1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Tô Đức Thọ NGHIÊN CỨU SỰ LAN TRUYỀN CỦA SÓNG NỔ TRONG NƯỚC VÀ TƯƠNG TÁC CỦA SÓNG NỔ ĐỐI VỚI CHƯỚNG NGẠI CÔNG TRÌNH Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 62.52.01.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2016 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Vũ Đình Lợi PGS TS Đàm Trọng Thắng Phản biện 1: GS TS Nguyễn Quang Phích Phản biện 2: PGS TS Phạm Đức Hùng Phản biện 3: TS Nguyễn Duy Túy Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo Quyết định số 624/QĐ-HV ngày 03 tháng năm 2016 Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp Học viện Kỹ thuật Quân vào hồi: … ……ngày … tháng … năm … Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân - Thư viện Quốc gia MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Từ thực tiễn yêu cầu phát triển kinh tế biển gắn liền với bảo vệ chủ quyền biển đảo Tổ quốc đặt việc xây dựng công trình đáp ứng đủ yêu cầu chịu dạng tải trọng đặc biệt, có tác dụng nổ nước bom đạn chiến tranh xảy ra… Để giải vấn đề cần phải nghiên cứu hiểu sâu sắc điểm tồn vấn đề nổ nước: ảnh hưởng điều kiện địa chất đáy khác đến thông số mặt sóng; môi trường nước chưa thử nghiệm nước mặn; ảnh hưởng hình dạng chướng ngại, công trình tác động sóng nổ nước; ảnh hưởng qui luật nhiễu xạ sóng sóng tới gặp chướng ngại; giải pháp bảo lệ lâu dài công trình biển tác dụng sóng nổ nước…Vì đề tài luận án “Nghiên cứu lan truyền sóng nổ nước tương tác sóng nổ chướng ngại công trình” vấn đề cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu luận án: - Nghiên cứu khai thác sở lý thuyết chung trình lan truyền sóng nổ môi trường nước tương tác sóng nổ với chướng ngại có số hình dạng khác nhau; - Trên sở lý thuyết đưa ra, tiến hành xây dựng chương trình tính toán, khảo sát số tìm qui luật trình tương tác sóng xung kích nhiễu xạ tổng hợp tác dụng lên dạng chướng ngại công trình nước; - Đề xuất giải pháp làm suy giảm sóng xung kích tác dụng vào chướng ngại công trình, nhằm nâng cao khả chịu tải trọng nổ nước cho chướng ngại công trình Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án: Trong luận án tập trung nghiên cứu trình lan truyền sóng nổ nước tương tác sóng nổ nhiễu xạ tổng hợp lên chướng ngại nước với số hình dạng khác Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm số máy tính thử nghiệm thực địa Về lý thuyết sử dụng phương pháp giải tích, phân tích, tổng hợp phương pháp số Phương pháp số sử dụng luận án giải tích phân số dựa lý thuyết thủy động lực học nổ, kết hợp với phương pháp PTHH nhờ sử dụng phần mềm Autodyn Về thực nghiệm sử dụng phương pháp mô hình, tương đương, thống kê Luận điểm bảo vệ: - Luận điểm 1: Các toán tác dụng sóng nổ lên dạng chướng ngại tiêu biểu giải việc sử dụng lý thuyết nhiễu xạ sóng nổ - Luận điểm 2: Trên dạng chướng ngại, phân bố tải trọng, điểm nguy hiểm chịu tải trọng lớn vùng bề mặt khuất sóng nổ tác dụng lên