книги из ГПНТБ / Подводные и подземные взрывы сб. ст
.pdf
382 |
Ф. ХОЛЬЦЕР |
|
|
Таблица 3 |
|
Типы и число повреждений |
|
|
при взрыве «Рулисон» |
|
|
Печные т р у б ы .................................................. |
|
143 |
Внутренняя ш ту к ату р к а ............................... |
148 |
|
Внешняя отделка |
с т е н ...................................... |
69 |
Фундамент с т е н .............................................. |
|
66 |
О кн а......................................................................... |
|
24 |
К а м и н ы ............................................................. |
|
15 |
Украшения.......................................................... |
|
22 |
Колодцы н резервуары................................... |
27 |
|
Другие..................................................................... |
|
43 |
|
Общее число |
557 |
на каждое повреждение. Хотя, как можно было ожидать, средняя стоимость ремонтных работ должна быть не большой при низких параметрах колебаний, Фархуманд и Шолл не смогли оценить точную связь с повреждения ми при взрыве «Рулисон» [12], однако они обнаружили что, по-видимому, существует определенная связь ме жду максимальным значением PSAA в соответствующем диапазоне частот и стоимостью всех затрат на ремонт, отнесенной к стоимости зданий. Такой подход, однако, вряд ли будет универсально применимым и должен быть дифференцирован в зависимости от типа повреждений, например в том смысле, будет ли здание отремонтиро вано либо будет оплачена стоимость этого повреждения.
ДВИЖЕНИЕ ЗЕМЛИ И СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ
Необходимым условием для использования метода, изложенного выше, является прогнозирование спектра действия для различных населенных пунктов и жилых центров, которые могут быть подвержены воздействию ядерных взрывов. Предсказания максимального значе ния параметров движения грунта точно так же, как и спектр действия, непрерывно усовершенствовались пу тем проведения обширных программ измерений как в Неваде, так и повсюду [13, 14]. Однако до проведения
Рис. 12. Сравнение наблюдаемых и предсказанных максимальных ускорений поверхности при взрыве «Газбагги».
По оси абсцисс: расстояние до взрыва, м; по оси ординат: максимальное уско* ренне грунта, g. О» вектор, измеренный непосредственно; □, вектор, полученный по скорости; Д, вертикальная компонента, измереиЕ>ая непосредственно»
------а = 5,03 • Ю5 1^0,70^—2.00.-------- |
0=2,44. |
384 Ф. ХОЛЬЦЕР
измерений при взрыве «Газбагги» не было сопоставлений с прогнозами. После этого взрыва стало ясно, что мае* штабные факторы, полученные на основании прошедших ранее экспериментов, не справедливы при взрывах на очень большой глубине.
На рис. 12 сравниваются наблюдаемые при взрыве «Газбагги» ускорения с прогнозированными; как видно, измеренные значения выше предсказанных. В результа
те, спектр действия смещен в |
сторону высоких частот, |
а сами значения PSAA лежат |
выше. Эти расхождения |
точно так же, как и подробный анализ результатов, по лученных при взрывах на Невадском полигоне, привели Мюллера и Мёрфи к теоретическому выводу о законе
подобия [16], согласно которому1) как |
спектральные, |
так и истинные амплитуды колебаний |
грунта зависят |
не только от мощности и свойств грунта, но также и от глубины взрыва. При увеличении глубины взрыва рас тет PSAA и увеличивается ускорение поверхности грун та. При разработке этой теории использовались волно вое уравнение и закон Гука, связывающий смещение с функцией давления на границе упругой зоны. Зависи мость от частоты непосредственно появляется, когда рассматриваются компоненты Фурье. Смещения и дав ления для двух взрывов в одной и той же среде и спек тральные амплитуды относятся следующим образом:
|
| ^1 (to) 1 |
|
|
(<0q2 ~ |
PM2) 2 + |
|
Чг |
|
|
|
e l |
r l — el |
<Oq2m2 |
|
|||||
|
| Z 2 (ш) | |
2 - e l |
r 2 - e i |
- « |
~ |
P“2)2 + |
C0q ,C02 . |
|
|
|
|
|
|||||||
где |
| Z (со) | — модуль |
фурье-компоненты |
смещения; |
||||||
I Pei I — модуль |
фурье-компоненты |
давления, |
действую |
||||||
щего |
на упругой границе |
радиусом rei; |
со0 = с/геь |
где |
|||||
с — скорость продольных волн, |
а |
р == X + |
2ц/4ц, |
где |
|||||
Я, и |
ц — постоянные |
Ламе. |
Как |
|
можно |
показать, |
и |
||
I Pei I и гei зависят от мощности взрыва и окружающего давления.
