Теория горения и взрыва поражающие факторы действия взрыва. Лабораторный практикум

В данном случае пьезодатчики разворачиваются на 180° и полезный сигнал приходит на первый и второй входы предварительного усилителя в противофазе, а наведенные сигналы помех – в фазе.

Впредварительном усилителе происходит вычитание входных сигналов. Таким образом, полезный сигнал усиливается, а сигнал помехи вычитается. Измерительный тракт должен обладать равномерной частотной характеристикой и широким динамическим диапазоном.

Внекоторых случаях важны возможность автономного питания и наличие нескольких скоростей записи. Анализ может включать в себя преобразование частоты или времени первоначально записанного сигнала посредством изменения скорости воспроизведения. Запись низких частот возможна с помощью их модуляции более высокими частотами. Измеренная величина может быть преобразована в цифровую форму в аналогово-цифровом преобразователе для дальнейшей обработки на компьютере.

Рассмотрим пример записи УВВ ружейного выстрела, проведенной с помощью аппаратуры фирмы «Брюль и Къер».

Рис. 1.2. Блок-схема входного устройства:

1, 2 – пьезодатчики; 3 – вычитающий предварительный усилитель

Запись колебаний ведется на обоих каналах двухканального магнитофона. Один из каналов содержит фильтр верхних частот и дополнительный усилитель (рис. 1.3). Основной принцип такой установки заключается в «разделении» частотного спектра импульса на две области; таким образом, имеется более широкий динамический диапазон для проведения частотного анализа записанных данных измерений, чем это было бы при записи на одной дорожке. Точное значение частоты среза фильтра обычно будет зависеть от ожидаемой длительности импульса и конечной цели использования записываемых данных.

Применение специального микрофона необходимо для реализации очень низкочастотной характеристики измерительной системы.

11

В случае же измерительной системы, приведенной на рис. 1.3, имеется обычный конденсаторный микрофон фирмы «Брюль и Къер». Предусилитель, использованный в этой системе, основан на принципе модулированной несущей частоты и состоит из главного блока и блока управления.

Любая разница давления, создаваемая на мембране микрофона, преобразуется в изменение емкости и детектируется на частотномодулированном детекторе, содержащемся в главном блоке. Несущая частота частотно-модулированной системы – 10 МГц, причем полная система имеет динамический диапазон в 85 дБ. В отличие от большинства обычных измерительных систем, демодулированный выходной сигнал от главного блока дает возможность применять относительно длинные соединяющие кабели между главным блоком и блоком управления. Последний­ содержит источник питания и выходной усилитель.

Рис. 1.3. Аппаратура для измерения импульсов УВВ

1.3.Порядок выполнения работы

Впервой серии экспериментов изучается влияние энергии и расстояния до взрыва на уровень движения УВВ.

Взрыв без забойки осуществляется на расстоянии 0,6 и 4 м от датчика регистратора УВВ. Блок-схема измерения представлена на рис. 1.4. Измеряется давление в двух точках.

Во второй серии экспериментов изучается влияние забойки на уровень давления УВВ. Взрыв происходит в среде пластилина на расстоянии 0,6 м и 4 м от датчика регистратора с энергией 50 и 100 Дж.

Результаты измерений заносятся в табл. 1.1.

12

Рис. 1.4. Блок-схема измерения ударной воздушной волны (УВВ): 1 – регистратор УВВ; 2, 3 – расположение датчика УВВ (первое и второе измерение); 4 – имитация взрыва открытого заряда:

5 – имитация взрыва заряда с забойкой; r1, r2 – расстояние от взрыва до датчика УВВ

Построить графики зависимостей Р0 = F(r); Рз = F(r); Р0 = F(Q);

Рз = F(Q) (рис. 1.5).

13

Рис. 1.5. Графики зависимостей Р0 = F(r); Рз = F(r); Р0 = F(Q);

Рз = F(Q)

Сделать вывод: на сколько процентов изменяется давление УВВ в зависимости от расстояния и наличия забойки.

14

Лабораторная работа 2

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВА И РАССТОЯНИЯ НА УРОВЕНЬ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

2.1. Цель работы

Установление закономерностей изменения скоростей колебаний окружающей среды в зависимости от энергии взрыва и расстояния до него.

2.2. Теоретические основы

Допустимые скорости колебаний грунта в зависимости от классов на конкретные здания и сооружения приведены в табл. 2.1. При многократном воздействии вследствие накопления деформаций необходимо величины, приведенные в табл. 2.1, уменьшить.

При сложных условиях воздействия взрыва на важные объекты необходим детальный подход с использованием конкретных характеристик объекта, замеров многоканальной аппаратурой и статистических данных.

Одной из целей сейсмобезопасного взрывания является предотвращение остаточных деформаций в массивах откосов и склонах сыпучих пород. Величина деформации в массиве определяется отношением максимальной скорости смещения грунта к скорости распространения фронта волны, т.е.

ε = V ,

Сп

где V – скорость смещения грунта; Сп – скорость продольной волны.