chướng ngại hoàn toàn xác định - Luận điểm 3: Trong điều kiện địa chất, môi trường nước số đảo thuộc quần đảo Trường Sa, xây dựng hệ thống công thức thực nghiệm xác định tham số sóng nổ nước phù hợp với yếu tố với môi trường, địa chất…của đảo - Luận điểm 4: Khi sử dụng vật liệu có tác dụng giảm chấn, hấp thụ sóng cho phép giảm 26,23 ÷ 34,55 % giá trị sóng xung kích tác dụng lên chướng ngại Cấu trúc luận án: Luận án bao gồm phần mở đầu, chương, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục Trong có 138 trang thuyết minh, 36 bảng, 102 hình vẽ, đồ thị 65 tài liệu tham khảo Mở đầu: Trình bày tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài luận án Chương 1: Tổng quan công tác nổ nước Chương 2: Cơ sở lý thuyết nổ môi trường nước tương tác sóng nổ chướng ngại Chương 3: Nghiên cứu nhiễu xạ sóng tải trọng sóng xung kích nước tác động lên chướng ngại Chương 4: Nổ thực nghiệm môi trường nước biển Kết luận: Trình bày đóng góp luận án kiến nghị Chương 1: TỔNG QUAN Tổng quan công tác nổ nước để thấy phát triển thời gian qua nổ nước giới nói chung, tình hình nghiên cứu nước ta nói riêng vấn đề đặt mảng nghiên cứu 1.1 Phân loại dạng nổ nước Với tiến khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng lượng nổ nước sử dụng rộng rãi không quân mà nhiều ngành kinh tế quốc dân, với dạng nổ khác Để thuận tiện tính toán, nghiên cứu sử dụng, cần tiến hành phân loại dạng lượng nổ hay dạng nổ: Theo vị trí bố trí lượng nổ; Theo mục đích ứng dụng; Theo dạng tính chất khác tác dụng học xảy ra; Theo hướng nghiên cứu tác động học nổ nước 1.2 Phân loại đối tượng chướng ngại, công trình nước Có cách phân loại: Theo hình dạng; Theo chất liệu chướng ngại; Theo công dụng sử dụng chướng ngại, công trình; Theo vai trò chướng ngại; Theo điều kiện địa chất 1.3 Tình hình nghiên cứu nổ nước giới Các nhà khoa học tiêu biểu giới nghiên cứu nổ nước theo hướng chính: - Hướng 1: nghiên cứu trình vật lý, học xảy nổ môi trường nước, trình hình thành lan truyền sóng đập thuỷ lực, trình dãn nở chuyển động buồng sản phẩm nổ kèm theo việc xác định thông số đặc trưng cho trình Điển hình nghiên cứu theo hướng có nhà khoa học Nga tiếng G.I Pokropski, Xađopski, IU X Iakoplev, O.E Vlaxop, N.B Kutuzov, P.A Girmanop, T.M Xalamakhin nhà khoa học Mỹ R Cole…; - Hướng 2: Nghiên cứu trình tương tác phá hủy trực tiếp đáy nước lượng nổ đặt ngoài, lỗ khoan lượng nổ lõm với mục tiêu phá om, phá văng hay phá định hướng Các nhà khoa học quan tâm theo hướng có V.M Tarivov, V.V Gankin, R.A Girmanov, I.Z Drogoveik, N.G Arzimanov,…; - Hướng : Nghiên cứu tương tác sóng nổ lên phương tiện hay công trình nước Hướng nghiên cứu sở để tính toán thiết kế lượng nổ phá huỷ đối tượng nước, hay tính toán công trình, phương tiện chịu tác động tải trọng nổ, phục vụ tính toán thiết kế an toàn nổ Đại diện hướng có B.V Zaimyliaev, B.N Kutuzov, V.A Belin, V.V Gankin, R.A Girmanov, I.Z Drogoveik…; - Hướng : Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu nổ nước, giải pháp làm suy giảm, triệt tiêu sóng xung kích nước Đại diện hướng có B.N Kutuzov, V.A Belin, V.V Gankin, R.A Girmanov, I.Z Drogoveik, B.R Parkin, F.R Ginmor, G.L Broude…; Bằng cách tiếp cận, công trình nghiên cứu đưa thông số đặc trưng bề mặt sóng xung kích có dạng tổng quát: - Áp suất mặt sóng xung kích: p (t ) = pm f (t ) , (Pa) (1.1) τ i0 = ∫ ( p − p0 ).dt - Xung riêng sóng xung kích: - Năng lượng riêng bề mặt sóng xung kích: E= , (Pa.s) (1.2) τ ∫ ( p − p ) dt ρ a , (J/m2) (1.3) đó: p- áp suất mặt sóng xung kích, (Pa); p0- áp suất ban đầu nước, (Pa); pm- áp suất cực đại sóng xung kích, (Pa); τ- thời gian tác dụng sóng, (s); t- thời gian, (s); f(t)- hàm thời gian; ρ- mật độ nước, (kg/m 3); a- tốc độ âm nước, (m/s); i – xung riêng, (Pa.s); E- lượng riêng, (J/m 2) Theo B.N Kutuzov, qui luật nổ nước có tương đồng với nổ môi trường đất đá không khí là: thông số đặc trưng cho mặt sóng xung kích tuân theo qui luật đồng dạng Xeđop M.A.Xađovski… Khi công thức có dạng: - Đối với thành phần áp suất lớn mặt sóng: j n 3Q pm = ∑ A j   R ÷ ÷ j =1   (Pa) (1.4) đó: Aj - số xác định từ nổ thí nghiệm; p m- áp suất cực đại bề mặt sóng xung kích; Q - khối lượng lượng nổ; R- bán kính từ tâm nổ đến điểm khảo sát Dựa sở lý thuyết đồng dạng, R.Cole đưa công thức xác định thông số đặc trưng mặt sóng xung kích nước: 1,13 - Áp suất cực đại mặt sóng: 3 Q   pm = 53,3.106.  R     Q i  = 5,9.102.  Q  R  - Xung riêng sóng xung kích: (1.8) (Pa) (1.7) ,8 (Pa.s) - Năng lượng riêng mặt sóng xung kích nước, (J/m2): 3 Q  E  = 8,3.104.  Q  R  , 05 (1.9) - Hằng số thời gian sóng xung kích nước: 3 Q  θ  = 9,4.105.  Q  R  −0 , 25 (1.10) Đánh giá ảnh hưởng mặt nước đáy nước G.I Pakropski, O.E Vlaxop T.M Xalamakhin giới thiệu công thức tính áp suất lớn mặt sóng xung kích lan truyền nước bị ảnh hưởng mặt đáy đưa dạng: j n 3Q pm = km kd ∑ Aj   R ÷ ÷ j =1   (1.11) (Pa) đó: km, kd- tương ứng hệ số ảnh hưởng mặt nước đáy nước Bốn hướng công thức đề cập đến trình vật lý học xảy nổ môi trường nước, trình học xuất phá hủy đất đá nước, tương tác sóng xung kích với chướng ngại nước biện pháp nâng cao hiệu nổ giải pháp làm suy giảm sóng xung kích nước 1.4 Tình hình nghiên cứu nổ nước Việt Nam Một số nhà khoa học nghiên cứu nổ nước giai đoạn vừa qua đóng góp lớn vào phát triển kinh tế, xã hội, quốc phòng an ninh đất nước như: TS Lê Văn Trung, GS.TS Nhữ Văn Bách, GS.TSKH Nguyễn Hoa Thịnh, GS.TSKH Nguyễn Văn Hợi, GS.TS Vũ Đình Lợi, TS Nguyễn Văn Thủy, PGS.TS Đàm Trọng Thắng số nhà nghiên cứu khác… Các đề tài tác giả giải tốt yêu cầu đặt giai đoạn.Qua đó, với vấn đề nghiên cứu đề cập, xác định nội dung cần phải giải 1.5 Những tồn hướng giải nghiên cứu nổ nước Từ việc phân tích tổng quan nghiên cứu nổ nước, cho phép rút vấn đề nghiên cứu tồn Từ tồn đưa hướng giải luận án phát triển nghiên cứu tiếp theo, cụ thể là: - Nghiên cứu khai thác sở lý thuyết