1.2. Sóng chấn động do nổ mìn
1.2.2.2. Vận tốc lan truyền sóng chấn động
Vận tốc lan truyền sóng thể hiện tốc độ sóng chấn động di chuyển từ điểm nổ đến điểm đo trên vỏ trái đất. Tốc độ của nó dao động trong khoảng khoảng 305 – 6100 m/s tùy thuộc vào từng khu vực. Ở một khu vực nhất định, giá trị này gần như khơng đổi [26][54]. Do đó, việc tạo ra một khoảng thời gian trễ giữa các lần nổ (thời gian vi sai) làm cho sóng chấn động giữa các lần nổ lan truyền đi chậm sau khoảng thời gian tương ứng. Tốc độ lan truyền lớn, trong khi khoảng cách giữa các điểm nổ nhỏ, nên các đỉnh sóng lan truyền đi và khơng bao giờ gặp nhau (Hình 1.7). Vì vậy, chúng được tách ra và mức độ chấn động chỉ phụ thuộc và lượng thuốc nổ một lần nổ mà không phụ thuộc và lượng thuốc của cả bãi [54].
Lỗ mìn 1 Lỗ mìn 2 Lỗ mìn 3 Sóng chấn động từ lỗ 3 Sóng chấn động từ lỗ 2 Sóng chấn động từ lỗ 1
Hình 1.7 Sự lan truyền sóng chấn động từ các điểm nổ có sử dụng thời gian vi sai [66]
Trong ba thành phần của sóng chấn động (sóng nén - P , sóng cắt - S và sóng Rayleigh – R (mục 1.2.1)), thì thành phần mang lại hiệu quả phá vỡ đất đá cao nhất ( và cũng là gây hư hại nhiều nhất) là sóng P. Sóng P lan truyền theo phương ngang, đi thẳng từ điềm nổ đến điểm đo, do đó, theo hệ trục tọa độ LVT (Hình 1.4), trục L là trục mơ tả thành phần sóng P. Vận tốc lan truyền của sóng P (VP) cũng là lớn nhất, theo Nick Barton [66], trong một số trường hợp VP 2VS (VS là vận tốc lan truyền của sóng cắt).
Trong lĩnh vực địa vật lý, khi theo dõi, khảo sát địa chất cơng trình, các nhà địa vật lý học gần như chỉ quan tâm tới sóng P để xác định các thơng số trạng thái của môi trường đất đá [66].
Vận tốc lan truyền sóng dọc VP chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố, tính chất của mơi trường đất đá mà nó truyền qua. Các thơng số đặc trưng như: độ rỗng của đất đá (hoặc mật độ đất đá); sức kháng nén; độ nứt nẻ và hướng nứt nẻ; mức độ phân lớp của khối đá, độ ngậm nước; …. Trong khi đó, bản thân những thông số này lại quan hệ chặt chẽ, ảnh hưởng lẫn nhau làm cho VP biến đổi theo một qui luật phi tuyến tính và khơng lặp lại trên những khu vực địa chất khác nhau [8][26].
Chính vì thế, để xây dựng được một biểu đồ hoặc bảng thống kê mô tả sự biến đổi địa chất cho một khu vực, việc phân tích sóng chấn động lan truyền địi hỏi cơng tác thăm dò, khảo sát phải được thực hiện định kỳ, thường xuyên và liên tục trong một khoảng thời gian dài. Với tính đặc thù của địa chất, kết quả theo dõi ở đâu thì chỉ có ý nghĩa ở đó.
Các kết quả khảo sát trên nhiều khu vực, và cơng trình khác nhau trên thế giới mặc dù không thể áp dụng cho nhau. Tuy nhiên, các biểu đồ biểu diễn đều chỉ ra những xu hướng quan hệ và biến đối giữa VP và các thông số khác. Những mối quan hệ của VP với một vài thơng số điển hình như [26]:
- Tỉ lệ nghịch với độ ẩm của đất đá.
- Tỉ lệ thuận với khối lượng riêng và mật độ đất đá . - Tỉ lệ thuận với sức kháng nén (khả năng chịu nén) . - Tỉ lệ nghịch với độ xốp của đất đá.
- Và nhiều các mối quan hệ khác [66].