Файл: Кушнарев Д.М. Использование энергии взрыва в строительстве.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 147
Скачиваний: 0
Чувствительность определяют по формуле |
|
|
5, = |
1 , 9 7 8 - ^ Ь , |
(IV.47) |
где М/?—статический момент маятника без груза |
в г-см; |
|
7\—период собственных колебаний маятника без груза |
||
в сек; |
|
|
I — сила тока в ма; |
|
|
Ѳ0 —угол отклонения |
маятника от положения |
равновесия |
в град. |
|
|
Статический момент маятника определяют при горизонталь но расположенных маятнике и оси вращения. Грузы-противове сы снимают. Над концом маятника располагают одну из чашек весов, которая связана шелковой нитью с маятником сейсмоприемнпка. На противоположную чашку весов накладывают гири разновесов до возвращения маятника в горизонтальное положе ние. Расстояние от конца маятника до оси вращения 106 мм. Зная величину уравновешивающей массы, можно определить статиче ский момент мятника по формуле
MR = 10,6Mt , |
(IV.48) |
||
где Mi— величина уравновешивающей массы в г. |
|
||
Достоинством индукционных датчиков является |
то, что они |
||
не требуют специальной |
настройки |
или подготовки. Недостат |
|
ком является застревание |
катушки |
прибора в зазоре из-за по |
падания металлической пыли, оставшейся на магните, или вслед ствие неисправных пружин. Ввиду больших размеров и низкого значения собственной частоты колебаний указанные датчики при годны для замеров довольно медленных колебаний (порядка ки логерц). Поэтому их применяют для замеров скоростей смещений в полигонных условиях на расстояниях более чем 40—60 ради усов заряда.
Сигналы с этих датчиков записываются на шлейфовые ос циллографы типа МПО-2, Н-105, Н-700 и др.
Наибольшее распространение получил переносной осциллог раф МПО-2, модернизированный и выпускаемый под маркой H-102. Осциллограф рассчитан на запись сигналов при 12 скоро стях движения фотопленки от 0,1 до 500 см/сек. Скорость пере ключается ступенчато. В осциллографе Н-102 установлены во семь петлевых гальванометров типа Н-135.
В настоящее время наиболее распространенным является светолучевой осциллограф Н-700, отличающийся простотой кон струкции и небольшим весом. Питание осциллографа электриче ское. Имеются три кассеты, предназначенные для записи на различных скоростях: одна для записи на фотобумагу с малыми
скоростями |
0,25—4 |
см/сек, |
вторая — со |
скоростями 16— |
250 см/сек, |
а третья |
позволяет |
записывать |
кратковременные |
133
быстропротекающие процессы со скоростью 50—800 см/сек. Имеется специальная электрофотографическая приставка для получения видимой записи, которую устанавливают на место обычной кассеты. В осциллографе имеется 14 каналов. Для ви зуального наблюдения за процессом записи предусмотрен мато вый экран с развертывающим устройством. Достоинством осцил лографа Н-700 является наличие пульта дистанционного управ
ления ПУ-001, что облегчает |
инструментальные |
замеры при |
опытных взрывах. |
|
|
Светолучевой осциллограф |
Н-105 предназначен |
для одновре |
менной регистрации световым |
лучом на фотоленте до 12 иссле |
дуемых процессов. Осциллографирование может производиться ультрафиолетовой записью на фотоленте, не требующей хими ческого проявления (па бумаге типа УФ), или фотографической записью с проявлением. Схема осциллографа предусматривает возможность полного дистанционного управления режимом ра
боты прибора. Количество каналов |
12, ширина |
фотоленты 35— |
||||
60—100—120 мм. Емкость кассеты 25 м. Длина |
оптического ры |
|||||
чага 300 мм. Предельная скорость записи |
с ртутной |
лампой на |
||||
фотобумаге типа УФ не менее 100 м/сек, на обычной |
фотобумаге |
|||||
чувствительностью 300 |
ед. с ртутной |
лампой — не |
менее |
|||
1000 м/сек, с лампой |
накаливания |
типа |
ОП6-10 — не |
менее |
50 м/сек. Отметчик времени оптико-механический с интервалами между основными отметками 2—0,2—0,02—0,002 сек. Переклю чение частоты отметок сблокировано с переключением скоростей.
