книги из ГПНТБ / Покровский Г.И. Расчет зарядов при массовых взрывах на выброс
.pdfНа рис. |
18 приведена зависимость у/уо от N и |
Здесь же |
|
даны и схемы расположения |
камер (в разрезе), |
а |
|
которые соот |
|||
ветствуют |
отдельным точкам |
графика. |
|
Указанное уменьшение плотности заряжания лежит во вполне
допустимых пределах и должно обеспечить надежное разру шение и выброс породы.
Рис. |
18. Относительная плотность |
заряжания |
||
7 |
зависимости от |
числа |
камер |
в ряду |
----- в |
||||
|
и числа |
этажей |
N |
|
Дальнейшие исследования должны показать эффективность этого способа расположения взрывчатого вещества в породе.
Возможно, что в определенных условиях рассредоточение за ряда может повести к повышению эффективности действия
взрыва. Изучить такую проблему можно на ' моделях при по
мощи центрифуги, методом эквивалентных материалов или при взрывах натурных зарядов достаточно большого масштаба.
К РАСЧЕТУ СЕЙСМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА
В районах, где имеются различные здания, инженерные со оружения и другие объекты, которые могут получить поврежде ния от сотрясения при взрыве, приходится особенно учитывать сейсмическое действие последнего.
39
Для расчета интенсивности сейсмического действия и соот
ветствующих безопасных расстояний существует определенная методика, основанная, в частности, на исследованиях М. А. Са довского.
Однако до последнего времени теоретические основы рас
чета сейсмического действия взрыва отличались либо чрезмер ной сложностью математического аппарата, либо недостаточно были связаны с общими физическими законами взрыва.
В современных условиях довольно хорошо разработаны об щие закономерности и способы расчета ударной волны, возни кающей в воздухе при различных видах взрыва.
Установлено, что на расстояниях, при которых масса среды,
вовлеченная в движение взрывом, значительно больше массы заряда, все особенности' ударной волны определяются только энергией взрыва. Для сосредоточенного заряда, имеющего фор му, близкую к шару, и находящегося в грунте, такие условия имеются уже на расстояниях, превышающих всего в 2—3 раза радиус заряда.
Выводы, приведенные |
выше, |
сделаны на основе работ |
||
Л. И. Седова (СССР),' Гарольда Броуде (США) и других. |
||||
Есть |
основания предполагать, |
что описанные |
закономер |
|
ности сохраняют свое значение для любых сред. |
следует, что |
|||
■Из |
теории точечного |
взрыва |
Л. И. Седова |
|
вблизи от заряда избыточное давление в ударной волне обратно пропорционально кубу расстояния от центра заряда.
Если среда разрушается под действием высокого давления взрыва, то такое разрушение должно, согласно сказанному, про изойти в пределах некоторого радиуса /?р, который подчиняется
условию
3
|
|
|
|
|
<73> |
где |
7?0 —радиус заряда, приведенного к |
форме шара; |
|||
|
Ро — начальное давление продуктов взрыва; |
||||
|
Рр давление, при котором начинается разрушение среды |
||||
|
Разрушаемая |
масса |
среды М больше |
массы заряда q во- |
|
столько раз, во |
сколько /?руг больше /?оТвв |
||||
|
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
= |
= |
(79) |
|
|
1 |
|
^о7вв ^рЧвв |
|
где |
уг — объемный вес |
грунта; |
|
||
Ybb — объемный, вес |
ВВ. |
|
|
||
|
При разрушении среды |
теряется некоторая часть энергии |
|||
взрыва. Можно допустить, что движение передается через раз рушаемую среду по законам соударения неупругих тел. В таком
40
случае сохраняющаяся в системе энергия, которая может быть передана дальше в механической форме, обратно пропорцио нальна массе, вовлеченной в движение. Поэтому расчетное зна
чение веса заряда qp которое необходимо применять при рас четах действия взрыва на расстояниях, превышающих Rp> сле
дует уменьшить в соответствии, с формулой |
(79) |
qp = q^L=q |
(80) |
Сейсмическое действие взрыва имеет практическое значение на сравнительно больших расстояниях, на которых массив грунта сам по себе не разрушается. На таких расстояниях по аналогии с воздухом и водой — на основании известной фор
мулы Садовского — избыточное давление на фронте волны \Р ф
(или максимальное избыточное давление) обратно пропорцио нально расстоянию от заряда R.
