Từ các so sánh trong 4.3.1 và 4.3.2, cho phép so sánh tổng hợp hai phƣơng pháp tính toán lý thuyết và thí nghiệm đƣợc thể hiện theo hình 4.46.
Hình 4.46 Phân bố áp suất tại điểm đặt đầu đo của tấm bê tông mô hình theo thí nghiệm và các phƣơng pháp tính khác nhau.
Nhận xét: Trong ba đƣờng phân bố áp suất theo thời gian trên hình 4.46 nhận thấy, kết quả tính toán theo phần mềm Autodyn nằm cách xa so với kết quả thử nghiệm và kết quả tính toán theo lý thuyết và chƣơng trình luận án đề xuất. Điều đó cho phép khẳng định độ tin cậy của phƣơng pháp đề xuất.
4.4. Kết luận
Thí nghiệm nổ trên thực tế đã thu đƣợc các tham số sóng nổ quan trọng trong môi trƣờng nƣớc biển. Sự khác biệt ở môi trƣờng nƣớc ngọt với môi trƣờng nƣớc biển thể hiện ở mật độ, độ mặn, mô đun đàn hồi của nƣớc… đã đƣợc thể hiện qua việc xác định đƣợc tốc độ truyền sóng trong môi trƣờng nƣớc biển. Các thí nghiệm cũng đo đƣợc các tham số sóng nổ dƣới nƣớc: áp
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0.00000 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.00010 Pm ax (KP a) Thoi gian (s)
Theo TN tai Truong Sa Theo UNDEXLOAD Theo AUTODYN
134
suất, tốc độ truyền sóng, thời gian pha nén… Từ bộ số liệu này cho phép chúng ta thiết lập đƣợc công thức thực nghiệm xác định thời gian pha nén của sóng xung kích trong môi trƣờng nƣớc, công thức thực nghiệm xác định tải trọng sóng xung kích trong môi trƣờng nƣớc trong điều kiện của vùng biển thuộc quần đảo Trƣờng Sa.
Qua các thí nghiệm, hƣớng nghiên cứu áp dụng các vật liệu hấp thụ sóng, giảm chấn động và bảo vệ cho các công trình quan trọng cần đƣợc đầu tƣ, nghiên cứu nhiều hơn nữa. Với một lớp vật liệu mỏng chƣa đến 1cm nhƣng hiệu quả hấp thụ sóng lên tới 34,55% giá trị áp lực sóng nổ tác dụng lên chƣớng ngại.
Trong các điều kiện cho phép, việc thực hiện các thí nghiệm nổ kết hợp với các lý thuyết tính toán và phƣơng pháp số sẽ làm cho vấn đề nghiên cứu trở nên tƣờng minh và tăng thêm tính thuyết phục. Trong luận án, sai số giữa phƣơng pháp tính toán đề xuất với kết quả thực nghiệm nằm trong phạm vi chấp nhận đƣợc.
135
KẾT LUẬN
Nghiên cứu sự lan truyền sóng nổ trong môi trƣờng nƣớc đã cho thấy đƣợc bức tranh toàn cảnh về quá trình lan truyền sóng từ khi hình thành bóng khí, co giãn và bóng khí phóng vọt ra môi trƣờng ngoài. Các tham số quá trình lan truyền sóng dƣới nƣớc đƣợc đề cập một cách đầy đủ nhờ từ các công bố có tính kế thừa của các thế hệ nhà khoa học nghiên cứu về nổ trong môi trƣờng nƣớc. Các tham số hầu nhƣ không đƣợc đề cập trong các tài liệu trƣớc đây và hiện đƣợc đề cập trong luận án có thể kể tới nhƣ: bán kính bóng khí cực đại, chu kỳ dao động của bóng khí, độ nổi của bóng khí, tốc độ phóng vọt tạo vòm nƣớc, khối lƣợng nƣớc bị đẩy lên, chiều cao vòm nƣớc…
Đối với quá trình sóng nổ tƣơng tác với chƣớng ngại, công trình, trong các lý thuyết hiện đang sử dụng coi chƣớng ngại, công trình có kích thƣớc vô hạn, các giá trị áp suất áp dụng cũng thƣờng lấy từ các công thức của nổ trong môi trƣờng nƣớc vô hạn và việc không xét đến yếu tố nhiễu xạ sóng xung kích khi sóng nổ tƣơng tác với chƣớng ngại đã dẫn đến sai số của các tính toán này lớn hơn và không phản ánh hết đƣợc bản chất của vấn đề. Dựa trên việc nghiên cứu các lý thuyết đã có, luận án nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết tải trọng động của sóng nổ trong môi trƣờng nƣớc có xét đến yếu tố nhiễu xạ sóng đã giải quyết khá đầy đủ bài toán tƣơng tác của sóng nổ trong môi trƣờng nƣớc đối với chƣớng ngại công trình. Từ các chƣớng ngại có kích thƣớc vô hạn, đến các loại chƣớng ngại hữu hạn mang tính phổ biến trong thực tế, các bài toán trong luận án đã giải đƣợc các đáp án cần tìm cho các vấn đề này.
