Assessment of the spectral component of seismic vibrations of protected objects during explosions in rock quarries

Анатолій Іванович Крючков,Анатолій Ігорович Бахтин

doi:10.20535/2707-2096.2.2020.207381

Abstract

The article was awarded to the honored practitioner of the URSR graduate School, the laureate of the State Prize of Ukraine, professor Vynoslavskiy Vasiliy Mikolayovich, a stretch of 27 years dean of the faculty of mining of the Kiev Polytechnic Institute. 14 September 2020 year 100 years from the day of the birth of him. The article briefly describes his life path and achievements, his life position and scientific achievements. Purpose. The purpose of this article is to study the dissipation and energy distribution of explosive pulses as they pass through the rock massif and the foundation of protected objects, as well as to study the amplitude and energy of seismic oscillations of protected objects under the action of an explosive pulse. Methodology. To study the dissipation and energy distribution of explosive pulses and the interpretation of the results in this article used the methods of spectral analysis (study of autocovariance functions, joint covariance functions, energy autospectras and cross-spectral analysis).Findings. The amplitude of seismic oscillations of the output pulse (foundation surface) for the system "soil - foundation" is 7.35 times lower than the amplitude of soil oscillations at a distance of 70 m from the experimental object, the energy decreased by 8.23 times. This indicates that the foundation of the research object absorbed about 88% of the seismic energy that approached it. The frequency range 5-9 Hz is resonant. In this range, the oscillation frequency of the object foundation is close to the oscillation frequency of the input pulse, which leads to an increase in the energy and amplitude of seismic oscillations and the formation of microcracks in the foundation. For the system "foundation - the top of the tower" the amplitude and energy of oscillations at the top of the tower is 2 times greater than on the surface of the foundation. This fact indicates that due to the significant height of the towers (42.6 m), there is a rocking under the action of an explosive impulse. The maximum amplitude of oscillations of the top of the tower and the surface of the foundation is observed at a frequency of 5 Hz. This indicates that the foundation and towers respond to the explosive impulse as a single object. The nature and form of phase-amplitude characteristics of mutual spectra (hodographs) indicate that the experimental system "source of the explosion-soil massif-foundation-tower for cement storage" is unstable and part of the energy is spent on the formation of microcracks. Originality. The method of research of the characteristics of the rock massif and protected objects used in the article indicates the possibility of a more detailed study of the mechanism of development of microcracks and their transition to unstable destruction. Practical implications. The practical value of the results lies in the information obtained to protect research objects from the negative and destructive effects of seismic pulses, as well as the ability to influence the flow and energy dissipation of explosive pulses by changing the parameters of the explosion or other engineering solutions.

Highlights

Метою цієї роботи є дослідження дисипації та розподілу енергії вибухових імпульсів при проходженні їх через гірський масив, фундамент та основні конструкції об’єктів, що охороняються
Для вирішення поставленої мети необхідно вирішити ряд наукових задач: 1) дослідження автоковариаційних функцій та автоспектрів вхідного та вихідного імпульсів хвиль деформації; 2) оцінка амплітуди та енергії сейсмічних коливань при проходженні вибухового імпульсу через фундамент та силосні вежі; 3) встановлення резонансних частот сейсмічних коливань ґрунтового масиву, фундаменту та силосних веж дослідного об’єкту; 4) аналіз стійкості системи та умов розвитку мікротріщин за допомогою фазово-амплітудної характеристики взаємного енергетичного спектра
Горное дело: Сейсмика промышленых взрывов, No85/42, 174-178

Summary

OF PROTECTED OBJECTS DURING EXPLOSIONS IN ROCK QUARRIES

Метою цієї роботи є дослідження дисипації та розподілу енергії вибухових імпульсів при проходженні їх через гірський масив, фундамент та основні конструкції об’єктів, що охороняються. Проаналізовано зміну амплітуди та енергії сейсмічних коливань при проходженні вибухового імпульсу через фундамент та основні конструкції дослідного об’єкту. Метою даної роботи є дослідження дисипації та розподілу енергії вибухових імпульсів при проходженні їх через гірський масив та фундамент об’єктів, що охороняються. Для вирішення поставленої мети необхідно вирішити ряд наукових задач: 1) дослідження автоковариаційних функцій та автоспектрів вхідного та вихідного імпульсів хвиль деформації; 2) оцінка амплітуди та енергії сейсмічних коливань при проходженні вибухового імпульсу через фундамент та силосні вежі; 3) встановлення резонансних частот сейсмічних коливань ґрунтового масиву, фундаменту та силосних веж дослідного об’єкту; 4) аналіз стійкості системи та умов розвитку мікротріщин за допомогою фазово-амплітудної характеристики взаємного енергетичного спектра. Цей факт змушує переглянути допустимі динамічні навантаження та визначити умови безпечних сейсмічних коливань

ОСНОВНА ЧАСТИНА

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