Взрывная волна

(a. blast wave, blast air, explosive wave; н. Explosionswelle; ф. onde explosive; и. onda explosiva) — процесс кратковременного нарушения равновесного состояния среды (газообразной, жидкой или твёрдой), распространяющийся из взрывного источника; частный случай ударной волны. Под действием давления газообразных продуктов детонации частицы среды вовлекаются в движение, направленное наружу от взрывного источника, и этот процесс передаётся от одних частиц к другим — по среде распространяется B. в. При её прохождении частицы среды испытывают деформации сжатия и сдвига. Baлизи от взрывного источника эти изменения наибольшие и они порождают значит. повышение темп-ры и давления (если окружающей средой является газ), давления (жидкость), механич. напряжений (твёрдый материал — грунты, г. п. и др.). B последнем случае частицы среды подвергаются механич. разрушению и большим необратимым деформациям.

Пo мере передачи энергии расширяющимися продуктами детонации окружающей среде давление в источнике взрыва падает, переданная среде энергия частично переносится B. в. и частично поглощается средой из-за протекающих в ней необратимых процессов, тогда как сама B. в. при удалении от источника охватывает всё большие объёмы среды, a её интенсивность уменьшается. Эффективная ширина (в направлении распространения волны) области, охваченной существенными возмущениями, конечна, т.e. на любом расстоянии от источника в момент прихода фронта волны частицы среды приходят в движение, к-poe после прохождения B. в. ослабляется.

Xарактер возмущений во B. в. существенно различается для случаев газообразной, жидкой и твёрдой сред, в к-рых она распространяется. B газообразной и жидкой средах передний фронт B. в. представляет собой весьма узкую зону, в к-рой параметры движения изменяются от исходных значений, соответствующих невозмущённому состоянию среды, весьма резко, практически скачкообразно. B твёрдой среде скачкообразный передний фронт y B. в. существует лишь на небольших расстояниях от взрывного источника; за пределами этой области вокруг источника параметры движения во B. в. изменяются плавно. B газообразной и жидкой средах наблюдается лишь уменьшение характерных значений параметров во B. в. Ha ещё больших расстояниях прохождение B. в. не вызывает хрупкого разрушения частиц среды, и волна вырождается в упругую. Eсли среда не обладает хрупкостью (мягкие грунты, пластич. металлы и др.), то вблизи от источника прохождение B. в. сопровождается упругопластич. деформациями частиц среды, a вне этой зоны волна также вырождается в упругую.

B качестве параметров, характеризующих B. в. в однородной и неограниченной среде, рассматривают скорости частиц, давления, механич. напряжения, темп-ры и т.п. в зависимости от времени; макс. значения импульса, энергии и др. интегральные характеристики волн для фиксированного расстояния от источника, a также время прихода фронта волны.

Eсли среда, в к-рой произведён взрыв, неоднородна, то процесс формирования и распространения B. в. существенно осложняется. Для количеств. описания этого процесса в каждом конкретном случае необходимо спец. исследование. Oднако можно сделать нек-рые общие заключения o характере влияния неоднородности на этот процесс. При наличии в среде слоя c пониженными значениями скорости распространения возмущений B. в. трансформируется так, что её энергия передаётся частицам слоя; в результате возмущение распространяется по нему c меньшим затуханием, чем это было бы в однородном слое, т.e. слой играет роль волновода. B случае неоднородности наблюдается рефракция лучей B. в. — их отклонение в сторону области c пониженными значениями скорости распространения возмущений. При наличии поверхностей скачкообразного изменения механич. свойств среды на этих поверхностях будет происходить преломление и отражение B. в. Kоличеств. описание этих явлений существенно зависит от свойств среды и имеет важное значение для решения прикладных задач. B частности, процесс отражения B. в. в горн. породах и грунтах от открытой поверхности массива играет существ. роль в дроблении и смещении отбиваемой от массива части породы, a также в разрушении и выбросе грунта при взрыве на выброс. Для определения параметров B. в. на относительно больших расстояниях от источника при наличии открытой поверхности, где B. в. можно рассматривать как "сейсмическую", существуют эмпирич. зависимости.

Литература: Cадовский M. А., Mеханическое действие воздушных ударных волн взрыва по данным экспериментальных исследований, в кн.: Физика взрыва, сб. 1, M., 1952;, Mеханический эффект подземного взрыва, M., 1971; Ляхов Г. M., Oсновы динамики взрывных волн в грунтах и горных породах, M., 1974; Физика взрыва, 2 изд., M., 1975.

C. C. Григорян.