Qua quá trình nghiên cứu các vấn đề khoa học trong luận án thu đƣợc những kết quả mới là:
- Tác giả đã tập trung nghiên cứu lời giải phƣơng trình sóng trong môi trƣờng nƣớc, có xét đến hiện tƣợng phản xạ, nhiễu xạ và tác động với chƣớng ngại. Trên cơ sở đó đã xây dựng đƣợc thuật toán, 02 chƣơng trình
136
UNDEXLOAD (chƣớng ngại tấm phẳng) và UNDEXLOAD-1 (chƣớng ngại dạng đặc biệt) cho phép tính phân bố áp lực sóng nổ lên chƣớng ngại với các hình dạng khác nhau (hình dạng chƣớng ngại có thể coi là tùy ý).
- Đã vận dụng chƣơng trình tính phân bố áp lực lên chƣớng ngại hình cầu, hình trụ dài vô hạn, hình elipxoit. Đặc biệt đã tính phân bố áp lực lên công trình xét đến phản xạ và chảy bao.
- Đề xuất đƣợc giải pháp giảm thiểu tác dụng của tải trọng nổ dƣới nƣớc lên công trình cần bảo vệ bằng cách sử dụng vật liệu có tính chất hấp thụ sóng và giảm chấn.
- Đã tiến hành thử nghiệm nổ tại quần đảo Trƣờng Sa, hiệu chỉnh công thức thực nghiệm tính tham số sóng xung kích phù hợp hơn, tin cậy hơn khi xét đến ảnh hƣởng nền san hô tại Trƣờng Sa.
Từ các kết quả nghiên cứu của luận án có thể rút ra các kết luận:
- Lƣợng nổ gián tiếp dƣới nƣớc có lƣợng nổ đặt xa đáy nên tác dụng cơ học lên đáy ở phạm vi rộng hơn nhƣng sự phá hủy nền đáy tạo phễu nhỏ hơn lƣợng nổ đặt trực tiếp lên đáy và phụ thuộc khá nhiều vào cơ tính của nền đáy;
- Việc xác định hệ số phản xạ của sóng nổ lên các dạng chƣớng ngại cần đƣợc nghiên cứu cẩn thận và phải bằng nhiều thí nghiệm, các lý thuyết cảnh báo sự phức tạp của hệ số này và thông thƣờng đƣợc lấy: Kpx = 2, các thí nghiệm tại hiện trƣờng cho thấy hệ số này dao động xung quanh giá trị 2 (1,72 đến 3,66).
- Bằng phƣơng pháp số giải các phƣơng trình có xét đến yếu tố nhiễu xạ sóng xung kích tác dụng lên chƣớng ngại khác nhau cho thấy, trong các dạng chƣớng ngại phổ biến: trụ dài, cầu và elip tròn xoay thì chƣớng ngại elip tròn xoay có tác dụng làm giảm sóng xung kích tác dụng lên nhiều nhất so với hai dạng còn lại (cùng một lƣợng nổ, áp suất cực đại lần lƣợt là 9119 kPa, 7549 kPa và 6211 kPa).