Осциллограф имеет контакты для автоматического включе ния или выключения исследуемой схемы. В последнее время этот осциллограф несколько модернизирован и выпускается под мар кой Н-115.
Кроме напряжений и смещений среды, при взрывных работах измеряют деформации среды при быстропротекающих динамиче ских нагрузках. Для этой цели обычно используют проволочные тензодатчики, представляющие собой очень тонкую (около 10— 40 мкм) проволоку из константана или нихрома. Проволока об
разует внутри слоя клея плоскую тензочувствительную |
решетку |
|
в виде нескольких петель, приклеенную к тонкому листу |
бумаги |
|
или заклеенную между двумя листами бумаги. |
Под действием |
|
взрывной нагрузки сам датчик деформируется |
(растягивается) |
|
и электрическое сопротивление последнего меняется. |
|
|
Основной характеристикой применяемых материалов явля |
||
ется тензочувствительность |
|
|
М/1 |
ѵ |
' |
где R и / — сопротивление и длина тензочувствительного |
элемен |
та.
Тензочувствительность может быть представлена в виде двух слагаемых:
134
8 |
= |
5, + |
52 ; |
|
|
51 |
= |
1 + |
2u; |
|
(IV.50) |
52 |
= |
àp/p |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Al/l |
|
|
|
где u—коэффициент Пуассона, |
равный |
для |
металлов ц.= |
||
= 0,2-0,4; |
|
|
|
|
|
5Х —изменение геометрических размеров; |
|
||||
52 —-изменение электрических |
свойств |
материалов при де |
|||
формациях. |
|
|
|
|
|
Коэффициенты чувствительности проволочных |
тензодатчиков |
и допустимые отклонения их от номинала указываются заводомизготовителем, поэтому при измерении деформаций при статиче ских нагрузках тарировка тензометров обычно не требуется. При исследовании же динамических взрывных процессов тензодатчикп следует тарировать в лабораторных условиях для каждой по лученной партии. Обычно отбирают несколько тензодатчиков из партии, предварительно проверив качество их приклейки. При тарировании датчики наклеивают на тарировочную пружину или стержень из высокопрочной стали, в которых под действием нагрузки возникает равномерно распределенное относительное удлинение известной величины.
Сигнал с датчика усиливается с помощью различных тензостанций H затем фиксируется электронными или шлейфными ос циллографами. При работе с тепзодатчиками необходимо очень тщательно проверять качество наклейки тензодатчиков, точ ность градуировки приборов и т.д.
В последнее время выпускаются полупроводниковые тензодатчикн чувствительностью на два порядка больше, чем прово лочные датчики сопротивления. Применение их позволит значи тельно расширить возможность тензометрических измерений де формаций среды при импульсных взрывных нагрузках.
Регистрация импульса взрыва в мерзлых грунтах методом скоростной киносъемки
Для исследования особенностей механизма разрушения мерзлых грунтов важно знать картину процессов распространения полей напряжений, законы отражения и преломления упругих и удар ных волн. Экспериментальные исследования действия взрыва в мерзлых грунтах могут быть выполнены с помощью скоростной киносъемки в прозрачных моделях. Эта съемка позволяет одно временно фиксировать распространение волн и трещин в любой зоне, т. е. в зоне пластических и упругих деформаций без ограни чения амплитуды давления в волне. При этом фиксируются скорость распространения волны и длительность импульса.
Большой интерес представляет возможность обратного изме-
135
массива) параллельно оси заряда, отображает напряжения во взрываемом объеме.
