожидаемые средние размеры кусков, образующиеся при воздействии па среду заданного импульса напряжений. Из этих же условии была получена форма оптимального импульса напряжений, обеспечивающего требуемую интенсивность дробления материала в рассматриваемой зоне. Выведенная В. М. Копиром и В. С. Кравцовым математическая зависимость устанавливает взаимосвязь между прочностными характеристиками материала, величиной создаваемых напряжений, длительностью импульса и требуемым размером куска,