Ở nƣớc ta bắt đầu từ cuối thế kỷ XX, trƣớc nhu cầu xây dựng các công trình trên sông và biển có sử dụng năng lƣợng nổ, nên cũng đã xuất hiện các nghiên cứu về nổ dƣới nƣớc. Tuy nhiên, nội dung chủ yếu là khai thác, tiếp thu các vấn đề khoa học công nghệ từ nƣớc ngoài, chủ yếu là Nga để ứng dụng và giải quyết các nhiệm vụ thực tiễn trong nƣớc. Các ứng dụng rất thiết thực và đã đóng vai trò lớn trong phát triển kinh tế, xã hội, quốc phòng an ninh của các nghiên cứu về nổ dƣới nƣớc có thể kể đến nhƣ: nghiên cứu nổ mở luồng trên biển, nghiên cứu nổ để khai thác khoáng sản dƣới biển, xây dựng các công trình trên biển hay nghiên cứu về tác động của sóng nổ đối với các công trình trên biển… đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay khi mà nhân loại nhận thấy những giá trị vô cùng to lớn mà biển đem lại. Những ứng dụng đó căn bản sẽ làm thay đổi nhiều lĩnh vực trong phát triển kinh tế, quốc phòng, an ninh của đất nƣớc.
22
Các nghiên cứu về nổ dƣới nƣớc phải kể đến kết quả của đề tài cấp nhà nƣớc “Thiết kế và thi công nổ mở luồng trên nền đá san hô” do tác giả Lê Văn Trung làm chủ nhiệm vào thời gian 1989-1990. Trên cơ sở kế thừa và phát triển các bài toán của nhà khoa học Nga O.E Vlaxop, Tác giả đã xây dựng bài toán nổ trong môi trƣờng đất đá có xét đến tính chịu nén, với lƣợng nổ tổng quát có dạng elip. Nghiên cứu quá trình phát triển của sóng nổ của lƣợng nổ dài biến đổi từ dạng trụ, đến elíp và cuối cùng chuyển thành sóng cầu khi xa tâm nổ. Tính chịu nén của đất đá, sự phát triển hình dạng của sóng nổ chính là mấu chốt điểm mới trong quá trình nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu đã giới thiệu công thức tính lƣợng nổ văng dƣới đáy nƣớc có dạng [20, 21]:
) ( ) (n w12f f K Qy y y (1.22) trong đó: Qy- khối lƣợng thuốc nổ tính trên một mét dài, (kg/m);
Ky- lƣợng tiêu hao thuốc nổ đơn vị của lƣợng nổ dài, (kg/m3);
w1 - chiều sâu chôn thuốc, (m);
f(ny)- hàm chỉ số tác dụng nổ của lƣợng nổ dài;
f()- hàm số đặc trƣng cho sự ảnh hƣởng của chiều dài tƣơng đối lƣợng nổ đến hiệu quả phá huỷ.
Tác giả Đàm Trọng Thắng dựa trên các kết quả nhận đƣợc khi nổ thí nghiệm trên các mô hình phá đất đá dƣới nƣớc nhận đƣợc mối quan hệ giữa bán kính vùng phá huỷ với chiều sâu nƣớc và khối lƣợng thuốc nổ có dạng[17]: 3 . .Kh Pp k Q (1.23)
Trong đó: Q- khối lƣợng thuốc nổ, (kg/m3);
23
k- hệ số phụ thuộc vào loại đất đá và thuốc nổ, (kg/m3);
h
K - hệ đặc trƣng cho sự ảnh hƣởng của nƣớc khi Kh 1 khi h h* thì
h
K =1.
Xuất phát từ luận điểm của các nhà khoa học Nga cho rằng, lớp nƣớc phía trên có tác dụng làm tăng thời gian tác dụng nổ và nhờ đó làm tăng trị số xung nổ. Trên cơ sở nghiên cứu khảo sát quá trình xuất hiện các sóng và quá trình dãn nở sản phẩm nổ trong lỗ khoan, tác giả Đàm Trọng Thắng đã thiết lập qui luật phân bố xung lƣợng dọc theo thành lỗ khoan khi nổ mìn phá đá dƣới nƣớc, để làm cơ sở cho việc nâng cao hiệu quả nổ [12,15,16].
Trong quá trình xây dựng công trình Thủy điện Sông Đà, đã phải tiến hành nổ mìn phá đá dƣới nƣớc ở gần chân đập. Để phục vụ việc thiết kế nổ dƣới nƣớc, khi đánh giá tác động của sóng xung kích lan truyền trong nƣớc đến chân đập GS Nhữ Văn Bách đã đánh giá thông qua việc so sánh áp suất lớn nhất trên mặt sóng xung kích và trị số áp suất an toàn cho phép Pσ [2].
Trong giai đoạn 1991-1995, GS.TSKH Nguyễn Hoa Thịnh và GS.TSKH Nguyễn Văn Hợi chủ trì đề tài cấp nhà nƣớc mã số KT-03-13 với tiêu đề “Luận chứng khoa học kỹ thuật cho một số vấn đề cấp bách về xây dựng công trình và cải tạo môi sinh vùng quần đảo Trƣờng Sa”, trong đó GS.TSKH Nguyễn Văn Hợi chủ trì đề tài nhánh "tƣơng tác sóng nổ-công trình -nền san hô". Trong đề tài nhánh này, GS Hợi đã bƣớc đầu nghiên cứu và có kết quả của sự tƣơng tác của hệ sóng nổ-công trình-nền san hô trong môi trƣờng nƣớc. Tuy nhiên, giai đoạn đó các trang thiết bị thí nghiệm còn hạn chế nên kết quả mới dừng ở các phép tính lý thuyết.
