Вплив ударних хвиль при вибуху.

Надлишковий тиск DP_ф для сферичної повітряної ударної хвилі, що вільно розповсюджується, убуває у міру видалення від місця вибуху. Тому розрахунок його значень звичайно проводиться на підставі співвідношень, в яких тиск є функцією двох аргументів – маси ВР і відстані від місця вибуху.

Швидкість спаду значення DP_ф у міру видалення від місця вибуху змінюється за рахунок впливу на ударну хвилю середовища, в якому вона розповсюджується. Чим більше відстань від місця вибуху, тим сильніше спотворюється характер зміни тиску у фронті ударної хвилі.

З викладених причин в технічній літературі представлений достатньо широкий спектр розрахункових співвідношень для визначення значень DP_ф, кожне з яких має свою сферу застосування і призначення. Наприклад, для повітряного вибуху, для наземного вибуху, для малих відстаней від місця вибуху, для значних відстаней від місця вибуху, для невеликих зарядів ВР, для крупних зарядів ВР і т.д.

Вплив ударних хвиль на конструкції та споруди розрізняється при вибуху у повітрі та при вибуху на поверхні землі.

Ударні хвилі при вибуху у повітрі.

Закони зміни тиску в повітряній ударній хвилі в часі не залежать від виду вибухової речовини. Головна особливість цієї хвилі – різке зростання тиску в її фронті, що рухається, від P_о (вихідний атмосферний тиск) до максимального значення P_о+DP_ф і потім падіння до атмосферного тиску P_о Час t₊, протягом якого тиск падає з P_о+DP_ф до P_о, визначає тривалість фази стиску (рис. 12.3). Фаза стиску змінюється фазою розрідження, у якій тиск виявляється нижче атмосферного. Механічна дія ударної хвилі на спорудження в більшості випадків визначається тиском у фазі стиску, оскільки воно звичайно перевищує тиск у фазі розрідження. При визначенні навантажень, що виникають при дії ударної хвилі на перешкоду, необхідно враховувати умови її взаємодії з перешкодою (відбиття, обтікання, затікання).

Основні параметри повітряної ударної хвилі при поширенні в повітрі від центра вибуху (минаюча хвиля) визначають по емпіричних формулах.

При повітряному вибуху тротилового заряду:

– надлишковий тиск на фронті ударної хвилі (МПа):

 

(12.10)

 

де С – маса тротилового заряду, кг; r – відстань від центра вибухудо перешкоди, м. Враховуючи (12.7) формулу (12.10) можна записати у вигляді формули Садовського:

 

. (12.11)

 

При необхідності можна вирішувати зворотну задачу, тобто визначати відстань від місця вибуху по заданому значенню DP_Ф, користуючись співвідношенням:

 

; (12.12)

 

– тривалість фази стиску (с):

 

; (12.13)

 

– імпульс тиску у фазі стиску, віднесений до поверхні фронту хвилі площею 1 м²;

 

(МПа·с). (12.14)

 

Ударні хвилі при наземному вибуху.

При вибуху заряду у ґрунті виникає подрібнення ґрунту і руйнування його структури з утворенням воронки. За межами воронки вибухові хвилі розповсюджуються у вигляді ударних хвиль або хвиль стиснення. Також виникають хвилі у ґрунті внаслідок розповсюдження над поверхнею повітряної ударної хвилі.

При наземному вибуху тротилового заряду, враховуючи те, що ударна хвиля розповсюджується в повітрі у вигляді півсфери, надлишковий тиск на фронті ударної хвилі, тривалість фази стиску, імпульс тиску у фазі стиску розраховують по формулам:

 

(МПа), (12.15)

 

(с), (12.16)

 

(МПа·с). (12.17)

 

 

Радіус руйнуючої дії повітряної ударної хвилі r_yx визначають за формулою:

, (12.18)

 

де С – маса заряду, що підривається, у тротиловому еквіваленті, кг; а – коефіцієнт пропорційності, величина якого залежить від умов вибуху та інтенсивності руйнувань (див. додаток 36). Коефіцієнт а для деяких випадків також можна визначити за формулами, наприклад, при пошкодженні стіни товщиною b, м:

– при виникненні тріщин у цегляних стінах: ;

– при наскрізних проломах у цегляних стінах: ;

– при наскрізних проломах у бетонних стінах: ;

– при наскрізних проломах у залізобетонних стінах: .

 

ПРИКЛАД 12-А.

Визначити надмірний тиск та ступінь руйнування цегляної будівлі з залізобетонним перекриттям при вибуху на відстані 10 м від неї на ґрунті заряду гексогену масою 10 кг.

1. Визначення тротилового еквівалента М_Т:

кг

 

2. Визначення приведеного радіусу вибуху R_np:

 

3. Визначення надмірного тиску DP_Ф:

кПа

4. За додатком 42, зменшуючи розраховане значення ΔP_Ф в 1,5 рази, можна зробити висновок, що будівля одержить середні руйнування.