Cтраница 2
При контактном взрыве ситуация совершенно иная. Здесь уже на этапе начального энерговыделения за счет значительной разницы между оптическими характеристиками грунта и воздуха, обусловленной разницей в плотности на три порядка, происходит существенно неравномерное перераспределение энергии между воздушной и грунтовой средами. Важнейшей количественной характеристикой, определяющей механическое действие контактного ядерного взрыва на грунтовый массив, является значение энергии, передаваемой в нижнее ( грунтовое) полупространство. В дальнейшем, за счет переизлучения энергии обратно в воздух и выброса высоконагретой части грунта в атмосферу, доля энергии в грунтовом полупространстве уменьшается и приближается к нескольким процентам. [16]
Главные особенности развития процессов в атмосфере при контактном ядерном взрыве, в отличие от взрыва в безграничной воздушной среде, обусловлены изменением динамики поступления энергии от зарядного устройства среде, выбросом в атмосферу огромной массы грунта и наличием контактной границы грунт-воздух. Если при воздушном взрыве энергия в форме тепловой волны передается воздушной среде за время, сравнимое со временем энерговыделения, то при контактном взрыве некоторая часть энергии передается сначала грунтовому массиву и лишь затем поступает в атмосферу за счет излучения высокотемпертурной части грунта, а также за счет выброса из эпицентральной области энергоемкого грунта. В итоге же, как и при взрыве в воздухе, основная часть энергии контактного ядерного взрыва оказывается сосредоточенной в верхнем полупространстве. [17]
ГПа, выделяется протяженная приповерхностная область возмущения, которая сформировалась в результате действия на грунт излучения и давления со стороны верхнего полупространства. Как уже отмечалось выше, доля энергии в приповерхностной области составляет примерно половину энергии, заключенной во всем нижнем полупространстве. Это свидетельствует о необходимости аккуратного учета вклада обеих подобластей эпицентрального источника при постановке расчетов воздействия на грунт контактного ядерного взрыва. [18]
Фактически при заглублении заряда в грунт резко увеличивается интенсивность эпицентрального источника, а следовательно, и связанные с ним такие факторы, как параметры эпицентральной волны, размеры воронки выброса, размеры зон разрушения породы и др. Заглубление зарядного устройства мегатонного класса на несколько метров приводит к увеличению интенсивности эпицентрального источника ( по энергии) на порядок и более. Что касается параметров воздушной ударной волны при малозаглубленном взрыве ( Н - О м / т1 / 3), то за счет особенностей развития взрыва на начальной стадии и характерной для таких взрывов динамики поступления энергии в воздушное полупространство происходит резкое их уменьшение в ближней зоне взрыва. Начиная же с расстояния, на котором давление во фронте ударной волны примерно 1 МПа, они становятся близкими к соответствующим параметрам контактного ядерного взрыва. [19]
Вследствие этого затекание эпицентральной волны за разлом происходит преимущественно в приповерхностной зоне скального массива. Этот процесс, по-видимому, и отражает приведенная на рис. 10.21 форма зоны разрушения скального массива. На рис. 10.22, а приведены зависимости от расстояния по оси г на уровнях z - 100, - 250, - 500 и - 800м максимальных значений вертикальной и горизонтальной составляющих скорости. Для сопоставления на рис. 10.22, б приведены аналогичные данные, полученные в расчете воздействия контактного ядерного взрыва на однородный скальный массив. Сравнение данных рис. 10.22, а и б позволяет выделить особенности движения грунта, обусловленные взаимодействием сейсмовзрывных волн с разломом. На всех горизонтах перед разломом наблюдается некоторое возрастание горизонтальной составляющей скорости, связанное с отражением сейсмической волны от разлома. На меньшей глубине также заметно влияние отраженной от разлома волны на вертикальную составляющую скорости, но максимальное ее значение в первой фазе несколько ниже, чем в расчете без разлома. Это объясняется тем, что разлом частично экранирует эту зону от воздействия волны сжатия, формируемой воздушной ударной волной, которая в приповерхностной зоне грунтового массива является основным источником направленного вниз движения. [20]
При ядерном взрыве вблизи поверхности грунта энергия, передаваемая грунту, зависит не только от приведенной высоты взрыва H H / ql3, но и от характеристик заряда. Такая большая разница в концентрации энергии приводит к изменению основных механизмов передачи энергии взрыва окружающей среде и к существенному количественному изменению доли энергии, переданной грунту. При столь резком уменьшении концентрации выделяющейся энергии значительно уменьшаются средняя температура-и потоки излучения, выходящие из зарядного устройства. В результате в грунтовом массиве не образуется тепловая волна ( тепловая волна распространяется только внутри зарядного устройства и в воздухе) и основным механизмом передачи энергии грунту является газодинамический удар вещества взрывного устройства и воздействие сформировавшейся прямой ударной волны. Если сравнивать с взрывом ядерного устройства мегатонного класса, то наиболее существенным отличием для взрыва килотонно-го класса является отсутствие мощного высвета энергии излучением из грунтового массива в атмосферу в начальные моменты времени. В связи с этим при контактном ядерном взрыве килотонного класса значительно возрастает доля энергии взрыва, переданной грунту, по сравнению с аналогичным взрывом мегатонного класса. [21]