137
- Sơ đồ phân bố áp lực lên các dạng chƣớng ngại nhƣ tấm phẳng, trụ dài, cầu và elip tròn xoay đƣợc xác định tƣờng minh và đặc biệt, phân bố áp lực trong vùng khuất của chƣớng ngại đƣợc chỉ rõ khi sử dụng lý thuyết nổ xét đến nhiễu xạ sóng, vùng khuất phía sau tấm bê tông thí nghiệm còn ảnh hƣởng của sóng nổ là cách mép trên tấm xuống 14,8 cm và cách mặt sau tấm 15,35 cm.
- Trong thực nghiệm nổ nông ở đảo Sơn Ca, thuộc quần đảo Trƣờng Sa, công thức tính các tham số sóng nổ của Xalamakhin cho lƣợng nổ dƣới 1 kg có sự điều chỉnh do các yếu tố tiêu hao năng lƣợng. Sự điều chỉnh này thỏa mãn với các giá trị thí nghiệm đo đƣợc trên đảo và các dự báo lý thuyết.
- Lựa chọn vật liệu giảm chấn hợp lý dựa trên các yếu tố: tốc độ truyền âm, mật độ và chiều dày lớp giảm chấn sẽ tăng thêm sức sống của công trình do lớp vật liệu này có tác dụng hấp thụ một phần sóng xung kích khi truyền vào công trình. Qua các thí nghiệm với lớp Tyfo®
SCH-11UP dầy 0,5-0,6 cm có tác dụng làm giảm từ 26,23% đến 34,55% giá trị sóng xung kích tác dụng lên chƣớng ngại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
KIẾN NGHỊ VỀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Qua thực tiễn nghiên cứu nổ trong môi trƣờng nƣớc, tác giả luận án nhận thấy còn một số vấn đề tồn tại của nổ dƣới nƣớc 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 sau:
- Nghiên cứu sự phá hủy nền đáy trong trƣờng hợp lƣợng nổ đặt gián tiếp có xét đến yếu tố phản xạ sóng trên nền.
- Mô phỏng tƣơng tác sóng nổ với chƣớng ngại có lớp giảm chấn. - Nghiên cứu xác định hệ số góc phản xạ giới hạn của nền đáy san hô. Ba vấn đề trên cho thấy, nghiên cứu nổ trong môi trƣờng nƣớc còn nhiều vấn đề cần phải hoàn thiện bổ sung cho hoàn thiện hơn nữa. Ngoài ra, đây cũng là các vấn đề khoa học mang tính thời sự đối với các ngành vũ khí,
138
xây dựng trong vấn đề liên quan đến thiết kế vũ khí, thiết kế, thi công và bảo vệ công trình phòng thủ biển đảo trong giai đoạn hiện nay.
139
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
[1] Tô Đức Thọ, Nguyễn Thành Đồng (2014), Nghiên cứu ảnh hƣởng của bóng khí nổ đến sóng xung kích trong môi trƣờng nƣớc, Tạp chí Khoa
học và Kỹ thuật, ISSN 1859-0209, Học viện Kỹ thuật Quân sự, số 162, tháng
6/2014, tr.167-176.
[2] Tô Đức Thọ, Nghiên cứu thực nghiệm xác định các tham số trên mặt sóng xung kích dƣới nƣớc ở Trƣờng Sa, Tạp chí Công nghiệp Mỏ, ISSN 0868-7052, số 3- 2014, tr2-6.
[3] Vũ Đình Lợi, Tô Đức Thọ, Lê Anh Tuấn, Phạm Công Nghị (2014), Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm nổ trong vùng nƣớc nông tại khu vực Trƣờng
Sa, Tuyển tập Công trình Hội nghị Cơ học Kỹ thuật toàn quốc, ISBN 978-604-
913-235-3, tháng 6-2014, tr.283-288.
