Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.4.1. Повышение эффективности взрывных работ
Эффективность взрывных работ в отличие от традиционных технологий можно повышать за счет использования благоприятной с точки зрения разрушения льда интерференции волновых колебаний ледяного покрова, возникающих при взрывах т.к. сложение амплитуд ИГВ может вызовать рост изгибных напряжений во льду и соответствующее увеличение площадки разрушения ледяного покрова.
Для повышения эффективности взрывных работ при разрушении ледяного покрова предлагается использовать резонансный метод, заключающийся в установке под лед на расстоянии друг от друга двух зарядов взрывчатого вещества и третьего заряда посередине между ними. При этом способ осуществляют следующим образом. Под лед закладывают два заряда на заданном расстоянии друг от друга. Между ними посередине, т.е. на половине расстояния от любого заряда под лед устанавливают центральный заряд. Затем одновременно подрывают крайние заряды. Центральный заряд подрывают в момент столкновения фронтов ИГВ от крайних зарядов. В этом случае произойдет сложение амплитуд ИГВ: от подрыва крайних и центрального зарядов, что позволит повысить эффективность взрывных работ [260].
Следующий способ разрушения заключается в установке под лед не менее двух зарядов одинаковой мощности на одной вертикали вблизи от отражающегo ИГВ объекта на расстоянии, кратном длине ИГВ. Заряды подрывают поочередно с интервалом времени, равным периоду ИГВ. Это позволяет использовать энергию отраженных от объекта волн и тем самым повысить эффективность взрывных работ при разрушении ледяного покрова вблизи инженерных сооружений или берега. Для возможности использования энергии отраженных волн в развитие колебательного процесса количество установленных под лед зарядов должно быть таким, чтобы в момент подрыва последнего заряда начали взаимодействовать прямые, т.е. волны от подрыва зарядов, и отраженные ИГВ.Расположение зарядов относительно сооружения и поочередный подрыв их с периодом ИГВ Т позволяет использовать при разрушении льда энергию возбуждаемых и отраженных волн, т.к. между местом подрыва и сооружением будут формироваться стоячие волны. Таким образом, подрыв зарядов осуществляется в такт с возбуждаемыми и отраженными волнами, что позволяет более эффективно раскачать ледяной покров до амплитуды, достаточно для разрушения ледяного покрова. Этот способ разрушения льда поясняется рис.1.110. Под ледяной покров 1 в воде 2 на одной вертикали 3 устанавливают заряды С1, С2 взрывчатого вещества одинаковой мощности на расстоянии от отражающего ИГВ объекта 4. После подрыва первого заряда С1 через время Т ледяной покров деформируется по кривой 5.
Рис.1.110. Способ разрушения ледяного покрова
По истечении времени Т подрывается второй заряд С2 т.е, в такт с колебательным процессом, развившимся от подрыва заряда С1. В результате сложения колебаний льда от подрыва этих зарядов амплитуда ИГВ возрастет и ледяной покров через время 2Т сдеформировался бы по кривой 6, если не учитывать влияние на прогибы льда отраженной волны. Однако, через время Т после подрыва 1-го заряда во льду между отраженными ИГВ объектом 4 и местом подрыва зарядов 3 возникнет отраженная волна, профиль которой через время 2Т будет описываться кривой 7. Наложение отраженной волны 7 на волну 6 приведет к дальнейшему росту амплитуды ИГВ, т.к. эти колебания будут происходить в одной фазе. Таким образом, через время 2Т деформация ледяного поля будет описываться кривой суммарных ИГВ 8, т.е. ледоразрушающая способность волн возрастет. Подрыв последующих зарядов в такой же последовательности будет способствовать дальнейшему росту интенсивности ИГВ [261].
Близкий по существу способ разрушения ледяном покрова состоит в том, что под лед устанавливают несколько зарядов, которые подрывают с интервалом времени, равным времени прохождения ИГВ от места подрыва предыдущего до места подрыва последующего зарядов (рис.1.111). При этом дополнительно на лед устанавливают заряды взрывчатых веществ, которые подрывают одновременно с подрывом зарядов, установленных под ледяным покровом. Каждый заряд, расположенный над ледяным покровом, устанавливается на расстоянии от каждого заряда, расположенном под ледяным покровом, равном половине длины ИГВ. Это позволит увеличить амплитуду ИГВ и повысить эффективность разрушения ледяного покрова взрывами [262].
Рис.1.111. Способ разрушения сплошного льда
Для проведения взрывных работ с целью разрушения ледяного покрова разработан способ, в котором положительный результат достигается за счет увеличения изгибных напряжений при одновременном подрыве зарядов взрывчатого вещества, устанавливаемых над и под ледяным покровом, на расстоянии друг от друга, равном половине длины волны статического прогиба льда (рис.1.112) [263].
Рис.1.112. Способ разрушения льда
Следующий способ разрушения ледяного покрова заключается в установке под лед на расстоянии друг от друга зарядов взрывчатого вещества и их поочередном подрыве с интервалом времени, равным времени прохождения вершины ИГВ от места подрыва предыдущего заряда до места расположения следующего подрывного заряда (рис.1.113). При этом перед подрывом зарядов под ледяной покров закачивается воздух, при чем толщина прослойки воздуха не должна превышать ожидаемой амплитуды ИГВ. Способ повышает эффективность разрушения льда направленным взрывом [264].
