正文 第一章 延長藥包水壓爆破特性的試驗研究(2 / 3)

集中藥包作用下,縱向開裂數目穩定,環向開裂數目上升,縱、環數目之差趨於減小,但其縱向裂縫數目較環向為多,說明環向拉應力仍是其破壞的主要原因,隻是縱向作用應力、剪切力等造成的不均勻破壞已占相當大的比重,且隨藥量的增加,所占的比重越來越大。延長藥包作用下的情況則是,縱向開裂數目上升,環向開裂數目保持穩定,縱、環數目之差趨於上升,說明環向拉應力是結構破壞的關鍵因素,縱向作用力、剪切力等隻是引起破壞的次要因素,且隨藥量的增加,所起的作用越來越小。

集中藥包下,飛石距離隨藥量的增加呈線性增加,且增加速度較快,延長藥包下雖也呈線性增加,但增加的速度較慢。

1.3動態量的對比試驗結果

所測動態量包括:管外壁環向動應變;受爆體破碎後水平鼓包速度及縱向裂縫開裂速度。兩種裝藥形式下對比試驗顯示出:

對於集中藥包,其鼓包速度沿管壁不同高度的差值較大,開裂速度及環向動應變沿管壁距藥包中心不同距離置上的數值大小不一,它表明管內壁正壓力及管子的環向拉應力分布都是不均勻的。

對於延長藥包,水平鼓包速度沿管壁不同高度的差值較小,表明管內壁正壓力分布較為均勻,環向動應變和開裂速度沿管壁距藥包中心不同距離位置上的數值基本一致,說明管子內環向拉應力的分布是均勻的。

總之,對比試驗的結果證實了延長藥包較集中藥包應用於水壓爆破拆除柱殼類結構具有以下優點:破碎均勻;破壞範圍大,即能量利用率高藥量相同的條件下、安全性更好。

2對比試驗結果的定性分析

在無限水域中,炸藥爆炸後所引起的對水中結構的破壞,多數情況下,衝擊波有著決定性的意義,氣泡運動通常隻引起附加破壞。大量的試驗及工作表明,水壓爆破具有與無限水域中爆炸相類似的情況,即水激波對受爆體的破壞起先導和主要作用,高壓氣團的膨脹使結構的破壞加劇,並和高速水流一道將破碎了的結構推出,形成飛石。不同的是,水壓爆破中藥包的入水深度較小,與受爆結構壁之間的距離也不大,一般不會形成氣泡壓縮全過程,也就是說二次壓力波不會出現。所以,考慮水壓爆破作用時,最重要的是研究其水激波對結構的加載。

眾所周知,水壓瀑破涉及的是有限水域,可是水域的有限與無限對於炸藥的爆轟過程、衝擊波的形成與傳插是沒有影響的,故而在隻討論首次衝擊波的條件下,其壓力場的分布與無限水域中是一致的,這樣,我們就可以從式、式出發來討論首次衝擊波對結構的作用。

十分明顯,在忽略圓管兩端的影響後,其壓力分布是均勻的,壓力的方向在圓管內壁的外法向。由彈性力學可知,管子內環向拉應力的分布狀態取決於其內壁壓力的分布,因而,集中藥包時,其分布是不均勻的,延長藥包時,其分布是均勻的。由於水壓爆破的破壞主要是首次衝擊波的作用,進而可以認為兩種裝藥形式下圓管內壁首次衝擊波作用力分布的不同是造成其作用特性及形態相異的基本原因。

3延長藥包藥量的計算

在以往的水壓爆破研究和工程中,提出了許多藥量計算公式,但它們有一個共同點,即都是針對集中藥包這種裝藥形式而言的,延長藥包既然有不同於集中藥包的許多特性和優點,那麼其藥量的計算也必定不一致。

庫爾曾在《水下爆炸》一書中明確指出,對於水壓爆炸引起的水中結構破壞,多數情況下,衝擊波有著決定性的意義,氣泡脈動隻引起附加破壞。因而,就結構的破壞判據而言,我們有理由僅從衝擊波的角度給予考慮。