|
Общая энергия волны в этих условиях может быть выра |
|||||
жена |
так: |
|
|
|
|
|
|
|
|
— ьр2 |
|
(81) |
|
|
|
U1qp~4KR4q2 |
|
|
||
где |
а — постоянная, определяющая эффективную толщину де |
|||||
|
|
формированного слоя грунта и на |
основе общего за |
|||
|
|
кона подобия пропорциональная |
; |
|
||
—----- энергия, затрачиваемая на сжатие |
единицы |
объема |
||||
7.Р0 |
|
грунта; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-/. — постоянная, определяющая сжимаемость грунта. |
|||||
Закон можно принять в форме, |
соответствующей |
сильно |
||||
сжатым газам и жидкостям: |
|
|
|
|
||
|
|
Р2 + Р00 |
= |
|
|
(82) |
|
|
\ И1 |
/ |
|
|
|
где |
Vr |
и V2 — объемы грунта, |
соответствующие внешним дав |
|||
|
|
лениям Pi и Р2, сжимающим грунт; |
|
|||
|
|
Р()Г) — внутреннее давление, |
определяющее существо |
|||
|
|
вание грунта как плотного твердого тела; |
||||
(83)
3(1 -2ц)
Е— модуль деформаций
Р— коэффициент Пуассона.
41
Из формулы (81) получаем
1
|
Д^Ф = 1/ |
|
4па |
R |
|
(84) |
|
|
|
|
•'Ац1 |
£ |
|
||
Если имеются две различные среды, |
то значения ДРФ для |
||||||
них находятся из соотношения |
|
|
|
|
|
||
|
= *Рф1 |
|
7-2^3002и12 |
|
(85) |
||
|
|
7-1ДС01М11 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
Допустим, что ДРф2 = ДРф — максимальное давление в грун |
|||||||
те, ДРф1— максимальное давление в |
воздухе. |
|
|||||
Для воздуха (при ДДф1<Лю1) экспериментально установ |
|||||||
лено, что |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
(86) |
|
ДРф = 0,84^—. |
|
|||||
|
|
|
|
1\ |
|
|
|
Здесь |
ДРф выражено |
в кг/см2, q — в |
кГ и Р—в метрах. |
||||
Для |
воздуха xi = l,4, |
POoi = l |
кг/см2. |
Формула (86) |
уста |
||
новлена для тротила, у которого |
«1 = 1000 |
ккал!кг. Для грунта |
|||||
можно принять х = 3. 'При таких |
условиях на основании |
фор |
|||||
мул (85) и (86) можно написать:
1
з,_______________
|
ф |
др |
= 0,84 |
|
----- |
||
|
R |
у |
3 (1 - 2р.) 1000 |
|
|||
ИЛИ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ф |
|
|
Др =0,7-,/---- -----------(87) |
|||
|
у |
(1-2(1)1000 |
R |
' |
|||
Здесь модуль |
деформаций |
грунта Е так |
же, как и ДРф, |
||||
выражен в кг/см2. |
формуле (80), |
получаем: |
|
||||
Заменяя qp по |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
АРф = 0,7 |
£«] |
|
Рр1вв |
(88) |
|||
(1 - 2(i) 1000 |
Р<Яг |
||||||
|
|
R ’ |
|||||
Приближенно можно считать, |
что р^0,25 и «г— 1000 ккал/кг. |
||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Лпвв |
<?3 |
(89) |
|
|
|
|
|
|
|
||
RоТг
42
Если ввести обозначение
(90)
то получим
ар»=‘р--' |
(91) |
/\ |
|
что является обобщением формулы (86).
