Действие взрыва одиночного заряда (часть 2)

При изучении действия взрыва заряда вблизи свободной поверхности большинство ученых в настоящее время полагают, что разрушение среды происходит совместным «поршневым» действием продуктов детонации и волновых процессов.
Рассмотрим элементарный объем породы ΔV на произвольном расстоянии R от сосредоточенного заряда ВВ (рис. 9.10).

При взрыве на этот объем будут действовать в радиальном направлении усилия сжатия, вызывающие напряжения σr. Под действием сил сжатия разрушение возможно лишь в ограниченной зоне, где напряжения в 10—12 раз превышают предел прочности породы на сжатие. Порода в этой зоне подвергается переизмельчению, причем энергоемкость образования этой зоны очень велика. В результате сжимаемости пород вокруг заряда элементарный объем ΔV получает возможность деформироваться в тангенциальном направлении. При этом в среде образуется первая система трещин, радиально расходящихся от заряда (рис. 9.10, а).
Когда волны сжатия достигают свободной поверхности, на границе раздела полупространства напряжения сжатия σR обращаются в нуль и проявляется лишь действие σr в результате чего в среде возникает вторая система трещин, перпендикулярных свободной поверхности (рис. 9.10, б).
На границе раздела полупространства прямая волна сжатия отражается и преобразуется в отраженную волну растяжения с центром кривизны в зеркально отраженном центре заряда (рис. 9.10, в). Объем ΔV испытывает растяжение в радиальном и сжатие в тангенциальном направлениях. Образуются кольцевые трещины, формируется воронка откола, а в породе — волна напряжений, вызывающих деформации растяжения. Так как объем ΔV получает возможность смещаться в сторону зарядной камеры, в породе образуется система кольцевых трещин — трещин разгрузки, — которыми и завершается процесс волнового разрушения породы. Волна растягивающих деформаций распространяется в породе со скоростью, равной приблизительно половине скорости звука. Развал и отбрасывание горной массы является заключительным этапом разрушения и происходит за счет «поршневого» действия расширяющихся продуктов взрыва.
При взрыве одиночного удлиненного заряда фронт волны растяжения-сжатия имеет цилиндрическую форму и механизм разрушения породы аналогичен рассмотренному.
При дроблении взрывом трещиноватых пород, трещины, которые разбивают массив на блоки (отдельности), оказывают экранирующее влияние на распространение волн сжатия-растяжения. При этом заданная степень дробления пород с уверенностью может быть достигнута лишь в непосредственной близости от заряда, в так называемой «зоне регулируемого дробления». Далее разрушение блоков носит вероятностный характер («зона мало регулируемого дробления»), а еще дальше энергии взрыва оказывается недостаточно для разрушения блоков и происходит только развал породы на блоки («зона нерегулируемого дробления»).
Особенность взрыва заряда в пластичных средах, в частности в грунтах, заключается в их способности к достаточно большим деформациям при сжатии, в результате чего образовавшиеся газы при расширении «раздвигают» стенки зарядной камеры, образуя характерную «зону вытеснения», так называемый «котел».

---