Геологическая энциклопедия - 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 (макрои 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 ред. 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.