trình lan truyền sóng nổ nước, kết hợp với thử nghiệm nổ trường để rút qui luật đánh giá thông số mặt sóng xung kích nước điều kiện biển với trầm tích san hô Trường Sa; - Nghiên cứu khảo sát thiết lập qui luật sóng nhiễu xạ tổng hơp tương tác với dạng chướng ngại khác nhau, sở đánh giá dạng hình dạng chướng ngại có khả làm giảm tải trọng sóng nổ tác động lên chướng ngại - Nghiên cứu trình tương tác sóng xung kích nước không xét đến nhiễu xạ lên chướng ngại - Lựa chọn vật liệu thử nghiệm khả làm suy giảm cường độ sóng xung kích, phù hợp với điều kiện ứng dụng xây dựng công trình biển nước ta 1.6 Kết luận chương Qua nghiên cứu tổng quan nổ, số vấn đề liên quan đến hướng nghiên cứu trở nên rõ ràng đặt nhiệm vụ cụ thể cho tác giả nhà nghiên cứu nổ nói chung Các vấn đề nổ tồn vấn đề phức tạp mà cần đến trợ giúp ứng dụng khoa học kỹ thuật đại Để giải vấn đề nghiên cứu phân tích cần có phương pháp tiếp cận nghiên cứu cách tối ưu, cần có kết hợp nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với tính toán phần mềm máy tính thử nghiệm thực tế Nhờ lựa chọn phương pháp nghiên cứu hợp lý, kết hợp với trang thiết bị người cụ thể, việc giải vấn đề tồn nêu nội dung trình bày chương luận án Với kết luận trên, tên đề tài, mục đích, nội dung phương pháp nghiên cứu luận án chọn trình bày phần mở đầu luận án Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NỔ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ TƯƠNG TÁC CỦA SÓNG NỔ VỚI CHƯỚNG NGẠI 2.1 Cơ sở lý thuyết truyền sóng nổ môi trường nước 2.1.1 Quá trình hình thành phát triển bóng khí sóng xung kích nổ nước Nổ môi trường nước có đặc tính riêng biệt Sản phẩm nổ dãn nở đẩy nước hình thành lỗ rỗng gọi bóng khí Quá trình giãn nỡ bóng khí chụp hình 2.2 biến thiên áp suất điểm cố định không gian mặt sóng xung kích qua thể hình 2.3 Hình 2.2 Ảnh chụp trình giãn nở bóng khí môi trường nước Hình 2.3 Biểu đồ mô biến thiên áp suất điểm cố định không gian mặt sóng xung kích qua 2.1.2 Qui luật phát triển bóng khí nổ môi trường nước Trình bày nghiên cứu bán kính bóng khí cực đại; quy luật phát triển chuyển động bóng khí; chu kỳ dao động bóng khí; bán kính giãn nở sản phẩm; độ bóng khí tham số đặc trưng bóng khí sát bề mặt nước 2.1.3 Quá trình truyền sóng xung kích môi trường nước tham số mặt sóng xung kích nước Trình bày nghiên cứu áp suất, tốc độ phần tử mật độ, tham số mặt sóng xung kích biến thiên áp suất theo thời gian xung riêng pha nén loại lượng nổ khác 2.2 Ảnh hưởng mặt thoáng mặt đáy đến sóng xung kích môi trường nước 2.2.1 Ảnh hưởng mặt thoáng đến sóng xung kích 10 Hình 2.5 Sơ đồ xác định ảnh hưởng mặt thoáng Ảnh hưởng mặt nước đến tham số sóng xung kích xét đến hệ số ảnh hưởng, K mt: 2,3 H  h 0,314  (1 + 4,2 ) r0  H  K mt = r H −h 1−   r0  r  (2.28) Nếu Kmt > mặt thoáng không ảnh hưởng đến tham số sóng xung kích Nếu Kmt < mặt thoáng ảnh hưởng đến hình dạng biểu đồ áp suất trị số xung riêng pha nén mà