Откосы должны сохранять устойчивость в течение длительного времени, поэтому в районе предполагаемой плоскости скольжения откоса должны быть исключены места накопления остаточных деформаций.

Вместе с тем на границах сейсмического очага взрыва зарегистрированы деформации ε = 0,00016, поэтому безопасное взрывание будет иметь место при V = 0,0001Сп.

15

Таблица 2.1

Допустимые скорости колебания грунта

16

Для застывающего бетона критическая скорость сейсмического воздействия Vкр, определяется по формуле

Vкр = σ15сж ,

где σсж – предел прочности на сжатие (определяется из характеристик упрочнения бетона при его твердении).

Возможен следующий подход при расчете мощности заряда и безопасных расстояний.

Одновременно взрываемый заряд Q (кг) определяется по формуле

Q= V h R3 ,

K

где V – допустимая скорость колебания грунта, см/с; K – коэффициент сейсмического действия; R – расстояние от максимального заряда до объекта, м; h = 2 для ближней зоны и увеличивается при увеличении расстояния.

Допустимая скорость V определяется путем обследования охраняемого объекта, исходя из горно-геологических условий и установления бальности воздействия на объект.

Коэффициент K определяется, исходя из конкретных замеров скорости при известных Q и R. Задаваясь допустимы значением V, составляется таблица допустимых значений одновременно взрываемой массы заряда Q в зависимости от расстояния до охраняемого объекта. Затем необходимо провести корректировку получаемых значений Q, исходя из конкретных замеров воздействия сейсмической и ударной воздушных волн, так как при их наложении возможно увеличение колебаний.

При короткозамедленном взрывании масса заряда рассчитывается по формуле

Q= BV h R3 ,

K

взрывного импульса, а частотный спектр сейсмического воздействия

17

смещается в низкочастотную область, где ужесточается верхнее допустимое значение скорости колебаний. Поэтому при увеличении коэффициента В необходимо уменьшать значение допустимой скорости V, тогда увеличение заряда будет не столь существенно.

2.3.Порядок выполнения работы

Впервой серии экспериментов изучается влияние расстояния от взрыва при энергии взрыва 100 и 50 Дж. Измерение скоростей сейсмических колебаний осуществляются регистратором на расстоянии 0,5, 1,0, 1,25 м. Блок-схема измерений представлена на рис. 2.1.

1

Рис. 2.1. Блок-схема измерения сейсмического действия взрыва: 1 – сейсмический регистратор; 2 – плита; 3, 4 – расположение сейсмического датчика (первое и второе измерения); 5 – имитация взрыва углубленного заряда; r1, r2, r3 го– расстояниедатчика от взрыва до сейсмическо-

Во второй серии экспериментов изучается влияние энергии взрыва

100 Дж и 50 Дж на расстоянии 0,5, 1,0, 1,25 м.

Результаты экспериментов заносятся в табл. 2.2.

18

V – измеренная скорость сейсмических колебаний, см/с.

Подсчитать и выразить в процентах отношения V1 ; V2 ; V3 ; V2 ;

V2* ; V3 ; V3* . V1* V2* V3* V1

V1* V1 V1*

Построить графики зависимостей V = f (r), V1,2,3 = f (Q), V* = f (r) (рис. 2.2).

Сделать вывод: на сколько процентов изменяется скорость V в зависимости от расстояния и энергии взрыва.

19

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Какое количество взрывчатых материалов применяется для производства взрывных работ в течение года в России?

2.Какая численность исполнителей взрывных работ в России?

3.Как называются отечественные средства неэлектрического инициирования и зарубежные?

4.От каких факторов зависит точность выполнения интервалов замедления у детонаторов?

5.По какому из трех параметров (смещению частиц грунта, скорости смещения или ускорению) оценивается величина сейсмического воздействия от взрывных работ на окружающую среду?

6.Какие типы волн согласно теории распространения упругих волн возникают в массиве пород от взрывных работ?

7.От каких параметров пород зависит скорость распространения упругих волн?

8.Какие четыре стадии воздействия продуктов детонации на горную породу выделены Г.И. Покровским при камуфлетном действии взрыва на скальный массив?

9.Как можно представить с помощью линейных операторов массив горных пород, в котором взаимодействуют сейсмические волны от взрывов?

10.Что выражает преобразование Фурье сейсмического процесса во времени?

11.Для чего нужно знать частотные характеристики охраняемых объектов?

12.Для чего нужно знать, каким испытательным воздействиям подвергается электронная техника?

13.Как определяется сейсмическая энергия, если длительность сейсмического воздействия меньше периода собственных колебаний охраняемого объекта?

14.Какие процессы происходят в охраняемом объекте, если длительность сейсмического воздействия больше периода собственных колебаний охраняемого объекта?

15.Как экспериментально определить частотную характеристику охраняемого объекта?

16.Как связано число степеней свободы охраняемого объекта с количеством его резонансных частот?

17.Какие виды колебаний могут возникать в конструкциях подвергнутых сейсмическим воздействиям?

20