[4] Đàm Trọng Thắng, Tô Đức Thọ (2014), Nghiên cứu tác dụng cơ học lên nền san hô khi nổ lƣợng thuốc gián tiếp dƣới nƣớc, Tuyển tập Công trình Hội nghị Cơ học Kỹ thuật toàn quốc, ISBN 978-604-913-235-3,tháng 6-2014, tr.373-378.
[5] Tô Đức Thọ, Trịnh Trung Tiến (2014), Mô phỏng tải trọng nổ trong môi trƣờng nƣớc, Tuyển tập Công trình Hội nghị Cơ học Kỹ thuật toàn quốc, ISBN 978- 604-913-235-3,tháng 6-2014, tr.397-402.
[6] Vu Dinh Loi, To Duc Tho, Le Anh Tuan, Nguyen Cong Nghi (2014), Experimental study of determining reflected waves on the underwater structures, The Proceedings of the 3rd International Conference on
Engineering Mechanics and Automation (ICEMA 3) Hanoi, ISBN 978-604-
913-367-1, October 15-16, 2014, p 637-643.
[7] Vũ Đình Lợi, Tô Đức Thọ, Nguyễn Tƣơng Lai, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Công Nghị (2015), Nghiên cứu thực nghiệm tác dụng giảm chấn của
140
công trình chịu tải trọng sóng xung kích dƣới nƣớc ở quần đảo Trƣờng Sa,
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển ISSN 1859-3097- Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam ISSN1859-3097, 1 (T15)/2015, tr 98- 104.
[8] Lê Văn Trung, Tô Đức Thọ, Nguyễn Duy Hồng (2015), Nghiên cứu ảnh hƣởng hiệu ứng điện dung của nƣớc biển đến mạng điện gây nổ trong nổ dƣới biển, Tạp chí Cơ khí ISSN 0866-7056, số 5 Tháng 5-2015, tr22-26.
[9] Vũ Đình Lợi, Đàm Trọng Thắng, Tô Đức Thọ (2015), Nghiên cứu áp lực của sóng nổ dƣới nƣớc lên chƣớng ngại có dạng hình elip tròn xoay, Tạp chí
Khoa học và Kỹ thuật, ISSN 1859-0209, Học viện Kỹ thuật Quân sự, số 170,
tháng 8/2015, tr 180-187.
[10] Vũ Đình Lợi, Tô Đức Thọ, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Công Nghị (2015), Nghiên cứu xây dựng công thức thực nghiệm xác định các tham số sóng nổ trong vùng nƣớc nông ở Trƣờng Sa, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển ISSN 1859- 3097- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, T3, 9/2015, tr 302 - 308. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[11] Dam Trong Thang, Vu Dinh Loi, To Duc Tho (2015), Research on interaction of underwater blast waves with sphere-shaped obstacles, Proceedings of the international workshop on advances in surface mining for environmental protection and sustainable development, 22-23 October 2015, Ha Noi, ISBN 978- 604-913-423-4, p 44 - 49.
[12] Tô Đức Thọ (2015), Mô phỏng tác động của sóng nổ dƣới nƣớc lên chƣớng ngại công trình có dạng tấm phẳng, Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị,
ISSN 1859-249X, Tổng cục Kỹ thuật, Số Đặc san CTKT Công binh 11-2015,
141
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Đình Ấu, Nhữ Văn Bách (1998), Phá vỡ đất đá bằng phương
pháp khoan nổ mìn, NXB Giáo dục, Hà Nội.
2. Nhữ Văn Bách (2003), Nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá bằng nổ mìn
trong khai thác mỏ, NXB Giao thông Vận tải- Hà Nội.
3. Nguyễn Quốc Bảo, Trần Nhất Dũng (2003), Phương pháp phần tử hữu
hạn lý thuyết và lập trình. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
4. Phan Nguyên Di (2001), Cơ học môi trường liên tục. Nhà xuất bản Quân đội, Hà Nội.
5. Đặng Văn Đích, Vũ Đình Lợi (1995), Giáo trình công sự tập 1, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
6. Đặng Văn Đích, Vũ Đình Lợi (1995), Giáo trình công sự tập 2, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
7. Hồ Sĩ Giao, Đàm Trọng Thắng, Lê Văn Quyển, Hoàng Tuấn Chung (2010), Nổ hóa học lý thuyết và thực tiễn, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
8. Vũ Đình Lợi (2015). Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài KC.06.09/11-15. Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp xây dựng
công trình an ninh quốc phòng trên các đảo thuộc quần đảo Trường Sa.