Рис.1.113. Способ разрушения ледяного покрова
Для повышения эффективности разрушения ледяного покрова и снижения затрат разработан способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в получении газовой полости для обеспечения направленности взрыва и установке под лед на определенную глубину основного заряда взрывчатого вещества (рис.1.114). Газовую полость получают при помощи газогенератора, который располагают внутри камеры с частично проницаемыми для газа и не проницаемыми для воды эластичными стенками, вырабатывающего разогретый газ перед подрывом основного заряда взрывчатого вещества, который устанавливают под лед непосредственно у нижней кромки льда на расстоянии по горизонтали от основном заряда [265].
Рис.1.114. Способ разрушения ледяного покрова
Аналогичный способ разрушения ледяного покрова включает получение газовой полости и установку под лед на определенную глубину основного заряда взрывчатого вещества и его подрыв. Газовую полость получают при помощи газогенератора, вырабатывающего разогретый газ перед подрывом основного заряда взрывчатого вещества (рис.1.115). Газогенератор устанавливают под лед непосредственно у нижней кромки льда на расстоянии по горизонтали от основного заряда взрывчатого вещества. Данным способом повышается эффективность разрушения ледяного покрова, что позволяет снизить трудозатраты на производство ледоразрушающих работ направленным взрывом [266].
Для проведения взрывных работ с целью разрушения ледяного покрова предложен способ (рис.1.116), который достигается за счет увеличения изгибных напряжений при одновременном подрыве зарядов взрывчатого вещества, устанавливаемых над и под ледяным покровом, на расстоянии друг от друга, равном половине длины волны статистического прогиба льда, и предварительного формирования под ледяным покровом воздушной полости в местах установки зарядов надо льдом [267].
Рис.1.115. Способ разрушения ледяного покрова
Рис.1.116. Способ разрушения ледяного покрова
Для предотвращения наводнений, возникающих при заторообразованиях на реках, предложено устройство для разрушения ледяных заторов на реках, представляющее собой установленные на льду и подрываемые заряды взрывчатых веществ, которые расположены поочередно на и под ледяной массой затора и снабжены датчиками вертикального ускорения, и устройствами, обеспечивающими воспламенение запалов зарядов в моменты уменьшения вертикального ускорения до нуля (рис.1.117). Данный способ осуществляется следующим образом. В район возникшего затора 1 на реке 2 вблизи его нижней кромки 3 на и под поверхностью льда при помощи подрывников устанавливают заряды взрывчатых веществ 4, которые, кроме первого подрываемого заряда 5, снабжены датчиками вертикального ускорения. Отличие показаний датчиков, которыми снабжены заряды, от известных датчиков заключается в том, что одни из них измеряют только положительное (при их ускоренном движении вверх), а другие - только отрицательное (при их ускоренном движении вниз) ускорения. У зарядов 6, установленных на поверхности льда, датчики вертикального ускорения измеряют только отрицательное ускорение, т.е. при их ускоренном движении вниз, а у зарядов 7, установленных под нижней поверхностью льда, датчики измеряют только положительное ускорение, т.е. при их ускоренном движении вверх. Каждый из этих датчиков снабжен устройством, которое в момент достижения соответствующего вертикального ускорения нулевого значения автоматически воспламеняет запал заряда, например, посредством замыкания цепи источника электрического тока, предварительно установленного на устройство, на запальное устройство. После установки зарядов на лед дистанционно подрывают заряд 5. При этом возникнут область разрушенного льда 8 и ИГВ 9. В момент достижения вершины ИГВ 9 места установки ближайшего по очередности заряда 10, благодаря имеющемуся на нем соответствующего датчика ускорения, он автоматически подорвется, т.к. в этот момент положительное вертикальное ускорение станет равным нулю. В результате амплитуда ИГВ 9 возрастет до амплитyды ИГВ 11, так как подрыв заряда 10 произойдет в такт с возникшей системой ИГВ 9 и ИГВ, возникших от подрыва заряда 10.
Рис.1.117. Способ разрушения ледяного покрова
При подходе вершины суммарных ИГВ 11 к месту установки заряда 7 последний также, по аналогии с зарядом 10, автоматически подорвется. Заряды же 6 начнут автоматически подрываться при подходе к местам их установки подошв суммарных ИГВ, т.к. в этих случаях отрицательные ускорения также будут иметь нулевое значение. В результате будет происходить эффективная раскачка льда затора, что позволит получить не только локальные области разрушения затора (область 8), но и разрушить ледяные перемычки между ними, что, в свою очередь, приведет к очистке русла реки 2 ото льда [269].
В развитие устройства для разрушения ледяных заторов на реках предложено изобретение, направленное на предотвращение наводнений, возникающих при заторообразованиях на реках. При этом все заряды, кроме подрываемого первым, снабжают датчиками вертикального перемещения для обеспечения автоматического подрыва этих зарядов в момент достижения места их установки подошвы ИГВ, образующейся от подрыва предыдущих зарядов [270].