Файл: Строительство ирригационных каналов и котлованов взрывами на выброс..pdf

ных зарядов размеры образуемого взрывом воздушного пузыря убывают в направлении волны детонации. Это связано с последо­ вательным перемещением детонационной волны от места иниции­ рования. Часть среды, непосредственно примыкающей к заряду ВВ в месте его инициирования, получает импульс энергии и начи­ нает смещаться раньше, чем среда в зоне, удаленной от места инициирования.

. На начальной стадии развития взрыва фронт ударной волны совпадает с границей, образованной взрывом воздушной полости. Фронт волны всегда развивается быстрее у места инициирования заряда ВВ. В дальнейшем в связи с разностью скоростей пере­ мещения происходит отрыв фронта волны от границвоздушной полости. Угол наклона фронта волны к оси цилиндрического за­ ряда растет быстрее угла наклона воздушной полости. Установле­ но, что угол наклона фронта волны не зависит от' линейных раз­ меров заряда по длине заряда одинаковых сред; величина постоян­ ная, определяется скоростью детонации ВВ (ивв) и скоростью распространения фронта ударной волны (D):

''-'ВВ

Процесс формирования полости протекает значительно медлен­ нее. Поэтому максимальный угол наклона фронта волны к оси заряда образующейся полости устанавливается к моменту окон­ чания детонации взрывного вещества, в дальнейшем в результате выравнивания давления в зарядной камере угол уменьшается. В этот период линейные размеры цилиндрического заряда влияют на конфигурацию полости, поскольку период времени, определяю­ щий процесс выравнивания давления в камере, растет с увеличе­ нием линейных размеров заряда. Следовательно, для более быст­ рого выравнивания давления в газовой полости целесообразно многократное инициирование удлиненного заряда. Поэтому были опробованы взрывания горизонтальных зарядов при инициирова­ нии его с противоположных сторон (рис. 1). Фотограмма процесса показывает, что в начальный момент размеры газовых пузырей убывают в противоположном от места инициирования направле­ нии. По мере развития процесса происходит встреча волн дето­ нации, слияние газовых пузырей и выравнивание диаметра по* лости.

Таким образом, можно считать, что многоточечное иницииро­ вание линейного заряда позволит получить равномерный взрывной импульс в окружающей заряд среде. Влияние места инициирова­ ния на характер распространения ударной волны и развития воз­ душной полости изучено Р. Коулом (16] и теоретически обосновано другими исследователями. Имеющиеся данные находятся в полном соответствии с полученными результатами при сверхвысокоекоростной фоторегистрации и при взрывании горизонтальных заря­ дов1^ аммонита, тротила, зерногранулита и игданита в условиях

Каховской оросительной системы. При длине заряда 40 м и расхо-

У">

20

де ВВ 20 кг/м последовательно уменьшалось сечение выемки по направлению детонационной волны: при одностороннем иницииро­ вании на 15—20%, при двухстороннем инициировании на 5—10%. Отсюда вытекает, что при небольшом удельном расходе ВВ необ­ ходимо длину одновременно взрываемых участков ограничивать и инициирование зарядов большой длины осуществлять в несколь­ ких местах.

Спаренные заряды были расположены в опытах в горизонталь­ ной и вертикальной плоскостях (рис. 2 и 3). Результаты фоторе­ гистрации показывают, что выработки большого сечения в сжи­ маемых средах целесообразно создавать посредством взрыва спа­ ренных удлиненных зарядов (в пределах соответствующих расстояний между зарядами), в этом случае прослеживаются не­ которые особенности, связанные с взаимодей'ствием ударных волн. Свободно распространяясь от двух источников взрыва, ударные

значительное (рис. 2). Образовавшиеся при отражении от прегра­ ды волны движутся навстречу друг другу и, встречаясь, создают «стоячую волну» в центре между зарядами (если инициирование осуществлялось одновременно). Стоячая волна, в свою очередь, препятствует симметричному расширению газового пузыря, то есть слиянию двух полостей в одну. Лишь после затухания «стоя­ чей волны» процесс развития и слияния полостей выравнивается. Естественно, что чем меньше расстояние между зарядами, тем раньше образуется и рассеивается стоячая волна.

Таким образом, при одновременном детонировании зарядов на окончательном результате взрыва сказывается взаимодействие скоростных полей газовых полостей. Поэтому мы считаем, что для более рационального использования взрыва двух зарядов необхо­ димо применять замедленное взрывание, при котором второй за­ ряд инициируется после детонирования первого через промежуток меньший, чем время расширения газовой полости до максималиных размеров. В этом случае, как и при замедленном инициирова­ нии горизонтального заряда с двух сторон, уменьшается непроиз­ водительное взаимодействие скоростных полей развивающихся полостей и достигается последовательная передача взрывного им­ пульса среде.