ảnh hưởng đến thông số bề mặt sóng xung kích pφ − p1 p 1,13 r  = 14700 K mt   r   φ Áp suất mặt sóng xung kích: 2.2.2 Ảnh hưởng mặt đáy đến sóng xung kích (2.29) Hình 2.4 Sơ đồ giải thích sóng phản xạ từ đáy nước Sự ảnh hưởng đáy nước đánh giá hệ số kđ: kd     0,314    r   r0  =      r0 tg β *   H1   r0   2,3  h  1 + 4,2   H1     H − h1  1−   r   H1  H − h1  1−   r    3,22 H1 ≥  tg β * r0  ,  h1  r0  1 + , 435  H1  H    2 − *   r0  r0 tg β      ,        , 77  3,22  H1   ≤ *  r0  tg β  , 77 (2.35) Nếu hệ số kd < áp suất mặt sóng xung kích tính: pφ − p1 p1 r  = 14700 K mt   r   φ 1,13 (2.36) 19 số điểm phẳng Nhận xét: Ở thời điểm ban đầu sóng tới đập vào bề mặt phẳng xuất sóng phản xạ làm áp lực tổng hợp tăng gấp hai sau giảm dần Các điểm bề mặt phẳng có quy luật phân bố lực giống Bài toán 2: Tương tác sóng nổ với bề mặt phía chướng ngại công trình (bài toán sóng trượt mặt phẳng) Mô hình toán điểm khảo sát hình 3.19 bảng 3.4 Bảng 3.4 Tọa độ điểm khảo sát Hình 3.19 Mô hình điểm khảo sát mặt Thay liệu vào chương trình UNDEXLOAD có kết Sơ đồ phân bố áp lực thể theo hình 3.20 3.21 20 Hình 3.20 Phân bố áp lực thời điểm bề mặt phía chướng ngại Hình 3.21 Phân bố áp lực vị trí (điểm) bề mặt phía chướng ngại Nhận xét: áp suất bề mặt sóng phẳng trượt bề mặt chướng ngại không thay đổi Giá trị áp suất tác dụng lên bề mặt chướng ngại mà sóng trượt giá trị áp suất sóng tới Kết hoàn toàn phù hợp với lý thuyết nổ môi trường không khí Bài toán 3: Ảnh hưởng sóng nổ với bề mặt phía sau chướng ngại công trình (bài toán sóng chảy bao với vùng khuất) Sơ đồ toán điểm khảo sát hình 3.22 bảng 3.7 Bảng 3.7 Tọa độ điểm khảo sát 21 Hình 3.22 Mô hình điểm khảo sát mặt Thay liệu vào chương trình UNDEXLOAD có kết Phân bố áp lực bề mặt khuất chướng ngại theo hình 3.23 Hiện chưa có nghiên cứu làm rõ vấn đề ảnh hưởng sóng nổ vùng khuất Khảo sát đến không ảnh hưởng sóng nổ ta tìm phân bố áp suất chảy bao điểm phía sau phẳng theo hình 3.24 Từ khảo sát vùng khuất, tìm phân bố vùng chịu tải trọng sóng xung kích nước vùng khuất bê tông mô hình 3.25 Hình 3.23 Phân bố áp lực điểm bề mặt khuất Hình 3.24 Áp suất chảy bao phía sau bề mặt 22 Nhận xét: Phía sau vùng ảnh hưởng nhiễu xạ không phụ thuộc vào chiều cao mà phụ thuộc vào độ lớn thời gian lan truyền sóng Càng xa góc khuất, ảnh hưởng nhiễu xạ sóng nhỏ Với toán khảo sát, vùng ảnh hưởng sóng xung kích chảy bao phía sau mặt phẳng tính từ góc mép sau dài khoảng 14,8 cm cách 0,0001x1535= 0,1535 m Hình 3.25 Phân bố vùng chịu tải trọng sóng xung kích nước lên bê tông 3.4.3 Thử nghiệm số với chướng ngại có hình dạng đặc biệt Lựa chọn thông số đầu vào: Khảo sát toán với sóng tới đơn vị sóng tới có quy luật p(t)=p max(1-t/ τ ) (kPa) (thu từ thí nghiệm thực tiễn Trường Sa 6-2013) Tốc độ truyền sóng (thực nghiệm) a = 1535 m/s; pmax= 1506 Kpa; khoảng thời gian khảo sát với hình trụ, cầu elipsoid t = 0,009; 0,003; 0,003 s; số điểm khảo sát tương ứng: 