S&T (Super Tehnology)

Радиальные трещины зарождаются от растягивающих тангенциальных напряжений, действующих во взрывной волне, а кольцевые трещины возникают от радиальных растягивающих напряжений, которые приурочены к волне разгрузки, следующей за взрывной волной. Следовательно, область (радиус) распространения радиальных и кольцевых трещин предопределяется уровнем растягивающих напряжений и прочностью пород на растяжение. Эти важные положения следует учитывать при разработке расчетной схемы разрушения массива при камуфлетном взрыве заряда ВВ.

Динамическая фаза взрыва весьма кратковременна, и самое главное - она чрезвычайно быстро затухает. Как показывают проведенные нами оценки функции напряжений у(г), полученные из теоретических решений, амплитуда динамических радиальных и тангенциальных напряжений падает при удалении от заряда по экспоненциальному закону.

Чтобы оценить скорость затухания волны напряжений в породе, сделаем предварительные расчеты взрыва камуфлетного заряда в горном массиве, сложенном аргиллитами, у которых Е =104 МПа;

у=0,2, р =2,6*10 кг/м . На рис.1 показаны результаты расчета степени затухания В = е~а волны напряжений по мере ее удаления от сферической взрывной полости радиуса г0=0,1 м.

График свидетельствует о резком снижении динамической составляющей волны напряжений по мере удаления от заряда. Уже на расстоянии 3-4 радиусов заряда напряжения снижаются в 10-20 раз и, по сути, ими можно пренебречь, т.к. их уровень оказывается в пределах ошибки производимых численных оценок. Следует отметить, что полученная зависимость достаточно устойчива и мало меняется даже при значительном варьировании входящих в расчет параметров - механических свойств пород и радиуса заряда, что подтверждает общий характер полученной закономерности.

Степень затухания Б волны напряжений в зависимости от относительного радиуса ее распространения

Исходя из выполненного анализа, можно утверждать, что динамическая фаза взрыва не играет определяющую роль при взрыве заряда на выброс, а производит предварительное механическое воздействие на массив, увеличивая эффективный радиус взрывной полости и создавая начальные системы радиальных и кольцевых трещин в пределах 3-4 радиусов заряда. Такого же характера закономерность действует и при взрыве цилиндрического заряда.

Например, если заряд с эффективным радиусом 0,1 м действует на глубине 2 м, то диаметр зоны, где будет заметна динамическая фаза взрыва, ограничивается размером 0,6-0,8 м. Основная работа заряда вблизи свободной поверхности по выбросу породы выполняется. Во второй, условно назовем ее статической, фазе действия взрыва, где главная роль принадлежит газообразным продуктам взрыва. Следует обратить внимание на то, что утверждения, вытекающие из теоретических решений и анализа динамической фазы механического действия взрыва, противоречат известной концепции объяснения разрушения пород главным образом за счет упругих волн напряжений, когда одним из важнейших факторов считается акустическая жесткость породы.

Таким образом, для решения задачи о механической работе заряда выброса главное внимание следует уделить расчету воздействия на горные породы статического давления газообразных продуктов взрыва, которые производят разрушение и выброс пород с образованием характерной воронки, для сферического заряда - конусообразной, а для цилиндрического - пирамидальной формы. В данном исследовании оставим без детального рассмотрения начальные процессы формирования взрывной полости и определение начального давления ГПВ, считая их заданными.

Сосредоточимся на обосновании расчетной схемы задачи о взрыве заряда на выброс, считая, что нам известны на глубине W от свободной поверхности радиус взрывной полости г0 и давление газов в ней р0 . Эти начальные данные для расчета заряда выброса следует найти из решения задачи о механическом действии камуфлетного взрыва, что выходит за рамки данной работы.

В качестве предварительных ориентиров, полученных из анализа задачи о камуфлетном взрыве, можно принять следующие положения: