itt::

ее ю >s

л OS CI.

о

о с

H о о x x Оч

u й о

с

>IS

со и

я ч: я я

§

а й

а

о

а

S й

с и

со О

О

§ н я я

S §

§ §

я о

2 а. ё

5 о

с а

i а

03 I

S °о

с

Первые оценки прочности КВС были выполнены специалистами РФЯЦ - ВНИИТФ в варианте с заглублением верхнего свода КВС в грунт на -150 м. Было показано, что при толщине стенки -7 м железобетонный корпус цилиндрического КВС25 способен выдерживать как внешнее давление грунта, так и внутреннее, возникающее при взрыве. При этом были учтены требования к подобным конструкциям, принятые в шахтостроении [63]. Приняв из соображений компоновки систем КВС толщину корпуса равной 25 м, мы сочли, что она вполне достаточна.

Для проверки подобных утверждений были проведены двумерные расчеты прочности бочкообразного корпуса с учетом пустот, образуемых накопительными баками. В результате расчетов на статическое давление оказалось, что корпус КВСЮ без нагрузки грунтом подвергается растягивающему напряже-

нию до -100 кг/см на внутренней бочкообразной поверхности в области максимального диаметра. При нагружении корпуса давлением грунта растягивающие напряжения переместились на внешнюю цилиндрическую поверхность (рис. 6.15).

1 W t

грунт

Рис. 6.15. Области максимальных растягивающих напряжений в бочкообразном КВС при свободном (а) размещении железобетонного корпуса и в грунте (б)

При заглублении область максимальных растягиваюцщх напряжений несколько смещалась вверх из-за зависимости давления грунта от глубины. Максимальные растягивающие напряжения возникали в областях между напорными баками. Баки в этих расчетах были выбраны в виде торов прямоугольного сечения, что вызывало дополнительную концентрацию напряжений.

При толщине корпуса 25 м (в самой тонкой части) из железобетона (допус-

тимое растягивающее напряжение -100 кг/см ) у нагруженного давлением грунта корпуса запас прочности оказался 3...4-кратным. При утолщении корпуса до -35 м запас возрос до -8-кратного. В этих оценках учитывались только квазистатическое (внутреннее) давление, принятое Р^с =30 бар, и внешнее давление грунта (плотность грунта Ргрунт = 2 т/м^).

После очередного взрыва и смещения внешней границы корпуса грунт смещается на несколько миллиметров. После установления начального (около 1 атм) давления корпус будет стремиться занять начальное положение. Но это произойдет

только тогда, когда грунт поведет себя подобно жидкости. Комки, камни и даже песок обладают трением и могут после смещения создавать на отдельных частях корпуса несколько меньшее давление, чем до взрыва. Вероятность такого исхода особенно велика, если на корпусе имеется участок конической поверхности раструбом вверх (рис. 6.16, а).

Рис. 6.16. к вопросу о давлении грунта на поверхности с разным наклоном:

а - раструб вверх; б - цилиндрическая поверхность; в - раструб вниз

На цилиндрических поверхностях и конических раструбом вниз (рис. 6.16, в) вероятность образования пустот и снижения давления много ниже. Действительно, если даже несколько крупных камней расположатся так, что участок поверхности корпуса будет свободен от камней, между ними насыплется мелкий щебень или песок. В случае цилиндрической вертикальной поверхности (рис. 6.16, б) в промежутки между камнями песок может тоже засыпаться, но может и высыпаться из них.

К конической поверхности, конечно, будет более плотное прилегание частиц грунта. Это явилось одним из аргументов при переходе от бочкообразной формы корпуса КВС к конической раструбом вниз.

6.9.3. Сейсмика

Согласятся ли люди жить вблизи постоянных взрывов? Телевидение неоднократно демонстрировало кадры подскакивающих горных пород и провальных воронок на дневной поверхности вблизи подземных ядерных взрывов. Живущие в сотне километров от полигона знают, что взрыв в 25 кт т. э. можно зарегистрировать по колебанию почвы и по раскачиванию люстры. Это было объяснено выше (см. формулу (6.2.1)).

Мы утверждаем, что срабатывание КВС обнаружить таким образом на расстоянии в несколько километров трудно. Взрывы КВС производятся в большой полости, при этом на единицу площади внутренней стенки камеры приходится значительно меньше энергии, чем при подземном ядерном взрыве. В результате стенка получает значительно меньший импульс, который затем передается по грунту в виде сейсмической волны.