31, 31, 41 Bán kính trụ cầu 2; 1,128 m Bán trục lớn bán trục nhỏ elipsoid là: 1,128 m - Khảo sát phân bố áp lực chướng ngại có dạng trụ dài vô hạn Sơ đồ toán hình 3.26 Chương trình UNDEXLOAD-1 cho kết khảo sát với chướng ngại có dạng hình trụ dài vô hạn: 23 Hình 3.26 Sơ đồ toán điểm xét (theo thời gian) Đồ thị phân bố áp suất thời điểm theo hình 3.27 3.28 Hình 3.27 Đồ thị phân bố áp suất sóng đơn vị lên chướng ngại trụ dài Hình 3.28 Đồ thị phân bố áp suấtđối với sóng xung kích lên chướng ngại trụ dài Nhận xét: Khi sóng tới vừa qua khỏi chướng ngại trụ áp suất dư không Lúc này, áp suất lên chướng ngại ảnh hưởng sóng nhiễu xạ, có nghĩa áp suất tổng áp suất nhiễu xạ Kết hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Zamyshlyayev dự báo - Khảo sát phân bố áp lực chướng ngại có dạng hình cầu Sơ đồ toán hình 3.29 24 Hình 3.29 Sơ đồ toán điểm xét (theo thời gian) Kết khảo sát với sóng tới đơn vị sóng tới p(t) thể qua đồ thị phân bố áp suất thời điểm theo hình 3.30 3.31 Hình 3.30 Đồ thị phân bố áp suất sóng đơn vị lên chướng ngại cầu Hình 3.31 Đồ thị phân bố áp suất sóng xung kích lên chướng ngại cầu Nhận xét: Khi sóng tới vừa qua khỏi chướng ngại cầu áp suất không Lúc này, áp suất lên chướng ngại ảnh hưởng sóng nhiễu xạ, có nghĩa áp suất tổng áp suất nhiễu xạ - Khảo sát phân bố áp lực hình elip tròn xoay chướng ngại có dạng 25 Sơ đồ toán hình 3.32 Hình 3.32 Sơ đồ toán điểm xét (theo thời gian) 26 Kết số thu theo hình 3.33 3.34 Hình 3.33 Đồ thị phân bố áp suất sóng đơn vị lên chướng ngại elip tròn xoay Hình 3.34 Đồ thị phân bố áp suất sóng quy luật tam giác lên chướng ngại elip tròn xoay Nhận xét: Khi sóng tới vừa qua khỏi chướng ngại elip tròn xoay không Lúc này, áp suất lên chướng ngại ảnh hưởng sóng nhiễu xạ, có nghĩa áp suất tổng áp suất nhiễu xạ 3.5 Kết luận Lý thuyết nổ có sử dụng đến ảnh hưởng nhiễu xạ sóng giải toán chướng ngại có dạng đặc biệt mà lý thuyết thông thường lời giải Thông qua phương trình giải tích, chương trình UNDEXLOAD, UNDEXLOAD-1 viết ngôn ngữ lập trình VBA cho phép xác định tải trọng lên dạng vật thể vùng ảnh hưởng sóng nổ đến vùng khuất chướng ngại Khi khảo sát ba dạng chướng ngại đặc biệt: cầu, elip tròn xoay trụ có thiết diện vuông góc với phương truyền sóng nhau, cho thấy giá trị áp suất cực đại nhận tương ứng với ba dạng 7549kPa, 6211kPa 9119 kPa Điều cho thấy chướng ngại dạng elip tròn xoay có lợi phương diện làm yếu sóng xung kích tổng hợp tác dụng lên chướng ngại (ứng dụng tầu ngầm…), chướng ngại dạng cầu cuối chướng ngại dạng trụ Chương NỔ THỰC NGHIỆM TRONG MÔI TRƯỜNG 27 NƯỚC BIỂN Với mục đích thử nghiệm thực tế điều kiện biển đảo, so sánh tính toán lý thuyết thử nghiệm Các thí nghiệm tiến hành vùng biển đảo Sơn Ca thuộc quần đảo Trường Sa vào tháng năm 2013 4.1 Mô tả thí nghiệm 4.1.1 Phân tích lựa chọn mô hình thí nghiệm Qua nghiên cứu tính toán, lựa chọn bố trí đầu đo áp lực sóng nổ bố trí với khoảng cách 1,0m (Hình 4.1) Các thí nghiệm với lượng nổ TNT bê tông khác nhau: thí nghiệm 1, 2, có đầu đo sóng phản xạ bề mặt Các bê tông thí nghiệm có gắn thêm lớp vật liệu giảm chấn Hình 4.1 Mô hình mặt bố trí thí nghiệm 4.1.2 Thiết bị thí nghiệm Gồm máy đo động đa kênh NI SCXI-1000DC đầu đo áp lực kiểu piezo PCB 138A01 kết nối với máy tính trường 4.1.3 Trình tự tiến hành thí nghiệm 28 Chuẩn bị tiến hành thí nghiệm chu đáo, cẩn thận nên vụ nổ thành công hình 4.13, 4.16 4.17 Hình 4.13 Đầu đo gắn vào thí nghiệm Hình 4.16 Tác giả đặt lượng nổ vào vị trí Hình 4.17.Hình ảnh vụ nổ nước 4.2 Phân tích kết thí nghiệm 4.2.1 Xác định tham số đặc trưng sóng xung kích lan truyền nước - Các số liệu thu từ thực nghiệm: kết thí nghiệm thu thể qua bảng 4.2, 4.3 bảng số liệu thời gian trì pha nén Bảng 4.2 Kết áp lực lớn thí nghiệm thời gian đo - Thiết lập phụ thuộc áp suất thời gian sóng xung kích môi trường nước: + Áp suất lớn mặt sóng: 1,13 ∆Pm r  = 14700.C1 5,13  ÷ P1 R  (4.1) p1 áp suất môi trường điểm xét, C1 tỉ số lượng nổ sử dụng với lượng nổ kg, lượng nổ nhỏ 1kg C1[...]... nêm Tương tác của sóng nổ với chướng ngại phẳng hình nêm làm xuất hiện các trường hợp: Sóng nổ trượt trên một mặt của chướng ngại hình nêm; sóng nổ tương tác theo phương pháp tuyến đến một góc của chướng ngại dạng nêm (tương tác pháp tuyến một mặt) và sóng nổ tương tác theo một góc bất kỳ lên các mặt của chướng ngại dạng nêm 3.3 Tương tác của sóng nổ với chướng ngại, công trình quân sự 3.3.1 Tương tác. .. tác của sóng nổ dưới nước với chướng ngại chịu tải trọng trực tiếp và trượt (hình 3.12) 16 3.3.2 Tương tác của sóng nổ dưới nước với góc chướng ngại chịu tải trọng trượt và khuất (hình 3.13) Hình 3.12 Nhiễu xạ của sóng nổ với góc chướng ngại theo phương pháp tuyến (trường hợp 1) Hình 3.13 Nhiễu xạ của sóng nổ với góc chướng ngại theo phương pháp tuyến (trường hợp 2) 3.4 Thiết lập chương trình và khảo... xung nổ truyền vào đáy nước và nghiên cứu thực nghiệm để rút ra các hệ số để xác định được vùng phá hủy nổ của lượng nổ đặt gián tiếp dưới nước 2.3.2 Nghiên cứu tương tác của sóng xung kích dưới nước tác dụng lên chướng ngại tấm phẳng khi không xem xét đến yếu tố nhiễu xạ sóng Các tính toán lý thuyết và so sánh với kết quả thử nghiệm Các tính toán lý thuyết: Kết quả theo lý thuyết áp suất sóng tới và sóng. .. về tương tác sóng xung kích phẳng trong môi trường nước tác dụng lên chướng ngại, công trình có kể đến nhiễu xạ sóng Lý thuyết tương tác của sóng phẳng với chướng ngại trình bày trong chương 3 không thể tính trực tiếp tải trọng tác dụng lên công trình khi xét đến sự nhiễu xạ sóng, cần phải nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán theo phương pháp số để tính toán cũng như khảo sát quy luật phân bố của. .. toàn bộ chướng ngại, trong đó có những vùng không chịu tác dụng trực tiếp của sóng nổ_ điều này trước đây chỉ được dự đoán bằng các phân tích định tính Chương 3 sẽ giải quyết được các