Chương 1. TỔNG QUAN CÔNG TÁC NỔ DƯỚI NƯỚC 6 1.1. Phân loại các dạng nổ dưới nước
1.4. Tình hình nghiên cứu nổ dưới nước ở Việt Nam
Ở nước ta bắt đầu từ cuối thế kỷ XX, trước 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 dưới nước. Tuy nhiên, nội dung chủ yếu là khai thác, tiếp thu các vấn đề khoa học công nghệ từ nước ngoài, chủ yếu là Nga để ứng dụng và giải quyết các nhiệm vụ thực tiễn trong nước. 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 dưới nước có thể kể đến như: nghiên cứu nổ mở luồng trên biển, nghiên cứu nổ để khai thác khoáng sản dưới 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 nước.
Các nghiên cứu về nổ dưới nước phải kể đến kết quả của đề tài cấp nhà nước “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 trường đất đá có xét đến tính chịu nén, với lượng 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 lượng nổ văng dưới đáy nước 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 trưng cho sự ảnh hưởng của chiều dài tương 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 dưới nước nhận được mối quan hệ giữa bán kính vùng phá huỷ với chiều sâu nước và khối lượng thuốc nổ có dạng[17]:
. 3
.Kh Pp k
Q (1.23)
Trong đó: Q- khối lƣợng thuốc nổ, (kg/m3);
Pp- chiều dày lớp đất đá cần phá huỷ, (m);
k- hệ số phụ thuộc vào loại đất đá và thuốc nổ, (kg/m3);
Kh- hệ đặc trưng cho sự ảnh hưởng của nước khi Kh 1 khi h h* thì
Kh=1.
Xuất phát từ luận điểm của các nhà khoa học Nga cho rằng, lớp nước 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 dưới nước, 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 dưới nước ở gần chân đập. Để phục vụ việc thiết kế nổ dưới nước, khi đánh giá tác động của sóng xung kích lan truyền trong nước 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 nước 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 Trường Sa”, trong đó GS.TSKH Nguyễn Văn Hợi chủ trì đề tài nhánh "tương tác sóng nổ-công trình -nền san hô". Trong đề tài nhánh này, GS Hợi đã bước đầu nghiên cứu và có kết quả của sự tương tác của hệ sóng nổ-công trình-nền san hô trong môi trường nước. 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 nước “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học xây dựng các công trình ở quần đảo Trường Sa”. Nội dung của đề tài có đề cập rất nhiều các vấn đề liên quan đến lĩnh vực
nổ nhƣ: Nghiên cứu về công nghệ mở luồng tiếp cận các đảo thuộc quần đảo Trường 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 nước và sự xuất hiện các sóng mới khi va đập vào chướng ngại. Đề tài cũng xây dựng mô hình thí nghiệm nổ có chướng ngại là tấm bê tông dưới nước tại đảo Sơn Ca, quần đảo Trường 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 dưới nước và tương tác với chướng ngại. Theo hướng nghiên cứu truyền sóng nổ và tương tác của sóng nổ đến chướng ngại công trình trong môi trường nước, ngoài đề tài này đã được nghiệm thu, thì có thể khẳng định rằng ở nước ta hiện nay có rất ít nghiên cứu được công bố. Điều này cũng đặt ra cơ hội và thách thức to lớn đối với những người 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 lượng nổ đặt trên đáy nước để mở các luồng cập đảo thuộc khu vực Quần đảo Trường Sa được quan tâm ngay sau khi giải phóng như:
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 Trường Sa, năm 2006-2010 nước ta đã tiến hành triển khai dự án xây dựng Âu tầu cứu hộ cứu nạn ở đảo Song Tử Tây, Đảo Trường Sa Đông…
thuộc chương trình Biển Đông – Hải Đảo [Theo hồ sơ tổng kết thi công của
Công ty Xây dựng Lũng Lô]. Phương pháp khoan nổ kết hợp với nổ ốp dưới nước được áp dụng chủ yếu ở đây. Tổng khối lượng 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 dưới nước 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 Tương lai không xa, năng lượng nổ không chỉ phục vụ xây dựng các công trình biển, mà còn phục vụ công nghiệp khai thác khoáng sản dưới đáy đại dương. Từ việc điểm qua các vụ nổ và một vài công trình điển hình ngoài thực tế, đã nhấn mạnh xu hướng tất yếu của việc sử dụng năng lượng nổ dưới nước, đặc biệt là dưới biển để phục vụ các mục tiêu phát triển kinh tế và quốc phòng.