При прохождении волны в корпусе КВС с демпфирующим слоем (см. § 6.8) в любом случае смещение внешней границы железобетона корпуса невелико:

для КВС 10 Ащ < 1 см. При площади внешней поверхности корпуса %i <10м^ объем его после взрыва увеличивается на

КВС

= %А„1<103м1

(6.22)

То есть при в чем при испытате.

Вопрос о cei В самых жестких, лости радиусом 6 большем, чем пол рующего слоя - энерговыделения i

Оказалось, чт так называемых м пикают от ветра, i взрыва можно срг (смещения соотве России согласно должны выдержив

Таким образо! ком велика вовлек тивления из-за бол чи решены [57].

Сейсмическое если корпус КВС р пористости npHMCN

Утрамбовка г корпуса будет сво, Пщах доминимал:

Максим ально( и высоты слоя гру

на рис. 6.14).

взрывов, произвел Нагрузка Kopi (точка В) будет ] и Я2 =250 м сое Дополнительное Д1 на Агщ == 5 мм за

меньше статичесю любых уплотнения Вместе с тем с бы довести порисп

цкости. Комки, камни создавать на отдельных [ва. Вероятность такого ок конической поверх-

разным наклоном: - раструб вниз

бом вниз (рис. 6.16, в) 1Г0 ниже. Действитель-iK, что участок поверх-гплется мелкий щебень рхности (рис. 6.16, б) .ся, но может и высы-

этное прилегание час-оде от бочкообразной

ib? Телевидение неод-к пород и провальных их взрывов. Живущие , э. можно зарегистри-: Это было объяснено

таким образом на рас-)изводятся в большой и камеры приходится взрыве. В результате затем передается по

:им слоем (см. § 6.8) за корпуса невелико:

корпуса 5щ <10 м

Г

То есть при взрыве в КВС объем вытесняемой породы в сотни раз меньше, чем при испытательном взрыве той же мощности.

Вопрос о сейсмическом воздействии КВС25 был рассмотрен ранее [74]. В самых жестких, завышенных оценках последствия взрыва в сферической полости радиусом 65 м: без учета прочности корпуса, при пиковом давлении вдвое большем, чем получается в оценках, приведенных в § 6.8, и без учета демпфирующего слоя - рассчитывались по программам, предназначенным для оценки энерговыделения взрыва по сейсмическим измерениям.

Оказалось, что уже на расстоянии ~7 км воздействие не превышало уровня так называемых микросейсм, регистрируемых ежеминутно десятками. Они возникают от ветра, прибоя, транспорта и т. п. Непосредственно над КВС действие взрыва можно сравнить с землетрясением в 4 балла, но только по ускорению (смещения соответствуют меньшим баллам). Обычные здания средней полосы России согласно установленным строительным нормам такие землетрясения должны выдерживать.

Таким образом, опасаться сейсмического воздействия КВС не следует. Слишком велика вовлекаемая в движение масса породы, слишком велики силы сопротивления из-за больших объемов этой породы. Для скальных пород подобные задачи решены [57].

Сейсмическое воздействие на удаленные объекты должно резко уменьшиться, если корпус КВС размещен в насыпном грунте, обладающем пористостью. За меру пористости примем отношение объема пустот к полному объему породы:

пуст/грунт

(6.23)

Утрамбовка грунта при перемещениях внешней границы железобетонного корпуса будет сводиться к уменьшению пористости от максимального значения Птах до минимального П

Максимальное значение зависит от состава грунта, способа его засыпки и высоты слоя грунта над точкой расположения рассматриваемого участка ( ,

Н2 на рис. 6.14). Минимальное значение, кроме того, зависит еще от числа взрывов, произведенных в КВС, и от расстояния до его корпуса.

Нагрузка корпуса КВС в верхней части (точка А на рис. 6.14) и нижней (точка В) будет разной. Гидростатическое давление (pgh) при Н^ЮО м

и Я2 =250 м составит в этих точках соответственно 25...30 и 55...60 бар. Дополнительное давление, передаваемое грунту при смещении границы корпуса на Arjjj = 5 мм за десятки (или сотни) миллисекунд, окажется в несколько раз

меньше статического давления на границе корпуса и грунта практически при любых уплотнениях.

Вместе с тем статические давления в десятки бар не достаточны для того, чтобы довести пористость грунта до очень низких значений (менее 1...3 %). В то же