vấn đề này bằng định lượng dựa trên lý thuyết nhiễu xạ sóng nổ dưới nước Chương 3 NGHIÊN CỨU NHIỄU XẠ SÓNG VÀ TẢI TRỌNG DO SÓNG XUNG KÍCH TRONG NƯỚC TÁC ĐỘNG LÊN CHƯỚNG NGẠI 3.1 Tương tác của sóng nổ với chướng ngại trong. .. tại của nổ dưới nước mà với trình độ khoa học công nghệ hiện nay cùng với các nhà nghiên nổ hiện có, chúng ta đặt ra bài toán nghiên cứu và có thể giải quyết một số vấn đề: - Nghiên cứu sự phá hủy nền đáy trong trường hợp lượng nổ đặt gián tiếp có xét đến yếu tố phản xạ sóng trên nền - Mô phỏng tương tác sóng nổ với chướng ngại có lớp giảm chấn - Nghiên cứu xác định hệ số góc phản xạ giới hạn của nền... lên bề mặt chướng ngại công trình với các dạng khác nhau 3.4.1 Chương trình tính Từ lý thuyết trình bày, lập chương trình tính áp lực sóng trong vùng nhiễu xạ và tải trọng sóng nổ lên chướng ngại phẳng và các chướng ngại có hình dạng đặc biệt (UNDEXLOAD và UNDEXLOAD-1) * Chương trình UNDEXLOAD: - Các số liệu đầu vào: Góc tới của sóng nổ γ (độ); góc mở của chướng ngại β (độ); quy luật sóng nổ P (t);... phục Trong luận án, sai số giữa phương pháp tính toán đề xuất với kết quả thực nghiệm nằm trong phạm vi chấp nhận được KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những đóng góp mới của luận án 1 Luận án đã tập trung nghiên cứu lời giải phương trình sóng trong môi trường nước, có xét đến hiện tượng phản xạ, nhiễu xạ và tác động với chướng ngại Trên cơ sở đó đã xây dựng được thuật toán, 02 chương trình UNDEXLOAD (chướng ngại. .. trong nghiên cứu xác định hệ số phản xạ này 2.4 Kết luận Quá trình hình thành và lan truyền sóng nổ trong môi trường nước được bắt đầu từ khi phản ứng hóa học diễn ra đến khi quá trình lan truyền sóng ra ngoài môi trường kết thúc Việc đề cập các tham số khác và làm rõ ảnh hưởng của đáy và mặt thoáng đến sóng xung kích và cùng với việc khảo sát bài toán lượng nổ gián tiếp và bài toán xác định sóng phản... Trường hợp hệ số kmt và kd đồng thời nhỏ hơn một, thì có ảnh hưởng đồng thời của cả mặt đáy và mặt nước Áp suất trên mặt sóng pφ − p1 p r = 14700 K mt K đ  0 r  φ 3     1,13 1 xung kích: (2.37) 2.3 Nghiên cứu tương tác của sóng nổ với chướng ngại có kích thước vô hạn trong môi trường nước 2.3.1 Nghiên cứu, tính toán tác dụng cơ học gián tiếp của lượng nổ lên chướng ngại đáy nước Hình 2.11 đặc ... dụng vào chướng ngại công trình, nhằm nâng cao khả chịu tải trọng nổ nước cho chướng ngại công trình Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án: Trong luận án tập trung nghiên cứu trình lan truyền sóng. .. chướng ngại; giải pháp bảo lệ lâu dài công trình biển tác dụng sóng nổ nước Vì đề tài luận án Nghiên cứu lan truyền sóng nổ nước tương tác sóng nổ chướng ngại công trình vấn đề cấp thiết, có ý nghĩa... góc chướng ngại dạng nêm (tương tác pháp tuyến mặt) sóng nổ tương tác theo góc bất kỳ lên mặt chướng ngại dạng nêm 3.3 Tương tác sóng nổ với chướng ngại, công trình quân 3.3.1 Tương tác sóng nổ