מידע מורחב

מידע מורחב

בעת ביצוע פיצוץ או הפעלת ציוד מכני הנדסי כבד, משתחררת אנרגיה. אנרגיה זו מתפשטת לכל הכיוונים וחלקה מתפשט בצורת גלים סייסמים (גלים אלסטיים). מהירות התקדמות הגלים הסייסמים נעה בין מאות מטרים בשנייה בקרקע לאלפי מטרים בשנייה בסלע. הגלים הסייסמים מתפשטים בצורה כדורית לכל הכוונים, כאשר מרכז הכדור הוא נקודת הפעלת האנרגיה. בעת מעברם, גורמים הגלים הסייסמים זעזוע שנמדד בארבע דרכים: תדירות, תזוזה, מהירות ותאוצה. 

לצורך קביעת מידת הסיכון למבנים, מתייחסים בדרך כלל למהירות החלקיק של הזעזוע הנוצר בבסיס המבנה או בקרקע הסמוכה לבסיסו. מהירות זו היא מסדר גודל של מילימטרים בשנייה עד סנטימטרים בשנייה. 

מלבד רמת האנרגיה, לתכונות הקרקע ואיכות הבנייה יש השפעה משמעותית על רמת הנזק הפוטנציאלי למבנה. מדידת הזעזועים כוללת הצבת סיסמוגרפים, הכוללים חיישן הנקרא "גיאופון". הגיאופונים הם תלת-רכיבים, כלומר, רגישים לתנודות בשלושה כוונים במערכת אורתוגונאלית. 

מהו חוק אתר? 

• חוק האתר מספק משוואת חיזוי של רמות הזעזועים כתלות במרחק מנקודת הפעלת האנרגיה וכן ברמת האנרגיה המופעלת.
 
• האנרגיה המופעלת תלויה בסוג מקור האנרגיה ודרך הפעלתו. בפיצוץ. רמת האנרגיה המופעלת תלויה בכמות חומר הנפץ המירבית להשהיה. בהידוק דינאמי, לדוגמה, יש תלות במשקל המשקולת, בגובה ההטלה ובמספר ההטלות, וכן הלאה. 

• "חוק האתר" (טרמינולוגיה, ולא חוק במובן המשפטי) הוא משוואה המתארת את מהירות החלקיק כפונקציה של ה-Scaled Distance (SD). ה- SD, מרחק "מקונם" (מלשון קנה מידה), מוגדר כמרחק אפקטיבי התלוי ברמת האנרגיה שהופעלה. 

• בפיצוץ, ה- SD יוגדר כיחס בין המרחק מנקודת הפיצוץ לנקודת המדידה, לכמות חומר הנפץ המרבית להשהיה בק"ג. 

• בהידוק דינאמי, ה-SD יוגדר כיחס בין המרחק לאנרגיה הפוטנציאלית (המשקולת וגובה ההטלה). 

• משוואת חוק האתר מתקבלת באמצעות הפעלה מבוקרת של מקור האנרגיה במרחקים משתנים ובעוצמות שונות. כלומר, בפיצוץ - ביצוע של מספר פיצוצים, במרחקים משתנים ובכמויות משתנות של חומר נפץ להשהיה. בהידוק דינאמי- באמצעות הטלת המשקולת מגבהים שונים, וכו'. 

• בעזרת רגרסיה ליניארית או קירוב מעריכי של הנתונים, ניתן לקבל את חוק האתר. 

• בפיצוץ ניתן לקבל ממשוואת חוק האתר את משוואת כמות חומר הנפץ המרבית המותרת להשהיה, כתלות במרחק בין המבנה לאתר הפיצוץ. משוואת חוק האתר מאפשרת אופטימיזציה של הפיצוצים ועבודת החציבה, מבלי לפגוע במבנים הסמוכים עקב תופעות הלוואי של פיצוץ. 

• חישוב חוק אתר חשוב גם לתכנון מושכל של עבודת ציוד מכני הנדסי כבד בקרבת מבנים. ניתן לקבל ממשוואת חוק האתר את מרחקי ההפעלה הבטוחים של הציוד ממבנים ומתקנים, כך שלא יגרם להם נזק. 

• חוק האתר מותאם לטופוגרפיה, גיאולוגיה וגיאופיסיקה של אתר העבודה המסוים. 

הדף אוויר 

כ- 90% מן האנרגיה המשתחררת בפיצוץ הופכת לחום ולריסוק הסלע. האנרגיה הנותרת, כ- 10%, הופכת לאנרגיה סייסמית ברובה, וכן להדף אויר. הדף האוויר אינו רעש אקוסטי, למרות שהוא מופיע בתקנות הרעש. הדף האוויר אינו נשמע, הוא מתרחש בתדרים הנמוכים מתדירות השמע של האוזן האנושית אולם ניתן לחוש בו כתוצאה מרטט קל של שמשות, תמונות וכו' (הנגרמות מההדף ולא מהזעזועים). הדף האוויר הוא שינוי לחץ האוויר בפתאומיות, ודעיכתו המהירה לאחר מכן. קיימים סוגים שונים של הדף אוויר, העלולים להיגרם בשלבים שונים בפיצוץ. 

במקרים קיצוניים הדף האוויר עלול לגרום לנזקים כגון ניפוץ או סידוק של שמשות. בכל מקרה, כאשר מדובר בכמויות חומר הנפץ בהן משתמשים בעבודות החציבה ובפיצוצים בתוך קידוחים (ולא על פני השטח), הוא אינו יכול לגרום לנזק למבנה. ההדף עלול לגרום לפגיעות בבני אדם (ובבעלי חיים) בעוצמות הגבוהות בהרבה מן המותר בתקנות. את נזקיו האופייניים של הדף האוויר ניתן לראות בפיגועים, בהם מפוצצים מטעני חומר נפץ על פני השטח. 

הדף האויר מתקדם במהירות של כ-330 מטר/שנייה באוויר. מכאן, שמהירותו איטית באופן משמעותי ממהירות התקדמות הגל הסייסמי, המהיר ממנו כמעט בסדר גודל. לכן, השפעת הזעזועים תהייה ראשונה ומייד לאחריה (כמובן כתלות במרחק), באיחור מסוים, יגיע גל ההדף. הדף האוויר מושפע מאוד מתנאים אטמוספריים כגון עננות, טמפרטורה, עוצמת הרוח וכוונה וכן מהתנאים הטופוגרפיים. 

הדף אויר הוא תופעת לוואי, שבעוצמות גבוהות מהווה "תקלה" רצינית. ניתן למזער אותו ולמנוע ממנו להגיע לעוצמות בעלות סיכון כלשהו. הדף האוויר נמדד באמצעות מיקרופונים ייעודיים מסוג L. התחום הדינאמי בו עובדים מיקרופונים אלה הוא העושה אותם למתאימים ביותר למדידת הדף האוויר. המיקרופונים מחוברים למכשירי מדידת הזעזועים כערוץ נפרד. 

ניתן לבצע גם חוק אתר להדף האויר מפיצוצים.