Способ возбуждения упругих колебаний в грунте Советский патент 1993 года по МПК G01V1/13 

Изобретение относится к области геофизики и сейсмологии, а именно к разработке способов возбуждения упругих колебаний в грунте, основанных на взрыве над поверхностью грунта топливо-воздушной взрывчатой смеси (ТВВС) и может найти применение в сейсморазведке и при сейсмологических исследованиях.

Целью изобретения является увеличение надежности возбуждения упругих колебаний, повышение безопасности, уменьшение трудозатрат при реализации способа,

Поставленная цель достигается тем, что в способе возбуждения упругих колебаний в грунте, включающем размещение емкости с топливом на поверхности грунта, взрывное диспергирование в воздухе топлива и последующее инициирование образовавшейся .над поверхностью грунта топливо-воздушной взрывчатой смеси, диспергирование топлива осуществляют путем

размещения верхнего и нижнего диспергирующих зарядов соответственно над и под емкостью с топливом с последующим подрывом нижнего диспергирующего заряда и одновременно с ним или через интервал времени тэ подрывом верхнего диспергирующего заряда, при этом интервал времени т3 определяют из выражения 0,5 H/vB, где.Н - высота слоя топлива в емкости, VB - средняя скорость волны возмущения, распространяющейся в вертикальном направлении по топливу при взрыве диспергирующего заряда.

В предлагаемом способе топливо-воздушная взрывчатая смесь формируется за счет динамического взаимодействия волн возмущения (ударных волн), генерируемых взрывами нижнего и верхнего диспергирующих зарядов (ДЗ). С достаточной для практики точностью скорость волн возму-.

00

о

2

W

ю

щения VB можно принять равной скорости звука в данном топливе. С учетом этого при одновременном подрыве верхнего и нижнего ДЗ встреча двух волн будет происходить примерно на половине высоты слоя топлива или емкости, если последняя полностью заполненная топливом, а метание топлива производится преимущественно в горизонтальном направлении; сформированная ТВ В С будет иметь максимальную площадь контакта с грунтом. Задержка момента подрыва верхнего заряда относительно нижнего приводит к перемещению места встречи двух волн вверх по высоте слоя топлива, при этом появляется дополнительный массовый поток топлива вверх. В итоге облако ТВВС будет более вытянуто по вертикальной оси, чем при тэ 0. Если Т3 0,5 H/ve встреча волн возмущения произойдет на расстоянии, примерно удаленном от верхней кромки топлива на 1/4 его высоты. Увеличение тэ 0,5 H/VB нецелесообразно, т.к. при таких условиях возможно преждевременное воспламенение топлива от взрыва верхнего

ДЗ.

Если для реализации предлагаемого способа используют легкоразрушающиеся емкости с тонкими стенками, то затратами энергии на дробление и метание корпуса емкости можно пренебречь, общую массу верхнего и нижнего ДЗ определяют исходя из затрат на распыление топлива. Обычно в таких случаях общая.масса ДЗ составляет 4...8% от массы топлива (ДЗ изготовлены из тротила).

Детонационноспособные ТВВС можно формировать при разных соотношениях масс верхнего и нижнего ДЗ, однако оптимальным является примерное равенство масс верхнего и нижнего ДЗ (мв мн, где MB и Мн массы верхнего и нижнего ДЗ соответственно). При MB MH часть диспергируемого топлива будет оседать на грунт, а при MH MB будет возрастать экологический ущерб, наносимый взрывом нижнего ДЗ, по сравнению со случаем, когда мв мн.

Инициатор обычно располагают таким образом, чтобы после срабатывания ДЗ он Оказался внутри сформированного облака ТВВС. В качестве инициатора для ТВВС, сформированных в свободном объеме, обычно используют заряд КВВ, масса которого зависит от детонационной чувствительности данного типа ТВВС. Инициатор подрывают в момент времени, когда концентрация топлива в воздухе находится в детонационных пределах. Время задержки инициирования определяют экспериментально.

Предлагаемый способ возбуждения упругих колебаний в грунте реализуется следующим образом.

На грунте вертикально устанавливают

стальную бочку емкостью 200 л с бензином А-76. Под днищем бочки делают углубление, в которое закладывают нижний ДЗ с присоединенным к нему отрезком детонирующего шнура (ДШ) длиной 2...5 м. На

0 бочке располагают верхний ДЗ с присоединенным отрезком длиной либо равной, либо меньшей длины отрезка ДШ. идущего к нижнему ДЗ. Для предохранения воспламенения бензина при диспергировании вер5 хний ДЗ окружают слоем инертного материала, например, песка, земли толщиной 10...20 см. В случае использования для изготовления ДЗ предохранительных В В эту операцию можно исключить: Иницииру0 ющий заряд массой 5...8 кг размещают в 7...10 м от ц.ентра бочки. Связывают свободные концы ДШ от нижнего и верхнего ДЗ и присоединяют к ним электродетонатор. Присоединяют электродетонатор коротко5 замедленного действия к инициирующему заряду. После завершения этих операций подают взрывные.импульсы на детонаторы. Происходит взрывное диспергирова- ние топлива, в момент достижения

0 бензино-воздушной смесью концентрационных пределов детонации срабатывает инициирующий заряд, вызывающий детона-. цию ТВВС. Детонационная и ударная волны от взрыва ТВВС взаимодействуют с повер5 хностью грунта и возбуждают в нем упругие колебания, которые регистрируются известными методами.

Применение предлагаемого способа позволит увеличить надежность возбужде0 ния упругих колебаний за счет быстрого (взрывного) формирования ТВВС; повысить безопасность работ за счет отказа от использования чистого кислорода; получить дополнительную экономию трудозатрат и

5 средств, поскольку практическая реализация предлагаемого способа производится с помощью простых операций, при этом не требуется сложное оборудование и аппаратура, а для создания ТВВС берут кислород

0 воздуха.

Формула изобретения

Способ возбуждения упругих колебаний в грунте, включающий размещение емкости с топливом на поверхности грунта,

5 взрывное диспергирование в воздухе топлива и последующее инициирование образовавшейся над поверхностью грунта. топливо-воздушной смеси, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности возбуждения упругих колебаний, новышения безопасности и уменьшения трудозатрат при осуществлении способа, диспер- гирование -топлива осуществляют путем размещения верхнего и нижнего диспергирующих зарядов соответственно над и под емкостью с топливом с последующим подрывом Нижнего диспергирующего заряда и одновременным с ним или через интервал времени гэ подрывом верхнего диспергирующего заряда, при этом интервал времени Г3 определяют, исходя из выражения

Т3 0,5H/ve, где Н - высота слоя топлива в емкости, м;

VB - средняя скорость волны возмущения, распространяющейся в вертикальном направлении по топливу после взрыва нижнего диспергирующего заряда.

Использование: в сейсморазведке при возбуждении упругих колебаний взрывом топливно-воздушной смеси (ТВС), Сущность изобретения: емкость с топливом размещают на поверхности грунта. Создание ТВС осуществляют одновременным подрывом двух диспергирующих зарядов, размещенных снизу и сверху емкости, или же подрывом верхнего заряда через интервал Г3 0,5 H/VD, где Н - высота слоя топлива в емкости, VB - скорость волны возмущения по топливу в вертикальном направлении. ел