Hà Nội.
9. Hoàng Xuân Lƣợng (2010). Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài KC.09.07/06-10. Nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ thuật của nền san
hô và tương tác giữa kết cấu công trình và nền san hô. Hà Nội.
10. Nguyễn Xuân Kiều, Đàm Trọng Thắng (9-2005), Đánh giá ảnh hưởng của lớp nước đến mức độ phá huỷ đất đá bằng sóng phản xạ khi nổ mìn
142
11. Nguyễn Xuân Kiều, Đàm Trọng Thắng (2007). Xác định chỉ tiêu thuốc nổ
khi nổ mìn phá tơi đá dưới nước bằng lượng nổ đặt trong môi trường đất đá.
Tạp chí Nghiên cứu KHKT-CN quân sự, số 21.12-2007.
12. Đàm Trọng Thắng (2001), Xây dựng phương trình xung riêng truyền vào đất
đá dọc theo thành lỗ khoan khi nổ mìn phá đá dưới nước. Tạp chí Công
nghiệp Mỏ số 2/2001.
13. Hồ Sĩ Giao (1981). Tìm hiểu về nổ. NXB Khoa học và Kỹ thuật- Hà nội 1981.
14. Đàm Trọng Thắng (2006), Thực trạng về công tác nổ mìn phá đá dưới nước (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trong xây dựng. Tạp chí Kỹ thuật và trang bị của ngành KTQĐ, số tháng
11/2006.
15. Đàm Trọng Thắng (2012). Nghiên cứu qui luật lan truyền của sóng dãn phản xạ từ mặt phân cách bua và sản phẩm nổ trong lỗ mìn phá đá dưới nước. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất số 40/ 2012.
16. Đàm Trọng Thắng (2013). Nghiên cứu qui luật lan truyền của sóng nén
phản xạ từ đáy lỗ mìn phá đá dưới nước. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân
sự, số 24, tháng 4/2013.
17.Đàm Trọng Thắng (2007), Phương pháp dự báo ảnh hưởng của chiều sâu
nước đến tác dụng cơ học của lượng thuốc tập trung đáy nước. Tuyển tập
các Báo cáo khoa học Hội nghị Khoa học ngành Vũ Khí 2-2007.
18. Vũ Văn Thành, Tô Giang Lam (2013). Giải pháp sửa chữa và gia cường khẩn cấp để đảm bảo giao thông cho nhịp 6 cầu Châu Ổ, Km 1.036+275
QL1A, tỉnh Quảng Ngãi. Tạp chí Cầu đƣờng Việt Nam ISSN1859-459X. Số
3-2013.- Tr. 40 - 48.
19. Nguyễn Văn Tính, Đàm Trọng Thắng, Trần Hoài Nam (2012), Công tác nổ mìn, Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội.
20. Lê Văn Trung (1990). Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nƣớc. Nổ mở luồng
143
21. Lê Văn Trung, Trần Hồng Minh, Đàm Trọng Thắng, Lê Quang Hồng,
Thiết lập mô hình để xác định công thức tính lượng nổ đa năng trong môi
trường đất đá. Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa học Mỏ Địa chất lần
thứ 23- Hà Nội tháng 11/2012.
Tiếng Anh
22. ANSYS AUTODYN (2011), Manuals Version 14.0. ANSYS.
23. Allen M. P. and Tildesley D. J. (1993), Computer simulation in chemical
physics, Kluwer, Dordrecht.
24. Bangash M. Y. H. (1993), Impact and explosion, Blackwell Scientific Publications, Oxford.
25. Brett J. M. (1997), Numerical modeling of shock wave and pressure pulse
generation by underwater explosions, DSTO-TR-0677, Austrian.
26. Brinkley S. R. and Kirkwood J. G. (1947), Theory of the propagation of