Всякая среда, в которой распространяется сейсмическая волна, получает скорость, максимальная величина которой
ДРф |
(92) |
и — —тг ’ |
|
р£> |
|
где |
р — плотность среды; |
|
|
|
|
|
D — скорость распространения волны. |
|
|||||
Можно считать, |
что в рассматриваемых здесь условиях |
|||||
|
|
D^c = |
lt-P00 |
|
|
(93) |
где |
с — скорость звука. |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Из формул (92) |
и (93) следует, что |
|
|
|
||
|
|
|
АРф |
|
|
(94) |
|
|
« =--- zrzrr |
|
|
||
|
|
V ^Р<Х>? |
|
|
|
|
На основании выражений (94) и (85) |
получим |
|
||||
|
|
1 / — |
|
|
(95) |
|
|
|
I/ "a1P001U12P |
|
|
||
или |
приближенно |
|
|
|
||
|
ДРф! |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(96) |
|
|
|
и —--- |
|
|
||
|
|
/х1Роо1Р |
|
|
|
|
|
Произведя согласование единиц измерения, на основании |
|||||
формул (86) и (96) |
можно написать: |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 400 |
■ |
а* |
(97) |
|
|
|
ZZ =------ |
■ =г- |
Ь- |
||
|
|
]/ 1,43(1 - 2р) |
|
R |
|
|
или приближенно, |
с учетом формулы (80): |
|
||||
|
|
|
3 |
|
1 |
|
|
|
|
____ _ |
|
||
|
|
8 700 |
/ ‘РР7вв . |
|
|
(98) |
|
|
VW V |
Ро7г |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
43
Сейсмовзрывное действие на различные сооружения может быть оценено по ускорению а, которое испытывает тот или иной объект при быстром вовлечении в движение со скоростью и. Если собственный период колебаний рассматриваемого объекта
равен Т, то
о |
" |
17 400л |
f ^р7вв |
73 |
(99) |
а — 2~ |
— |
Т \ Е р |
|/ Р07г |
Р |
|
|
Т |
|
|
|
|
Формула (99) дает возможность выявлять влияние на сейс мическое действие различных факторов.
Если а есть допустимое по условиям безопасности ускоре ние, то соответствующее по сейсмическому действию взрыва безопасное расстояние
|
R6e3 = |
|
з |
|
± |
(ЮО) |
|
|
1 / Рр7вв. 11. |
||||
|
|
Т/Е? |
V |
РоТг |
а |
|
Примем для примерного расчета |
|
|
|
|||
|
Е — 10000 кг'см1 = 10s /тг/ж2; |
|
||||
|
|
р = 200 тем1м.*; |
|
|
||
Pd7rr |
11 |
1 |
|
|
м/сек2. |
|
~б—= Талл ’ |
-^=10-----; а = Q,\ |
|||||
Р,)-(г |
1000 ’ |
Т |
сек |
’ |
’ |
' |
Тогда |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^бе3= 4,5(/3 • |
|
|
||
Здесь R6e3 выражено в метрах и |
q — в |
килограммах. |
||||
ЛИТЕРАТУРА
1.Г. И. Покровский, И. С. Федоров, М М. Докучаев. Тео рия и практика строительства плотин направленными взрывами. Промстройиздат, Москва, 1957.
2.А. А. X а н у к а е в. Физическая сущность процесса разрушения гор
ных пород. |
Отчет |
по НИР. Ленинград, Горный |
институт, 1953. |
||
3. Е. |
А. |
А г а р е в а, С. А. |
Давыдов. Исследование действия взрыва |
||
заряда |
в |
среде. |
Технический |
отчёт № 613, |
ПЗУ «Союзвзрывпром», |
Москва, |
1954. |
|
|
|
|
4.Г. И. Покровский. Расчет зарядов на выброс породы при боль ших масштабах взрывных работ. «Горный журнал», № 3, 1953.
5.А. А Черниговский. О разлете грунта при взрыве на выброс. «Горный журнал», 1957, № 4.
6.Г. И. Покровский, А. А. Черниговский. Использование ра
диоактивных изотопов для изучения взрывов в горном деле. Сборник до кладов на Всесоюзной конференции Тю мирному использованию радиоактив ных и стабильных изотопов в народном хозяйстве, книга «Полезные иско паемые», АН СССР, 1958.
