< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Аналіз результатів чисельного рішення задачі про дію вибуху циліндричного заряду в ґрунтовому середовищі

Чисельні розрахунки проводилися для суглинку –

та гранітоїду -

Радіус заряду становивДля розрахунку використовувалися наступні характеристики литого тротилу, що був обраний в якості ВР:

У результаті обчислень отримані масиви даних у вигляді основних параметрів вибухових хвиль (тиск, об'ємна деформація, напруження, швидкість, час приходу імпульсу в точку, час приходу максимального значення імпульсу, час закінчення дії імпульсу в даній точці) у залежності від часу та відносної відстані. Так, на рис. 2.8 – 2.9 представлені залежності середнього гідростатичного тиску і деформації в суглинку і гранітоїді від часу на різних відносних відстанях

Як видно з рис. 2.8 – 2.9, по мірі поширення хвилі відбувається її трансформація з ударної хвилі (в області, що близько прилягає до границі "ПД – ґрунт") у неперервну хвилю стиснення. Зі збільшенням відстані від заряду збільшується час наростання тиску й деформації до максимальних значень, збільшується час досягнення максимуму деформації стосовно відповідного часу по тиску.

З рисунків видно, що хвильові процеси відбуваються значно інтенсивніше в гранітоїді завдяки більшої акустичної жорсткості останнього, але в суглинку досягаються деформації в 1,3 – 2 рази більші, ніж в гранітоїді завдяки більшої пористості суглинку. З цієї ж причини спостерігається і швидше згасання значень тиску в суглинку. Інтенсивність загасання хвилі з відстанню зменшується, що відповідає теоретичному й експериментальному уявленням про те, що більш високочастотні хвилі загасають швидше.

Отриманні в результаті чисельного розв'язку масиви значень основних параметрів вибухових хвиль (напружень, швидкостей, часу початку, максимального, часу закінчення дії імпульсу в даній точці ґрунту) від відносної відстані, були представлені у вигляді функціональних залежностей шляхом обробки їх з використанням методу найменших квадратів.

Залежності тиску і деформації середовища від часу під час вибуху циліндричного заряду в суглинку на різних відносних відстанях

Рис. 2.8. Залежності тиску і деформації середовища від часу під час вибуху циліндричного заряду в суглинку на різних відносних відстанях

Залежності тиску і деформації середовища від часу під час вибуху циліндричного заряду в гранітоїді на різних відносних відстанях

Рис. 2.9. Залежності тиску і деформації середовища від часу під час вибуху циліндричного заряду в гранітоїді на різних відносних відстанях

На рис. 2.10 у напівлогарифмічній шкалі подані залежності нормальних , осьових і тангенціальнихнапружень від відстані під час вибуху циліндричного заряду в суглинку, глині та гранітоїді.

Залежності напружень середовища від відносної відстані під час вибуху циліндричного заряду в суглинку (а), глині (б) та гранітоїді (в).

Рис. 2.10. Залежності напружень середовища від відносної відстані під час вибуху циліндричного заряду в суглинку (а), глині (б) та гранітоїді (в).

У результаті обробки цих залежностей методом найменших квадратів були отримані розрахункові формули. Для суглинку:

(2.75)

(2.76)

Для глини:

(2.77)

(2.78)

Для гранітоїду:

(2.79)

(2.80)

З рис. 2.10 видно, що значення максимальних напружень швидше спадають у суглинку в порівняні з глиною і гранітоїдом. Так максимальне нормальне напруження досягає значення 107 Па на 20 відносних радіусах у суглинку і на 36,5 у гранітоїді. Також можна відмітити більшу різницю між значеннями нормального та тангенціального напруження в суглинках, ніж глині та гранітоїді.

На рис. 2.11 приведені залежності часу приходу імпульсу (а) та часу приходу максимального значення імпульсу (б) у певну точку середовища від відстані під час вибуху циліндричного заряду в суглинку (1), глині (2) та гранітоїді (3).

