Файл: Подводные и подземные взрывы сб. ст.pdf

Се й с м и ч е с к и е х а ра к тери с ти к и п о д з е м н ы х в з р ы в о в , ч . i 301

ной глубине заложения зарядов. Эта кривая иллюстри­ рует результат, полученный путем применения закона геометрического подобия к функции ядерного сейсмиче­ ского источника, так как из уравнения (14) следует, что

Рис. 5. Теоретические показатели степени при энергии заряда для постоянной глубины взрывов.

По оси абсцисс: период в секундах; по оси ординат: показатель степени при энергии заряда для заданной глубины. Обозначения те же, что и на рис. 4.

Условия расчета: Л=2300 фут, №=200 кт, остальные параметры те же, что и на рис. 3.

упругий радиус на постоянной глубине в дайной среде просто пропорционален корню кубическому из заряда. На этом рисунке снова приведены (пунктирная ли­ ния) статистические экспериментальные значения экспо­ нент, чтобы продемонстрировать непригодность подобия

по корню кубическому для функции ядериого сейсмичес­ кого источника, не зависящей от глубины заложения. На рис. 6 приведены показатели степени при глубине зало­ жения в функции периода для взрывов заданной мощно­ сти. Этот рисунок показывает, что спектр ожидаемого

сейсмического сигнала сдвигается в область коротких периодов при увеличении глубины взрыва.

Следующее применение схемы подобия относится к согласованию наблюденных сейсмических спектров при взрывах на необычных глубинах заложения. В табл. 1 перечислены взрывы, которые были использованы для анализа, и приведены наиболее существенные парамет­ ры отдельных источников.

В первом примере сравниваются спектры маломощ­ ного заглубленного взрыва (взрыв «А»), измеренные на станции в Лас-Вегасе, со спектрами сверхмощного взры-

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВЗРЫВОВ. Ч. I- 303

около 400 футов, наблюденными на той же станции. На рис. 7 показаны экспериментально измеренные спектры взрыва «А», взрыва «Грилей» и результат аналитиче­ ского приведения взрыва «А» к взрыву «Грилей». Этот результат отчетливо демонстрирует эффект приведения к одному заряду взрывов, произведенных по существу на одинаковой глубине. С увеличением энергии заряда наблюдается сдвиг максимума энергии в область боль­ ших периодов, и, как это видно из приведенного ри­ сунка, наблюдаемое изменение спектрального состава хорошо объясняется при помощи предложенной теоре­ тической модели.

В следующем примере сравниваются наблюденный сейсмический спектр глубокого взрыва «Газбагги» из программы «Плаушер» и предсказанный спектр взрыва того же заряда в Неваде на нормальной глубине. На рис. 8 представлены наблюденный спектр «Газбагги», предсказанный спектр взрыва той же мощности на по­ лигоне в Неваде с приведенной глубиной заложения 400

иприведенный к условиям «Газбагги» спектр стандарт­ ного взрыва в Неваде. Можно видеть, что наблюденный

итеоретически приведенный спектр находятся в хоро­ шем соответствии и оба указывают на сдвиг спектраль­ ного состава в область коротких периодов при переходе

Рис. 8. Сравнение прогнозируемых спектров и спектра «Газбагги» на расстоянии 80 км.

Условия расчета для взрыва в Неваде; №'=26 кт; /7=400 фут/кт'/з; /! = ця4 фут- с=3,5 км/с; Р=2,0 г/см1; v=0,30; * = I,5 ; P„s = l,5P0ft; rf=0,6; r c=132 фут. “

Условия расчета для взрыва «Газбагги»; )Г=26 кт; й=1432 фут/кт'/s- Л =4540 фут' с=4,75 км/с; р=2,5 г/см’; v=0,25; ft=2,4; P 0s= l, 5 0b; d = l,0 ; r j = 80 фут. '

Р и с. 9. Сравнение наблюденного спектра «Кабриолет» со спектрами «Книккербоккер» и «Рекс», теоретически приведенными к эквива­ лентным со взрывом «Кабриолет» физическим параметрам, но отли­ чающимися камуфлегной глубиной заложения {Гг = 400). Станция

SE-6 в Лас-Вегасе (горизонтальная компонента).

По осям те же величины, что и на рис. 7.

/ —взрыв «Кииккербоккер», теоретически приведенный к камуфлетному взрыву ^Кабриолет»; 2 — взрыв «Рекс», теоретически приведенный к камуфлетному взрыву «Кабриолет»; 3 —взрыв «Кабриолет».

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВЗРЫВОВ. Ч. I 307

к необычно большим глубинам заложения. Эта интер­ претация была недавно еще раз подтверждена экспери­ ментальными данными по взрыву «Рулисон», произве­ денному также на большой глубине [5].

Другое интересное применение относится к прогнозу сейсмических спектров ядерных взрывов на выброс. На рис. 9 показаны результаты теоретического приведения наблюденных спектров при камуфлетных взрывах «Книккербоккер» и «Рекс» к мощности взрыва на выброс «Кабриолет» в предположении, что «Кабриолет» был про­ изведен на нормальной приведенной глубине 400. Отме­ тим, что эти два приведенных спектра практически сов­ падают и что они сильно отличаются от наблюденного спектра взрыва «Кабриолет». Дальнейшее приведение наблюденного спектра «Книккербоккер» к действитель­ ной глубине взрыва «Кабриолет» приводит к хорошему соответствию приведенного и экспериментального спект­ ров на периодах менее приблизительно 1 с. На длинно­ периодном конце спектра различия возрастают, как это и можно было бы ожидать в соответствии с общим ха­ рактером поведения показателей степени при глубине, показанных на рис. 5.

Представляется вероятным, что этот эффект на длин­ ных периодах обусловлен прорывом полости на поверх­ ность при взрыве на выброс, вызывающим уменьшение члена с затуханием в выражении для давления. Грубо мы учитываем это сложное явление путем уменьшения предсказываемого конечного радиуса полости, вводя множитель 3/4 для взрывов на выброс. Результирую­ щий приведенный спектр «Книккербоккера» показан на рис. 10, на котором можно видеть его хорошее согласие с наблюденным спектром взрыва «Кабриолет». Та же ме­ тодика применялась для приведения наблюденного спек­ тра взрыва «Рекс» к заряду и глубине взрыва на вы­ брос «Шумер»; соответствующие результаты приведены на рис. 11. Эти примеры показывают большое значение параметра глубины заложения в формировании сейсми­ ческого спектра взрывов, которые проводились на не­

Рис. 10. Сравнение спектров «Кабриолет», «Книккербоккер» и приве­ денного спектра «Книккербоккер» на станции Аламо (горизонталь­ ная компонента).

По осям те же величины, что и на рис. 7.

1— взрыв «Книккербоккер»; 2—приведенный взрыв «Книккербоккер»; 3 —взрыв «Кабриолет».

Условия расчета взрыва «Книккербоккер» (риолит): с=3,0 км/с; р=2,0 г/см3; v=0,25; *=2,0.

Условия расчета взрыва «Кабриолет» (риолит): с=3,5 км/с; р—2,4 г/см'; v=0,25;

*=2.0.

Рис. 11. Сравнение спектров «Шунер», «Рекс» и приведенного «Рекс» на станции SE-6 в Лас-Вегасе (горизонтальная компонента).

производится с использованием асимптотических значе­ ний показателей степеней в коротко- и длиннопериодной областях спектра. Таким образом, при взрывах в одина­ ковых средах максимальные смещения определяются по низкочастотному пределу уравнения подобия (10):

или с учетом уравнений (14) и (18)

Таким же образом при взрывах в одинаковых средах максимальное ускорение определяется по высокочастот­ ному пределу уравнения (10):

равными 0,76 для максимальных смещений и 0,53 для максимальных ускорений. Эти значения следует сопо­ ставлять с показателями степени, статистически опреде­ ленными Мёрфи и Лахоудом [10] на примере 99 взрывов. Эти авторы нашли, что значения показателей степени при энергии заряда для максимальных смещений находятся между 0,76 и 0,85 и для максимальных ускорений — между 0,61 и 0,66.

Эти статистически определенные значения показа­ телей степени для максимального движения получены главным образом для взрывов на постоянной приве­ денной глубине, равной приблизительно 400. Так же как и в случае со спектральными данными, использова­ ние этих показателен степени может привести к значи­