7. |
Технический |
отчет |
№ 788 «Изучение результатов взрыва зарядов |
весом |
1, 10 и 1000 |
тонн». |
Министерство строительства РСФСР, «Союзвзрыв |
пром», 1958.
8.Е. Г. Давыдова, С. А. Давыдов. Изучение взрывания пере валов при малых и больших ЛН£. Технический отчет № 593, ПЗУ, «Союз взрывпром», М., 1953.
9.П. С. Д а н ч е в, М. К. Тер метчиков. Отчет по теме «Исследо
вание влияния |
глубины заложения заряда и показателя действия взрыва |
на параметры |
воронки, скорость движения и дальность выброса грунта. |
АН Киргизской |
ССР, Фрунзе, 1956. |
10.Альбом по массовым взрывам на открытых разработках. ПЗУ «Союзвзрывпром», 1958.
11.А. Ф. Беляев. О расчете зарядов при взрыве на выброс. «Горный журнал», 1957, № 10.
12.Л. И. Седов. Теория подобия и размерности в механике. Госу дарственное издательство технико-теоретической литературы. 1958.
13.Е. И. Шемякин. О расширении газовой полости в несжимаемой упруго-пластической среде. Доклады совещания 16—20 февраля 1959 г. Сборник № 3 АН СССР (Сибирское отделение). Новосибирск, 1959.
14.В. И. Родионов, А. И. Ромашов. О механизме выброса грун та. Доклады совещания 16—20 февраля 1959 г. Сборник № 6 АН СССР
(Сибирское отделение). Новосибирск, 1959.
15.В. И. Родионов, А. Н. Ромашов, А. П. Сухотин. Взрыв в
грунте. Доклады совещания 16—20 февраля 1959 г. Сборник № 2 АН СССР
(Сибирское отделение). Новосибирск, 1959.
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стр. |
|
Массовые взрывы |
на |
выброс |
в современных |
условиях ..... |
3 |
|||||||
Расчет некоторых параметров взрыва на выброс при малых и |
боль |
|
||||||||||
|
ших л. н. с............................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
1. |
Особенности |
взрыва на-выброс при больших |
л. н. с. . |
|
— |
||||||
|
2. |
Расчет зарядов выброса и начальной скорости разлета |
грунта |
7 |
||||||||
|
3. |
Расчет |
размеров |
воронки................................................................... |
|
|
|
22 |
||||
|
4. |
Расход |
ВВ |
и коэффициент • |
полезного действия при |
взрыве |
|
|||||
|
|
на выброс.................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
25 |
||
|
5. |
Определение |
дальности |
разлета |
грунта....................................... |
|
|
28 |
||||
|
6. |
Определение |
толщины |
навала............................................................ |
|
|
|
32 |
||||
|
7. |
Переход |
от |
сосредоточенных |
к удлиненным |
зарядам |
. |
36 |
||||
О |
расположении |
крупных |
зарядов |
в |
породе............................................... |
|
|
37 |
||||
К |
расчету сейсмического действия |
взрыва..................................................... |
|
|
39 |
|||||||
Покровский Георгий Иосифович, Черниговский Александр Анатольевич
Расчет зарядов при массовых взрывах на выброс
Отв. редактор Д. 3. |
Дидковский |
|
Редактор издательства А. М. Кауфман |
|||
Техн, редактор В. В. Галанова |
Корректор |
Л. С. Любимова |
|
|
||
Сдано в набор 17/Х |
1959 г. Подписано в |
печать 20/1 |
i960 |
г. |
Формат бум. 60x92‘/ie |
|
Печ. л. 3 |
Уч.-иэя. л 2,65 |
|
Тираж 1600 экз. |
Т-01926 |
||
Изд. № 422 |
Инд. 2/3 |
Цена 1 |
р. 30 к. |
|
Заказ № 551 |
|
Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу ■ ГОСГОРТЕХИЗДАТ
Москва, Грузинский вал, д. 35
Московская типография Госгортехлзтата. Москва, Ж-88, Южно-портовый 1-й пр., д. 17