Используя некоторые естественные предположения для этих зависимостей, приведенное выше уравнение можно разрешить для ряда значений энергии и глубины
') См. также стр. 291 настоящего сборника. — Прим. ред.
э ф фекты Дв и ж е н и я грунта п р и я д е р н ы х взрывах 385
взрыва. При этом можно оценить зависимость от часто-- ты показателя степени в выражениях типа:
Z , |
( со ) |
/ |
Г , |
\ т(<0) |
(при одинаковой глубине взрыва), |
|
Z 2 ( и ) |
I |
W, |
) |
|||
|
||||||
и |
|
_( h t \ » < м) |
|
|||
Z , ( m ) |
(при одинаковой энергии взрыва). |
|||||
Z 2 |
( со ) |
|
I h-2 |
J |
||
|
|
|||||
Рис. 13. Зависимость показателя степени энергии взрыва в законе подобия от частоты.
По оси абсцисс: показатель при степени энергии взрыва; по осп ординат: период, с.
На рис. 13 и 14 приведены примеры зависимостей т(со) и п (со) для глубоких взрывов в песчанике и сланце, например для взрыва «Рулисон».
Поскольку при высоких частотах предельное зна чение PSSA близко к амплитуде ускорения грунта,
13 Зак. 741
386 |
Ф. ХоЛЬЦЕР |
Мюллер и Мёрфи получили следующую степенную зави симость для максимального ускорения поверхности грунта:
Й1_ = |
/_С^_\0.33 / /?, 40.58 |
||
d2 |
I |
/ |
\ Ih } |
Эти соотношения были использованы для предсказания колебаний при взрыве «Рулисон» по результатам наблю-
Рис. 14. Зависимость показателя степени при глубине в законе подобия от частоты.
По оси абсцисс: показатель степени при глубине; по оси ординат: период, с.
дений при взрыве «Газбагги»; полученные результаты представлены на рис. 15 [17]. На этом рисунке показаны также значения ускорений, прогнозируемых без учета глубины взрыва. Сравнение показывает, что прогноз улучшается, если учитывать влияние глубины. Деталь ный прогноз спектра на основе такой простой теории
Рис. 15. Сравнение наблюдаемых и предсказанных максимальных ускорений поверхности при взрыве «Рулисон»; твердые породы.
По оси абсцисс: расстояние до взрыва, м; по оси ординат: максимальное уско рение, g.
Прогноз: а = 1,26 ■107 |
0=1,62; О* результирующий вектор, |
|
-------- без учета глубины;-------- |
с учетом глубины, |
|
13*
388 |
Ф. ХОЛЬЦЕР |
пересчета сделать довольно трудно, в этом можно убе диться при сравнении наблюдаемого при взрыве «Рули-
Р и с. 16. Сравнение предсказанных н наблюдаемых спектров при взрыве «Рулисон».
По оси абсцисс: период, с; по оси ординат: 5%-ная пседоотноснтельная скорость, см/с; -------наблюдения (радиальная компонента); заштрихованная область —
прогноз.
сон» спектра с предсказанным, причем полученный при взрыве спектр смещен в сторону высоких частот по от ношению к предсказанному. Это положение иллюстри руется на рис. 16 и 17. Некоторые из отклонений вы
ЭФФЕКТЫ ДВИЖЕНИЯ ГРУНТА ПРИ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВАХ 389
званы главным образом особенностями геологии в месте установки станций регистрации. Учет рефракционных
Р и с. 17. Сравнение предсказанных н наблюдаемых спектров при взрыве «Рулисок*.
Обозначения см. под рис. Ш.
явлений для особых участков позволяет ввести соответ ствующий зависящий от частоты коэффициент усиления [17], который может быть использован для исправления прогнозируемого для данной местности спектра.
Р и с. 18. Сравнение спектров при взрывах и землетрясениях.
По оси абсцисс: период, с; по оси ординат: псевдоотносительная скорость. см/с.
/ —1940, Ель Центро, М=7,1, 10 км; 2 —«Рулнсон», 46 кт, 11 км; Я — 1952, «Кёрн-Каи-
тн», М=7,7, 80 км, Лос-Анжделес; 4— 1968, Центральная Америка, М«7, 370 км, Мексико-Сити; 5 — 1966, «Тракки», Калифорния, М«*6,3, 150 км, Сакраменто, Калнфдрния} 5—«Грилей», 825 кт, 175 км; 7—«Рулнсон», 46 кт, 179 км.