З аналізу рисунка випливає, що різниця між часом приходу імпульсу в точку та часом приходу максимального значення імпульсу в гранітоїді на порядок більша ніж, у суглинку.

Залежності максимальних швидкостейсередовища від відстані під час вибуху циліндричного заряду в гранітоїді (7) та суглинку (2) зображені на рисунку 2.11. Функціональні залежності мають наступний вигляд. Для суглинку:

(2.81)

Для глини:

(2.82)

Для гранітоїду

(2.83)

Залежності часу приходу імпульсу (а) та часу приходу максимального значення імпульсу (б) від відносної відстані під час вибуху циліндричного заряду в суглинку (1), глині (2) та гранітоїді (3).

Рис. 2.11. Залежності часу приходу імпульсу (а) та часу приходу максимального значення імпульсу (б) від відносної відстані під час вибуху циліндричного заряду в суглинку (1), глині (2) та гранітоїді (3).

Порівнюючи залежності (7) та (2), бачимо, що в гранітоїді досягаються більші значення максимальної швидкості грунту і закон затухання максимуму швидкості більш плавний, ніж у суглинку.

Залежності максимальних швидкостей середовища від відносної відстані під час вибуху циліндричного заряду в гранітоїді (7)

Рис. 2.12. Залежності максимальних швидкостейсередовища від відносної відстані під час вибуху циліндричного заряду в гранітоїді (7)

та суглинку (2).

Співставлення результатів розрахунку з експериментальними даними для камуфлетного вибуху циліндричного заряду тротилу у водонасиченій глині проводилось у [151]. Зміна максимальних напруженьу залежності від відносної відстані під час вибуху циліндричного заряду у водонасиченій глині подані на рис. 2.13.

Відхилення теоретичних даних від експериментальних по максимальних напруженняхв області відстанейне перевищує 44 %, по максимальних напруженнях, а. Враховуючи реальне розходження експериментальних точок по параметрах вибухових хвиль у ґрунті, автори признають таку відповідність дослідних даних та результатів розрахунку задовільною.

Розподіл максимальних напружень зі зміною відносної відстані у водонасиченій глині (1-3 розрахункові дані і 1'-3' експериментальні дані)

Рис. 2.13. Розподіл максимальних напружень зі зміною відносної відстані у водонасиченій глині (1-3 розрахункові дані і 1'-3' експериментальні дані)

На основі виконаних досліджень випливають такі висновки:

  • 1) розроблені математична постановка, алгоритм та програма для ПК для розрахунку хвильових процесів під час вибуху циліндричного заряду в Грунтовому масиві на базі сучасних моделей продуктів детонації, м'якого та скельного грунтів.
  • 2) досліджені закономірності зміни параметрів вибухової хвилі в ПД і в грунтовому масиві під часу та відстані з урахуванням фізико-механічних властивостей Грунту та детонаційних характеристик ВР.
  • 3) отриманні аналітичні функціональні залежності компонент тензора напружень та швидкостей від відносної відстані. Через різний характер згасання хвиль у ближній і дальній зонах вибуху аналітичні вирази записуються для двох дільниць у вигляді степеневих функцій, які мають різні значення коефіцієнтів і показників для ближньої та дальньої зон дії вибуху, а також для різних типів ґрунту – суглинку, глини та гранітоїду. Наявність двох дільниць пояснюється тим, що в ближній зоні вибуху відбувається пластичне деформування ґрунту, а в дальній – пружне.
  • 4) значення максимальних напружень та швидкостей швидше спадають у суглинку, потім у глині в порівняні гранітоїдом, що пояснюється їх пористою структурою і меншою акустичною жорсткістю. Різниця між часом приходу імпульсу в точку та часом приходу максимального значення імпульсу в гранітоїді на порядок більша ніж, у суглинку і глині.

Достовірність отриманих результатів підтверджується задовільним співставленням розрахункових даних з експериментальними даними інших авторів.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >