Management of the Parameters of the Explosive Impact on the Soil Mass Due to the Use of Low-Density Explosives

• Autorzy: Remez Natalya , Dychko Alina , Vovk Oksana , Khlevniuk Tamara , Khlevniuk Denys

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2023-01-06

Warianty tytułu

PL

Zarządzanie parametrami oddziaływania materiału wybuchowego na masę gleby w wyniku użycia materiałów wybuchowych małej gęstości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

On the basis of numerical calculations of the problem of the explosion of cylindrical charges of explosive substances in soils, the dependences of maximum pressure, maximum and residual deformations for various types of explosive substances on time and distance are obtained. It is established that the lowest peak pressure with the longest duration of the explosive pulse is observed for charges based on foamed types of explosives, both conventional and treated with ultrasonic radiation. The maximum pressure of these types of explosives is 20–49% less, and the duration of the explosive impulse is in 3–3.5 times longer than compared to the standard low-density explosive – igdanite. The low value of the peak detonation pressure, achieved by reducing the density of explosives, reduces the volume concentration of the energy of the charges, which, in turn, increases the efficiency of the explosive transformation energy in the far zone. The growth time of the explosive impulse of charges based on foamed explosives, both conventional and treated with ultrasonic radiation, is in 2.47 times greater than for igdanite. It is found that in the near zone during the explosion of an igdanite charge, significantly higher values of hydrostatic pressure and maximum volumetric deformation are achieved than in the case of a foamed explosive explosion, which is a consequence of higher detonation characteristics of igdanite: density, pressure at the Jouget point, detonation rate. The time to reach the maximum pressure and deformation during an igdanite explosion is much shorter, because the detonation rate of igdanite is higher than that of foamed explosives. The parameters of shock waves during explosions of charges of new mixed explosives in the middle zone can be compared with the same parameters from traditional industrial explosives, such as igdanite, and in the far zone of the explosion, they exceed them. The difference in the maximum volumetric deformations in igdanite explosions is 7–15% compared to the explosions of foamed explosive and foamed explosive treated with ultrasound, respectively. When detonating a sonicated foamed explosive, the residual deformation is 9–10% greater than when detonating a nonsonicated foamed explosive charge.

PL

Na podstawie obliczeń numerycznych problemu wybuchu cylindrycznych ładunków substancji wybuchowych w glebach uzyskuje się zależności maksymalnego ciśnienia, odkształceń maksymalnych i szczątkowych dla rożnych rodzajów substancji wybuchowych w czasie i odległości. Stwierdzono, że najniższe ciśnienie szczytowe przy najdłuższym czasie trwania impulsu wybuchowego obserwuje się dla ładunków opartych na materiałach wybuchowych spienionych, zarówno konwencjonalnych, jak i poddanych działaniu promieniowania ultradźwiękowego. Maksymalne ciśnienie tego typu materiałów wybuchowych jest o 20–49% mniejsze, a czas trwania impulsu wybuchowego jest 3–3,5 razy dłuższy niż w przypadku standardowego materiału wybuchowego małej gęstości – igdanitu. Niska wartość szczytowego ciśnienia detonacji, osiągnięta poprzez zmniejszenie gęstości MW, zmniejsza koncentrację objętościową energii ładunków, co z kolei zwiększa efektywność energii przemiany MW w strefie dalekiej. Czas narastania impulsu wybuchowego ładunków na bazie spienionych materiałów wybuchowych, zarówno konwencjonalnych, jak i poddanych działaniu promieniowania ultradźwiękowego, jest 2,47 razy większy niż dla igdanitu. Stwierdzono, że w strefie bliskiej podczas wybuchu ładunku igdanitu osiągane są znacznie wyższe wartości ciśnienia hydrostatycznego i maksymalnego odkształcenia objętościowego niż w przypadku wybuchu spienionego materiału wybuchowego, co jest konsekwencją wyższych charakterystyk detonacyjnych igdanitu: gęstości, ciśnienia w punkcie Jougeta, szybkości detonacji. Czas do osiągnięcia maksymalnego ciśnienia i odkształcenia podczas wybuchu igdanitu jest znacznie krótszy, ponieważ szybkość detonacji igdanitu jest większa niż w przypadku spienionych materiałów wybuchowych. Parametry fal uderzeniowych podczas wybuchów ładunków nowych mieszanek MW w środkowej strefie można porównać z parametrami tradycyjnych przemysłowych MW, takich jak igdanit, a w dalszej strefie wybuchu przewyższają je. Różnica w maksymalnych odkształceniach objętościowych w wybuchach igdanitu wynosi 7–15% w porównaniu odpowiednio do wybuchów spienionego materiału wybuchowego i spienionego materiału wybuchowego poddanego działaniu ultradźwięków. Podczas detonacji spienionego ładunku wybuchowego poddanego działaniu dźwięku, deformacja szczątkowa jest o 9–10% większa niż podczas detonacji spienionego ładunku wybuchowego nie poddanego działaniu dźwięku.

Słowa kluczowe

EN

mixed explosives; subsidence soils; mathematical simulation

PL

mieszanki wybuchowe; gleby osiadające; symulacje matematyczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2023
• Tom: no. 1
• Strony: 53--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Remez Natalya

• Institute of Energy Saving and Energy Management, National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Peremohy Ave. 37, 03056 Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-8646-6527

autor

Dychko Alina

• Institute of Energy Saving and Energy Management, National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Peremohy Ave. 37, 03056 Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-4632-3203

autor

Vovk Oksana

• Institute of Energy Saving and Energy Management, National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Peremohy Ave. 37, 03056 Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-7531-9847

autor

Khlevniuk Tamara

• Institute of Hydromechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Marii Kapnist st. 8/4, 03057 Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0009-0007-8825-568X

autor

Khlevniuk Denys

• Institute of Hydromechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Marii Kapnist st. 8/4, 03057 Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0009-0001-1754-3170

Bibliografia

• 1. Shvets, V.B., Boyko, I.P., Vynnykov, Y.L., Zotsenko, M.L., Petrakov, O.O., Bida, S.V. (2014) Soil mechanics. Basics and foundations. (Textbook), Dnipropetrovsk: Porohy.
• 2. Han, O., Boiko, V., Kravets, V. &Han, A. (2020). Formation of parameters of foamed explosive mixtures fo rsealing soils. ScienceRise, 5, pp. 6–12. doi: 10.21303/2313-8416.2020.001430.
• 3. Han, O.V., Boyko, V.V., Han, A.L., Kravets, V.G., Vapnichna, V.V. (2019). Changes in the porosity and retention capacity of ammonium nitrate under the influence of ultrasonic irradiation. Problems of Geoengineering and Underground Urbanism (May).
• 4. Litvin, L.N. (1981). NEW DESTRUCTION METHODS AND ROCK MECHANICS. KYIV: NAUKOVADUMKA.
• 5. Vovk, A.A. (1979). Control of the action of an explosion in soils and rocks. Kyiv: Naukovadumka.
• 6. Vovk, A.A., Kravets, V.H., Demeshchuk, L.Y. et. al. (1976) The method of compaction of subsidence loess soils. Patent 572094 (USSR). SKTB Institute of geophysics AS USSR. MKY E02D 3/10, UDK 624.5.
• 7. Luchko, I.A., Remez, N.S. and Luchko, A.I. (2006) Wave processes in soil massifs during explosions of new mixed explosives. Bulletin of scientific works of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", "Mining" series: Collection of scientific works, 14, pp.24-30.
• 8. Remez, N., Dychko, A., Besarabets, Y. et al.(2019) Impact Modelling of Explosion of Mixture Explosive Charges on the Environment. Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, 3, pp.37-49. doi: 10.2478/lpts-2019-0018.
• 9. Remez, N.S. (2000). Peculiarities of deformation of a solidrich-componen viscoplastic medium with a minimum coefficientin viscosity with dynamic stresses. Herald of science practices of NTU of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute". Series "Mining": Collection of science practices, 3, pp.34-39.
• 10. George, W., Collins, I.I. (2003) Fundamental Numerical Methods and Data Analysis.
• 11. Richtmyer R., Morton K. (1972) Difference methods for solving boundary value problems.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)