Действие подземного взрыва

Горные породы и грунты способны выдерживать большие напряжения сжатия. Однако, при сравнительно небольших сдвиговых или растягивающих нагрузках в породах наблюдаются разрывы сплошности с образованием микро – или макротрещин.

Взрыв на выброс.

Если подземный взрыв осуществляется на сравнительно малой глубине, то волны напряжения сжатия достигая дневной поверхности отражаются от неё и в глубь породы распространяются волны напряжения растяжения. То есть возникает волновая картина, аналогичная отражению подводной ударной волны от границы вода – воздух. Волны напряжения растяжения имеют амплитуду того же порядка, что и амплитуды прямых волн напряжения сжатия. Вследствие этого обширная зона над подземным взрывом становится зоной разрушения. При недостаточном заглублении заряда ВВ происходит выброс грунта с образованием воронки. Схема образующейся воронки представлена на рис. №2.9

Отношение радиуса воронки R_в к её глубине W называется показателем Горна или показателем действия взрыва.

(2.40)

Воронка с n=1 называется воронкой нормального выброса. Соответственно При и воронка соответствует усиленному или ослабленному выбросу. Расчёты, как правило, выполняются для воронки нормального выброса. Объём такой воронки V равен

V= , (2.41)

Массу заряда для получения воронки нормального выброса и заданного объёма рассчитывают по формуле

W³ (2.42)

Где - коэффициент численно равный массе заряда (в тротиловом эквиваленте), необходимого для выброса 1м³ данной породы, с учётом её прочностных характеристик. Для некоторых пород в таблице №2.7 представлены значения , полученные экспериментальным путём.

Таблица №2.7

Название породы, грунта.	, кг./м3
Песок, грунт с растительностью	0,95
Глина, гравий	1,1
Известняк , песчаник	1.5
Доломит,мрамор	1,6
Гранит крупнозернистый	1,7- 1,8
Базальт	2,2

Для тротила в безразмерных координатах и воронок усиленного или ослабленного выброса применяется формула Борескова, которая может быть записана в виде

, (2.43)

где = 0,4 +0,6n³ .

Следует учитывать, что при взрыве на выброс видимая глубина воронки за счёт обратного падения в неё разрушенного грунта оказывается значительно меньшей и может быть определена по формуле

, (2.44)

где - видимая глубина воронки (см. рис.№ 2.9), - глубина заложения воронки

Сейсмовзрывное воздействие

В средней и дальней зонах подземного взрыва ( ) проявляются особенности распространения волны сжатия в породах. Теперь волна максимальных напряжений сжатия перемещается со скоростью меньшей скорости звука. Это в свою очередь является причиной деформации эпюры волны в фазе сжатия. Фронт волны разрушается, сменяясь постепенным нарастанием напряжений в породе. Область наибольших напряжений отстаёт от начала вступления волны нагрузки. Однако и в этом диапазоне расстояний пользуются термином «фронт волны» понимая под этим огибающую поверхность начальных возмущений волны сжатия. Скорость распространения такого фронта равна скорости распространения продольной волны в породе:

, (2.45)

где и -упругие постоянные Ламе; -плотность.

В дальней зоне основной практический интерес представляют скорости движения грунта у поверхности. Максимальное значение их рассчитывается по формуле М.А.Садовского

, (2.46)

где - функция показателя Горна;

- удельная масса ВВ,кг/см³ ;

- приведённое расстояние.

Показатель Горна n может быть определён из зависимости

(2.47)

Комплексная функция показателя Горна аппроксимируется при различных значениях n следующими зависимостями

= (2.48)

Множитель m в формуле (2.47) согласно Г.И.Покровскому может быть выражен через категорию прочности породы N

m =0,80+0,085N,

где N – категория прочности породы, которая варьирует в диапазоне от 1до 16.

Для тротила с плотностью 1600 кг/м³ формула Садовского принимает вид

Согласно данным США величина ускорения частиц грунта у свободной поверхности может быть рассчитана по формле

, (2.49)

где - ускорение ,отнесённое к ускорению силы тяжести ;

- радиус заряда в м;

-плотность грунта в кг/м^{3 .}

Значения F и k приведены в таблицах

Таблица№2.8

Вид грунта	kсредний Па	amin м/c	amax м/c	кг/м3
лёсс				1600-1800
Илистая глина				1700-1900
Ненасыщенная глина
Насыщенная глина				2000-2300

Таблица №2.9

Глубина Заложения заряда
Значение F	0,20	0.46	0,67	0,86	0.96