При моделировании необходимо соблюдать для модели и на туры энергетические и геометрические критерии подобия упру гих волновых процессов, протекающих в средах при импульсных
нагрузках. |
|
|
|
|
|
|
||
Геометрическое подобие системы |
выражается |
условиями: |
||||||
|
|
- L |
= Ml; |
- і - |
= Ml-, |
|
(IV.51) |
|
|
|
h |
|
s 2 |
|
|
|
|
где |
/j и I , — соответственно |
линейные |
размеры |
натуры и мо |
||||
|
|
дели; |
|
|
|
|
|
|
Sx |
и S3 — площади натуры и модели; |
|
|
|||||
|
|
M — масштабный коэффициент; |
|
|
|
|||
|
|
/ — линейный |
масштаб. |
|
|
|
|
|
Условие энергетического подобия зарядов ВВ натуры и мо |
||||||||
дели определяется уравнением А. Ф. Беляева |
|
|
||||||
|
|
W1 |
У'Щ |
= Wt |
i^ÂFx, |
|
(IV.52) |
|
где |
Wx |
и W2— предельные значения линии наименьшего сопро |
||||||
AEL |
тивления натуры и модели; |
|
|
|||||
и A £ 2 — энергия |
заряда |
ВВ, |
приходящаяся |
на единицу |
||||
|
|
поверхности модели и натуры. |
|
|
||||
При исследованиях разрушения модели взрывом важно оп |
||||||||
ределить массовую скорость по формуле |
[4] |
|
|
|||||
|
|
|
« n „ = ^ f p t g a , |
|
|
(IV.53) |
||
где |
ып р —скорость фиксируемого |
процесса; |
|
|
||||
|
M — масштаб изображения; |
|
|
|
|
|||
|
ѵр — скорость развертки |
СФР; |
процесса |
на |
пленке. |
|||
|
а — угол наклона изображения |
|||||||
При |
исследованиях, |
проводимых в |
лабораторных условиях |
на образцах реальных сред или в полевых условиях, когда не обходимо получить общую картину процесса разрушения грун та под действием взрыва, применяют скоростные кинокамеры типа СКС.
В этих камерах пленка при съемке движется непрерывно, а оптическое изображение периодически в течение времени экспо нирования каждого последовательного кадра перемещается в ту же сторону и с той же скоростью, что и пленка. В качестве опти ческого компенсатора применяют чаще всего многогранные стек лянные призмы. В отличие от других конструкций призменный компенсатор обладает следующими преимуществами: позволяет производить съемку с продолжительным временем регистрации, имеет сменную оптику, портативный и весьма удобный в эксплу атации при сравнительно хорошем качестве изображения.
Камера СКС-1 с четырехгранной призмой (рис. 58) позволя-
137
созданы фоторегистраторы СФР-Р и ФКР-2. Этими аппаратами съемка производится на фотопленку, расположенную по дуге ок ружности вокруг вращающегося зеркала. Аппарат СФР-Р позво ляет вести съемку с частотой до 100 млн. кадров в 1 сек, а ап парат ФКР-2 — до 1,5 млрд. кадров в 1 сек.
Большой интерес представляют аппараты, в которых смеще ние растрового изображения осуществляют электронно-оптиче ские преобразователи, что позволит достичь чрезвычайно боль шие частоты киносъемки.
Исследование действия взрыва при помощи рентгеноимпульсной установки
При исследовании действия взрыва в грунтах в ближней зоне не представляется возможным разместить измерительные при боры вблизи границы раздела ВВ—среда. Оптические методы неприемлемы вследствие непрозрачности образцов, а использо вание электромагнитного метода позволяет фиксировать лишь начальную скорость смешения.
В последнее время для исследования действия взрыва в ближней зоне успешно применяется метод импульсного рентге новского просвечивания, позволяющий исследовать поведение границы ВВ—среда как с качественной, так и с количественной стороны, поскольку картина не искажается трещинообразованием и газовыми потоками. Недостатками метода являются срав нительно небольшая точность измерений, незначительное коли чество кадров и ограниченное число рентгеновских трубок. По этому для получения большого количества снимков при экспери
ментах требуется |
использовать несколько образцов. Несмотря |
на эти недостатки, |
с помощью рентгеноимпульсного просвечива |
ния выполнены многочисленные научные исследования в облас ти физики разрушения твердых сред.
Рентгенография быстропротекающих процессов позволяет измерять величины и скорости смещения границы раздела ВВ — среда, определять среднюю плотность в зоне интенсивного сжа тия, изучать распространение ударных волн в ближней зоне взры ва и др.
При количественной оценке результатов взрыва измеряют плотность среды и смещение того или иного объекта за извест ный промежуток времени. При этом определение величины сме щения более просто и однозначно по сравнению с оценкой плот ности в момент действия на среду детонационных волн.
Рентгеноимпульсная установка, созданная на основе электри ческой схемы умножения напряжения, состоит из следующих основных элементов (рис. 59): рентгеновских трубок (РТ), ге нераторов импульсного напряжения (ГИН), емкостно-индуктив- иой линии задержки пускового сигнала (ЛЗ), высоковольтного выпрямителя {ВС), системы синхронизации (БС) и пульта уп равления.
139