GS.TS Vũ Đình Lợi đã chủ trì đề tài nghiên cứu cấp nhà nƣớc “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học xây dựng các công trình ở quần đảo Trƣờng Sa”. Nội dung của đề tài có đề cập rất nhiều các vấn đề liên quan đến lĩnh vực
24
nổ nhƣ: Nghiên cứu về công nghệ mở luồng tiếp cận các đảo thuộc quần đảo Trƣờng Sa; Nghiên cứu các cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế công trình ngầm trên các đảo san hô chịu tác động của tải trọng nổ; Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật cho các công trình ngầm và tài liệu thiết kế cơ sở… Trong đó có nghiên cứu khai thác lý thuyết lan truyền sóng nổ trong nƣớc và sự xuất hiện các sóng mới khi va đập vào chƣớng ngại. Đề tài cũng xây dựng mô hình thí nghiệm nổ có chƣớng ngại là tấm bê tông dƣới nƣớc tại đảo Sơn Ca, quần đảo Trƣờng Sa, Việt Nam vào tháng 6 năm 2013. Với các thiết bị thí nghiệm hiện đại, nhóm thực hiện đề tài đã thu đƣợc bộ số liệu rất phong phú gồm các tham số sóng nổ dƣới nƣớc và tƣơng tác với chƣớng ngại. Theo hƣớng nghiên cứu truyền sóng nổ và tƣơng tác của sóng nổ đến chƣớng ngại công trình trong môi trƣờng nƣớc, ngoài đề tài này đã đƣợc nghiệm thu, thì có thể khẳng định rằng ở nƣớc ta hiện nay có rất ít nghiên cứu đƣợc công bố. Điều này cũng đặt ra cơ hội và thách thức to lớn đối với những ngƣời nghiên cứu nổ nói chung và tác giả nói riêng trong việc thực hiện đề tài trong bối cảnh chung nhƣ vậy.
Những năm qua việc thực hiện thi công, xây dựng các công trình có ý nghĩa quan trọng đối phát triển kinh tế, quốc phòng an ninh của tổ quốc đã cho thấy tầm quan trọng và sự ƣu việt trong việc sử dụng năng lƣợng nổ nhƣ:
Sử dụng các lƣợng nổ đặt trên đáy nƣớc để mở các luồng cập đảo thuộc khu vực Quần đảo Trƣờng Sa đƣợc quan tâm ngay sau khi giải phóng nhƣ: mở luồng vào Đảo Nam Yết năm 1978, mở luồng vào Đảo Đá Lớn năm 1989- 1990, nạo vét đảo Phan Vinh, Song Tử Tây… trong giai đoạn 1987-1993.
Gần đây, thực hiện nhiệm vụ phát triển kinh tế và quốc phòng khu vực quần đảo Trƣờng Sa, năm 2006-2010 nƣớc ta đã tiến hành triển khai dự án xây dựng Âu tầu cứu hộ cứu nạn ở đảo Song Tử Tây, Đảo Trƣờng Sa Đông… thuộc chƣơng trình Biển Đông – Hải Đảo [Theo hồ sơ tổng kết thi công của
25
Công ty Xây dựng Lũng Lô]. Phƣơng pháp khoan nổ kết hợp với nổ ốp dƣới nƣớc đƣợc áp dụng chủ yếu ở đây. Tổng khối lƣợng đá cần nổ khoảng gần 170.000 m3.
Trong phát triển kinh tế chúng ta đã phải sử dụng một khối lƣợng lớn thuốc nổ dƣới nƣớc khi xây dựng cảng Cái Lân – Quảng Ninh năm 2001- 2002, Cảng Than Cửa Ông (1996-1997), nổ xây dựng cảng biển Dung Quất, nổ đào hào đặt ống dẫn dầu ở Quãng Ngãi 1989, đào âu tầu Cồn Cỏ, cảng Hải Hà Quảng Ninh 2007 [Tập hợp các hồ sơ thi công hạng mục công trình nổ của Viện kỹ thuật Công binh].
Hình 1.6. Nổ mở luồng vào Đảo Đá Lớn 1989 với lƣợng nổ 120
tấn TNT [20]
Hình 1.7. Vụ nổ khởi công xây dựng Cảng Hài Hà - Quảng Ninh 2007 Tƣơng lai không xa, năng lƣợng nổ không chỉ phục vụ xây dựng các công trình biển, mà còn phục vụ công nghiệp khai thác khoáng sản dƣới đáy đại dƣơng. Từ việc điểm qua các vụ nổ và một vài công trình điển hình ngoài thực tế, đã nhấn mạnh xu hƣớng tất yếu của việc sử dụng năng lƣợng nổ dƣới nƣớc, đặc biệt là dƣới biển để phục vụ các mục tiêu phát triển kinh tế và quốc phòng.
26