Подземные взрывы

Р е ц е н з е н т ы: акад. Е. И. Шемякин д-р ф.-м. наук В. Н. Родионов На первой и четвёртой сторонах переплёта приведены фотографии взрыва заряда химического взрывчатого вещества массой 5000 т в разные моменты времени Утверждено к печати Учёным советом Института динамики геосфер РАН Формат 70x100 1/16. Печать офсетная В монографии впервые обобщены результаты фундаментальных исследований, полученные при проведении подземных взрывов. Эффекты подземного взрыва рассматриваются комплексно, начиная с образования камуфлетной полости и формирования зон необратимого поведения среды до определения времён выхода продуктов взрыва из камуфлетной полости в атмосферу. Обсуждаются механические эффекты подземного взрыва, изменение свойств среды в результате взрывного нагружения. Приведены характеристики экскавационного действия подземных взрывов, влияния структурно-тектонического строения среды на закономерности её разрушения и формирование волн сжатия в ближней зоне и на значительном удалении от источника. Для научных работников и специалистов-геомехаников, занимающихся решением инженерных задач горного дела и подземного строительства. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 3   Глава 1 Основные эффекты механического действия подземного ядерного взрыва 13   1.1. Классификация подземных ядерных взрывов 15 1.2. Начальная стадия развития подземного ядерного взрыва 17 1.3. Котловая полость и волна сжатия 20 1.4. Характеристика зон разрушения горных пород при подземных взрывах на Семипалатинском полигоне 32 1.5. Гранулометрический состав разрушенной среды 41 1.6. Моделирование взрывов как метод исследования 45   Глава 2 Экскавационное действие ядерных взрывов 53   2.1. Опыт проведения ядерных взрывов на выброс 55 2.2. Метод физического моделирования взрывов на выброс 72 2.3. Зависимость размера воронки от энергии взрыва 113 2.4. Зависимость экскавационного действия ядерного взрыва от газообразующих свойств породы 117 2.5. Оптимальная и максимальная глубина взрыва на выброс 120 2.6. Скорость выброса и время прорыва газа в атмосферу 122   Глава 3 Образование провальных воронок и холмов вспучивания при подземных ядерных взрывах 127   3.1. Результаты наблюдения ядерных взрывов рыхления 131 3.2. Образование провальных воронок 139 3.3. Сопоставление модели с натурными данными 149 3.4. Размеры провальных воронок 156 3.5. Оценка энергии ядерного взрыва по размерам провальной воронки 161 3.6. Размер холмов вспучивания 164 3.7. Время выхода котлового газа в атмосферу при взрывах рыхления 173   Глава 4 Сейсмическое действие крупномасштабных подземных взрывов 175   4.1. Основные этапы развития сейсмологии подземных взрывов 179 4.2. Излучение и особенности распространения сейсмических волн при подземном взрыве 184 4.3. Сейсмические волны подземных ядерных взрывов в региональной области Семипалатинского полигона 190 4.4. Определение энергии подземных ядерных взрывов по параметрам волны Релея 203 4.5. Сейсмическое действие подземных ядерных взрывов на Новоземельском полигоне 216 4.6. Наблюдения региональных и телесейсмических волн на сейсмической станции Боровое (BRVK) 227 4.7. Особенности сейсмического эффекта при взрыве в воздушной полости 244 4.8. Сейсмика массовых промышленных взрывов на карьерах 253 4.9. Действие сейсмических волн на здания и сооружения 261   Глава 5 Влияние подземного ядерного взрыва на фильтрационные характеристики среды и гидрогеологический режим 269   5.1. Структурные и фильтрационные характеристики нарушенности массива горных пород 271 5.2. Методика определения фильтрационных свойств горного массива, разрушенного взрывом 274 5.3. Изменение проницаемости горных пород и массива в результате взрыва 280 5.4. Оценка структурных характеристик массива горных пород по результатам фильтрационных испытаний 290 5.5. Влияние подземного ядерного взрыва на движение подземных вод 297   Глава 6 Результаты экспериментального моделирования взрывного деформирования твёрдой среды 319   6.1. Волна сжатия камуфлетного взрыва 321 6.2. Волна сжатия малозаглубленного взрыва 330 6.3. Взрыв в воздушной полости 353 6.4. Влияние начальной плотности энергии заряда на деформирование твёрдой среды 358 6.5. Влияние начального напряжения на характер разрушения твёрдой среды взрывом 367 6.6. Взрыв в уплотняющейся среде 384 6.7. Особенности взрыва цилиндрического заряда 390   Глава 7 Особенности деформирования и разрушения при подземном взрыве в среде с искусственными и естественными неоднородностями 397   7.1. Особенности деформирования твёрдой среды при экранировании взрывного источника незаполненной щелью 399 7.2. Разрушающее действие подземного взрыва в присутствии щелевого экрана 404 7.3. Закономерности деформирования и разрушения среды при выходе взрывной волны на свободную поверхность 412 7.4. Влияние начальной пустотности среды на разрушающее действие взрыва 418 7.5. Основные представления о деформировании блочных сред 423   Глава 8 Влияние структурно-тектонического строения среды на механические эффекты подземного ядерного взрыва 429   8.1. Геологические особенности горных массивов Семипалатинского испытательного полигона 431 8.2. Несогласованное формоизменение структурных блоков среды при взрыве 447 8.3. Особенности деформирования блочной среды при подземном взрыве 455 8.4. Расчётная модель деформирования блочной среды 472 8.5 О размере зоны локальных необратимых проявлений при взрыве в структурно-неоднородной среде 476   Глава 9 Выход котлового газа в атмосферу при камуфлетных ядерных взрывах 483   9.1. Расчёт фильтрации газа из полости через разрушенную породу 486 9.2. Выбор начального состояния фильтрующегося газа 494 9.3. Фильтрационные характеристики разрушенной породы 500 9.4. Влияние масштаба взрыва и газовости пород на время начала выхода котлового газа в атмосферу 509 9.5. Минимальная и минимально допустимая глубина камуфлетного взрыва 516 9.6. Динамика истечения котлового газа в атмосферу 521 9.7. Влияние пористости разрушенной породы на выход газов 525 9.8. Влияние обрушения полости на выход газов 528 9.9. Влияние инженерно-геологических условий на выход газов 533   Глава 10 Экскавационное действие взрывов химического ВВ 537   10.1. Взрыв на выброс сосредоточенным зарядом 539 10.2. Взрыв на выброс линейным зарядом 554 10.3. Сравнение эффективности экскавационного действия ядерного и химического взрывов 559   Заключение 563 Литература 567