Данное утверждение согласуется с результатами опытных взрывов. Максимальная площадь поперечного сечения, получен­ ная в результате одновременного взрыва двух параллельных удли­ ненных зарядов массой 4 кг на 1 м, составляла 3,1 м2. Короткоза­ медленное взрывание этих зарядов обеспечило увеличение площа­ ди выемки на 30%.

Моделирование в грунте. Для изучения развития процесса взрыва (переход полости в выемку выброса) использовали грун­ товую массу. Грунт засыпали в металлический бокс (размер бокса 500X500X500 мм). Передняя стенка бокса была изготовлена из

24

бронестекла толщиной 100 мм. Заряды детонирующего шпура длиной 600 мм закладывали параллельно свободной поверхности грунта на расстоянии 25 мм от стекла. Глубина заложения заряда изменялась от 0 до 120 мм. Во избежание влияния инициирующе­ го заряда на процесс выброса удлиненный заряд инициировали

вне бокса.

Взрывной процесс регистрировали скоростными кинокамерами СКС-1 М и «Конвас». Кинокамеры устанавливали в 3—4 мот бок­ са. Регистрация быстропроисходящих процессов взрыва требует синхронизации съемки со снимаемым процессом. Основное требо­ вание при этом — обеспечение точно заданного интервала времени между началом включения камеры и началом снимаемого про­ цесса с учетом разгона скорости аппарата до постоянной. В опы­ тах синхронизация процесса обеспечивалась специально разрабо­ танной схемой (рис. 4).

2Ьв

При фотографировании для определения скорости и парамет­ ров процесса по периферии к бронестеклу была приклеена линейка с черно-белыми делениями через 2 см. Для большей наглядности грунт перед стеклом пересыпали тонким слоем каолина или але­ бастра.

Главной задачей опытов являлось установление качественных закономерностей, характеризующих взрывной процесс образова­ ния выемки при различной глубине заложения заряда, посколь­ ку данный фактор при всех прочих равных условиях существенно влияет на распределение энергии взрыва при перемещении грунта.

Из полученных кинограмм следует, что при взрыве накладного удлиненного заряда происходит удар продуктов взрывчатого раз­

25

ложения, в результате чего грунт на небольшую глубину уплот­ няется и частично разбрасывается в стороны от заряда, на по­ верхности образуется выемка незначительных размеров. Основная же энергия взрывчатого разложения уносится в атмосферу. При достаточном заглублении заряда от поверхности энергии взрыва в основном расходуется на выброс и пластическую деформацию среды. Причем скорость выброса определяет размеры выемки.

Рассмотрим подробней результаты взрывов, дающих наиболь­ ший объем выброшенного грунта на единицу массы заряда.

Заряд заложен на глубине 20 г3 от поверхности. Через 1,45 мс после инициирования заряда становится заметным движение сво­ бодной поверхности грунта — она приобретает над зарядом форму полуцилиндра. Затем увеличивается поднимающийся объем с по­ вышением скорости подъема свода. В это же время (через 3 мс с момента взрыва) слоистую поверхность грунта, прилегающую к бронестеклу, разрывают газы. Становится заметным движение среды, прилегающей к бронестеклу,— искривляются горизонталь­ ные слои в сторону свободной поверхности и вниз от заряда. Свод

движения частиц грунта — 27 мс.

В последующую фазу взрыва происходит полный выброс грун­ та в районе заложения заряда, образование раскрытой полости и уплотнение нижележащих слоев грунта (рис. 5).

При взрыве удлиненного заряда, заглубленного на 30 г3 от по­ верхности, выгибание слоев грунта, примыкающего к заряду инициирования, становится заметным через 2,5 с. В дальнейшем наблюдаются выгибание слоев по длине заряда и прорыв газов к бронестеклу. Свод грунта над газовым пузырем увеличивается, в то время как в зоне ниже заряда заметно уменьшается толщина слоя вследствие уплотнения грунта. С некоторого момента прекра­ щается уплотнение нижележащих слоев, а движение среды про­ должает развиваться только в верхней части со скоростью 12,5 м/с. Достигнув максимального значения, свод грунта разру­ шается. При этом скорость выброса увеличивается до максималь­ ной — 13 м/с, после чего начинает уменьшаться.

Заключительный этап взрывного процесса — разлет отдельных кусков грунта. На рисунке 6 показано сечение образовавшейся выемки. В некоторых опытах в начальный момент взрыва на кино­ пленке отмечается над поверхностью грунта посветлеиие. Это, ло-впдимому, объясняется действием взрывной волны на поверх­ ность. Под влиянием волны сжатия мельчайшие частицы грунта отрываются от поверхности. Так, при взрыве заряда на глубине 40 г3 в начальный момент взрыва отрываются пылевидные частич­ ки, заметное же движение среды начинается у места инициирова­ ния спустя 3 мс. Слои грунта выгибаются в равной степени вверх и вниз от заряда, пока не скажется влияние сводной поверхности.

26