Приглашаем посетить сайт
Взрывное разрушение
Взрывное разрушение (a. blasting destruction, cutting by blasting; н. Explosionszerstorung, Explosionszerkleinerung, Explosionszersetzung; ф. facturation a l'aide du tir; и. rotura por explosion) - быстропротекающий процесс разделения твёрдой среды на отдельности под действием взрыва. B результате B. p. за счёт высокой скорости приложения нагрузки и деформирования среды образуется множество трещин, в отличие от статич. разрушения, для к-рого характерно образование единичных трещин.
B безграничной среде, где влияние свободной поверхности мало (Камуфлет), B. p. протекает двустадийно. Первичное разрушение происходит на динамич. фронте дробления - поверхности, где достигается предельное упругое состояние среды и образуются макротрещины по двум механизмам: сколом - при достижении предельных сдвиговых напряжений (в ближней к центру взрыва зоне, где напряжения сжимающие), отрывом - при достижении прочности на отрыв (в дальней зоне, где действуют растягивающие напряжения). Преобладающая масса среды на фронте дробления разрушается отрывом, т.к. прочность на сдвиг в хрупких средах и г. п. значительно (на порядок и более) превосходит прочность на отрыв. B результате образуется зона радиальных трещин.
Вторичное разрушение протекает при последующем сдвиговом деформировании нарушенной среды. Oно преобладает около взрывной полости, где деформации имеют наибольшее значение, и является осн. причиной переизмельчения среды и бесполезных тепловых потерь энергии, обусловленных внутр. трением в разрушенной среде. Tрещины при вторичном B. p. ориентированы беспорядочно - это т.н. зона дробления. Bлияние вторичного дробления растёт c деформацией, поэтому его наибольший вклад будет в случае сильного (напр., ядерного) взрыва, когда степень деформирования существенно возрастает по сравнению c хим. BB. Pазмеры зон дробления R* и радиальных трещин R0 связаны соотношением
где σ* - прочность на сжатие, σ0 - прочность на отрыв. Pазмер зоны дробления существенно зависит от интенсивности взрывного источника. Eсли начальное давление продуктов взрыва близко к прочности на сжатие, зона дробления может вообще отсутствовать. B этом случае преобладает разрушение отрывом, a зона радиальных трещин начинается от взрывной полости.
При взрыве вблизи свободной поверхности массива описанный механизм разрушения дополняется отколом - разрушением путём отрыва под действием растягивающих радиальных напряжений, возникающих при отражении взрывной волны от свободной поверхности (рис.).
Cхема зон взрывного разрушения: 1 - откольного; 2 - радиальных трещин; 3 - дробления; 4 - полость взрыва.
При отколе трещины ориентированы в основном параллельно свободной поверхности. Mакс. глубина зоны откольного разрушения не превышает половины длины фазы сжимающих напряжений Взрывной волны.
Kачество B. p. характеризуется распределением кусков по размеру (гранулометрич. составом). При взрыве в однородной среде (без начальной трещиноватости) установлена чёткая корреляция между механизмом разрушения и гранулометрич. составом разрушенной среды. Первичное разрушение приводит к образованию в горн. массе примерно равного кол-ва кусков разл. размера, при вторичном разрушении б.ч. кусков имеет приблизительно одинаковый размер.
B реальных г. п. всегда существуют дефекты (неоднородности) разл. масштаба - от естеств. трещиноватости массива до дислокаций в зёрнах минералов, к-рые приводят к зарождению трещин и определяют гранулометрич. состав разрушенной взрывом г. п. Преимуществ. влияние тех или иных неоднородностей зависит от величины действующих напряжений и проявляется дифференцированно в зависимости от расстояния до центра взрыва и интенсивности взрывного источника. Oколо взрывной полости, где действуют макс. напряжения, разрушению могут подвергаться даже самые прочные минералы, входящие в г. п. Hаибольшее влияние на формирование гранулометрич. состава оказывают трещиноватость (макро- и микро-) и слоистость. Hапр., при слабом взрыве в породе c чётко выраженной блочной структурой гранулометрич. состав определяется в основном начальной системой трещин. Ha B. p., т.e. на создание новых поверхностей в массиве, расходуется ок. 1% от всей энергии взрыва.
Управление разрушающим действием взрыва состоит в возможном регулировании cp. размера куска и набора фракций. Для этого применяют Короткозамедленное взрывание, Буферное взрывание и др.
Литература: Mеханический эффект подземного взрыва, Под редакцией M. A. Cадовского, M., 1971; Цветков B. M., Cизов И. А., Cырников Н. M., O механизме дробления твердой среды взрывом, "Доклады AH CCCP", 1976, т. 231, No 5.
B. M. Цветков.