Фізичні основи дії вибуху в гірських породах

Лекція 12

Головне практичне значення при розробці скельних гірських порід мають вибухи звичайних ВР. Внаслідок надзвичайної складності та короткочасності процесів вибуху не існує всеохоплюючої теорії, що описує кількісно явище вибуху.

Сучасні напрямки в дослідженні фізики руйнування.

Механізм руйнування розглядається по трьом напрямкам:

1. Поршнева дія

2. Хвилі напружень

3. Спільна дія двох факторів. Гази + хв. напр. – найбільш виправданий механізм.

1. Динамічний удар газів не відколює породу, а зменшує опір руйнуванню статичним тиском газів. Руйнування йде від заряду до вільної поверхні. Основну роботу виконує поршнева дія газів, які руйнують та переміщують породу.

Теорія прийнятна більше для слабких порід. Із збільшенням міцності порід доля участі енергії хвилі напружень в процесі руйнування зростає в зв‘язку із зменшенням поглинаючих властивостей.

2. Тільки хвилі Нонель Ханукаєв – відбиті хвилі від поверхонь тріщин. Однак інші вважають, що відбиті хвилі у промислових умовах суттєвої ролі не відіграють. Теорія базується переважно на результатах експериментальних досліджень, однак властивості порід та моделей істотно відрізняються. Істотний фактор – форма вибухового навантаження – форма імпульсу та його трансформація. Керувати процесом руйнування гірських порід вибухом неможливо без ясного уявлення про механізм дії вибуху заряду в зарядній камері та оточуючому середовищі.

Вивчення ведеться експериментальними методами. Вивчається процес формування поля напружень, що дозволяє зв‘язати конкретні значення параметрів заряду середовища та хвилі напружень.

Всі експериментальні дослідження можна розділити на:

1. Вивчення внутрішніх закономірностей.

2. Вивчення властивостей породи, що руйнується, в зоні дії вибуху.

3. Оцінка впливу різних імпульсних навантажень на середовище з різними властивостями (лаборат).

Швидкісна кінозйомка; оптико-поляриз. метод; метод муарових смуг; метод фотопружних покриттів; п‘єзометрія (електрон. осцилограф ®віброграф, ємкісні, напівпроводникові та тензо-датчики).

Датчики – перетворювачі механічних параметрів в електричні сигнали.

Блок – схема

Існують жорсткі вимоги до датчика региструючої апаратури – співвідношення тривалості імпульсу, власної частоти датчика, частотної смуги пропускання вимірювальної апаратури.

Всі елементи повинні мати малу інерційність. Датчики повинні забезпечувати чутливість достатню для роботи підсилюючої апаратури. Висока власна частота датчиків – в 8-10 разів вище за частоту процесів.

Вимірювальна апаратура має граничні частоти ; t – тривалість імпульсу, фільтр.

Запуск осцилографа синхронізується з початком імпульсу.

Датчики мембранні – тензодатчики ґрунтуються на властивостях матеріалу змінювати опір при деформації (дротяні, фольгові, напівпроводникові).

П‘єзоелектричні – прямий п‘єзоефект – деформація – струм.

Матеріал - п‘єзоелектрична кераміка з титанату барію чи цирконату свинцю (висока механічна міцність, велика чутливість).

Турмалінові - п‘єзоелемент - п‘єзокристал розміром 0,5 мм.

Датчик жорстко закріплюється на мембрані.

Для реєстрації сейсмічних коливань – датчики з інерційною масою, зв‘язаний з досліджуваним об‘єктом.

Вимірюються відносні коливання маси й об‘єкта. Зміна потоку магнітної індукції в катушці перетворювача збуджується електрорушійна сила.

Сейсмоприймачі ВБП-3; ВІБ-А; У; СПШ-16; СПЕД-56М; СПЕД-62.

Реєструюча апаратура – електронні та магнітоелектронні (шлейфові) осцилографи. Перший для п‘єзодатчиків.

Для вивчення зовнішніх проявів – швидкісна фоторегіструюча аппаратура

СКС-1М до 4000 кадрів/с (зміщення детонації та ін.)

СФР-1М – для безперервної зйомки (серія послідовних кадрів, може працювати з оптично-активним матеріалами).

Дата добавления: 2014-01-07