1.2. Sóng chấn động do nổ mìn
1.2.2.3. Hiệu ứng của sóng chấn động
Hiệu ứng hướng
Năng lượng được phát ra từ điểm nổ, được đo bằng rung động của mặt đất và vận tốc hạt cực đại, tỏa ra mọi hướng xung quanh. Nếu mặt đất là môi trường đồng nhất,
năng lượng truyền đi theo mọi hướng là như nhau, thì mức rung động ở mọi hướng cũng sẽ bằng nhau. Tuy nhiên, thực tế, việc truyền rung động khơng lý tưởng vì những thay đổi trong cấu trúc trái đất, rung động thay đổi khi truyền đi theo các hướng khác nhau. Cấu trúc địa chất, các khe nứt, đứt gãy… sẽ thay đổi mức độ và tần số rung động.
Ngoài ra, các yếu tố liên quan đến thiết kế sơ đồ mạng nổ cũng ảnh hưởng đến mức chấn động. Theo đó, việc lựa chọn thứ tự nổ trước – sau theo thời gian vi sai gây ra hiện tượng cộng hưởng theo hướng. Xét từ tâm vụ nổ, mức độ chấn động theo hướng đó cao hơn những hướng cịn lại. Ví dụ, nếu một vụ nổ được khởi nổ với những lỗ đầu tiên phía bên trái bãi nổ, qua thời gian vi sai tiến dần về phía bên phải của bãi nổ. Khi đó, theo hướng về phía bên phải của bãi nổ, mức độ chấn động đo được là cao nhất.
Như vậy, để có được thơng tin chính xác về khu vực nổ cho bãi nổ tiếp theo, cần nhiều hơn một máy đo chấn động để đo ít nhất 2 hướng khác nhau từ vụ nổ. Các dữ liệu thu thập và tích lũy của các vụ nổ trước sẽ là cơ sở quý giá cho việc thiết kế vụ nổ tiếp theo. [26]
Hiệu ứng của chiều dài bước sóng và tần số
Khi có một chấn động xảy ra và truyền đi, ngồi mức độ chấn động, thì vấn đề cũng phải quan tâm là vùng ảnh hưởng của nó. Đó là một khoảng bằng từ 1 đến 2 lần chiều dài bước sóng. Chiều dài bước sóng được xác định bởi tích của vận tốc lan truyền (V) và khoảng thời gian chu kỳ (T) theo công thức (1-6) [30].
.
L V T (1-6)
Trong đó: L là chiều dài bước sóng ( m); V là vận tốc lan truyền (m/s); và T là chu kỳ (s).
Khi có 2 sóng chấn động giống nhau lan truyền theo hướng ngược nhau (Hình 1.8a), hiện tượng giao thoa sẽ diễn ra. Trong q trình giao thoa sẽ có thể xảy ra cộng
hưởng. Khi đó hai sóng trùng khớp với nhau làm biên độ sóng tăng lên gấp đơi (Hình 1.8b). [30]
a. Hai sóng chấn động lan truyền ngược chiều
b. Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng
Hình 1.8 Sự cộng hưởng 2 sóng chấn động [30]
a. Quá trình giao thoa và cộng hưởng b. Sóng dao động tổng hợp Hình 1.9 Q trình cộng hưởng 2 sóng chấn động [30]
Q trình giao thoa sóng và xảy ra hiện tượng cộng hưởng (Hình 1.8) được mơ tả chi tiết hơn về ngun lý (Hình 1.9a) và dạng tổng hợp sóng (Hình 1.9b). Có thể thấy
rằng, chiều dài bước sóng có thể thay đổi từ chiều dài bước sóng của một sóng đơn đến gần bằng tổng chiều dài hai bước sóng đơn. Khi đó tần số giảm đi gần một nửa. Như vậy, có thể kết luận như sau:
- Khu vực có mức chấn động lớn nhất với vận tốc dao động hạt cao nhất nằm giữa quãng đường dịch chuyển của 2 sóng. Càng ra phía ngồi, mức chấn động càng giảm.
- Khoảng thời gian của chu kỳ sóng có thể tăng lên gần gấp đơi, và tần số giảm đi gần một nửa. Mức độ chấn động tăng.