برای طراحی هرگونه سازه امن زیرزمینی نیاز است این سازه در عمق بهینه اجرا گردد تا با وجود سرباره بتواند از امنیت کامل برخوردار باشد. بنابراین دانستن میزان عمق نفوذ بمب های سنگرشکن که نهایتا انفجار در آن حاصل می شود در طراحی سازه های پدافندی ضروری می باشد. میزان عمق نفوذ علاوه بر مشخصات پرتابه و سرعت اصابت آن بستگی به مشخصات ژیومکانیکی و مقاومتی محیطی که مورد برخورد قرار می گیرد دارد. در این تحقیق مدل سازی عمق نفوذ بمب GBU-28 توسط نرم افزار آباکوس و در سنگ های با RMR>90 سه نوع سنگ گرانیت، ماسه سنگ و آهک انجام می گیرد. این بمب هدایت شونده به وسیله لیرز از انواع بمب های نفوذگر می باشد که قبل از انفجار چندین متر به درون خاک، سنگ و یا بتن نفوذ کرده و سپس منفجر می گردد. در این تحقیق، در ابتدا پارامترهای ژیومکانیکی هر سه نوع سنگ با RMR>90 توسط مطالعات کتابخان ه ای و نرم افزار RocData تعیین می گردد. سپس عمق نفوذ بمب در هر سه نوع سنگ توسط مدل سازی به دست آورده می شود. از آنجا که پارامترهای مقاومتی سنگ با RMR مشخص منحصر بفرد نمی باشد، بنابراین آنالیز حساسیت علاوه بر سرعت برخورد بمب بر روی پارامترهای مقاومتی توده سنگ نیز انجام گرفته و در پایان نیز نتایج به دست آمده از مدل های عددی توسط روابط تجربی راستی آزمایی می گردد. مدل سازی عددی توسط نرم افزار المان محدود نشان می دهد که عمق نفوذ در سنگ های با RMR>90 گرانیت، ماسه سنگ و آهک به ترتیب 33/80، 4/4 و 37/5 متر می باشد.

حدود یک ربع قرن از جنگ تحمیلی عراق علیه ایران گذشته اما متاسفانه هنوز مناطقی از کشور آلوده به مین و بمب های عمل نکرده و باقی مانده از جنگ بوده و گاهی نیز خسارات جبران ناپذیری به کشور تحمیل می شود. با توجه به محدودیت برد تجهیزات مین یاب مغناطیسی و برای حصول اطمینان کافی از عدم وجود بمب های عمل نکرده، ضروری است عمق نفوذ بمب با دقت قابل قبولی برآورد شود. در این مقاله، ابتدا مدل ریاضی حرکت بمب در هوا و در خاک نوشته شده و سپس در نرم افزار متلب بر مبنای استاندارد TM و هندبوک نظامی امریکا، حرکت بمب شبیه سازی شده است. در ادامه با مطالعه موردی نفوذ بمب های عمل نکرده در میدان نفتی آزادگان، نتایج شبی هسازی و مقاله میزوهو با هم مقایسه و اثر زاویه حمله در میزان عمق نفوذ بررسی شده است. در نهایت با تحلیل کلیه پارامترهای موثر، میزان صحیح عمق نفوذ برآورد و عدم اعتبار نتایج مقاله میزوهو نشان داده شده است. حفاری های بعدی انجام شده در منطقه و عدم برخورد به بمب های عمل نکرده در عمق بیش از شش متر نیز عملا نتایج این تحقیق را به اثبات رسانده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

ساخت سازه های امن و پناهگاه ها در زیر زمین که با لایه هایی از خاک و بتن پوشیده شده اند، یکی از روش های معمول و بسیار موثر برای حفاظت از فعالیت های نظامی است. یکی از مهم ترین تهدید های موجود برای امنیت سازه های زیرزمینی، بمب های سنگرشکن هدایت شونده هستند. در این مقاله هدف نخست شناخت عملکرد نفوذی این بمب ها در خاک و بتن و بررسی میزان نفوذ آنها در این دو محیط می باشد. سپس به ارائه راه کاری جهت کاهش میزان نفوذ این بمب ها در این دو محیط پرداخته می شود. در این تحقیق از طریق مدل سازی و تحلیل عددی با استفاده از نرم افزار ABAQUS میزان تخریب ایجاد شده در توده بتن و خاک تحت اثر نفوذ کلاهک جنگی BLU-113 که روی بمب های هدایت شونده لیزری 28GBU نصب می شود، بررسی شده و نحوه تغییر انرژی پرتابه در داخل هر یک از این محیط ها محاسبه شده است. تحلیل عددی، مقدار نفوذ این پرتابه را در خاک معمولی بیش از 30 متر و مقدار نفوذ آن را در بتن معمول ساختمانی بیش از 6 متر نشان می دهد. در انتها با پیشنهاد یک روش، لایه بندی خاک بوسیله لایه های بتنی نشان داده شده است که می توان نفوذ این کلاهک جنگی را به نصف کاهش داد. در نهایت نیز دستاوردهای طرح جمع بندی و نتیجه گیری می شود.

استفاده از خاک، به عنوان پوشش یک هدف بتنی، موجب کاهش آسیب پذیری آن سازه بتنی در مقابل نفوذ انواع پرتابه ها و بمب ها می شود. یکی از مسایلی که مهندسان نظامی و عمران در طراحی چنین سازه هایی با آن روبرو هستند، محاسبه و تخمین تاثیر ضخامت پوشش، در میزان نفوذ پرتابه در هدف بتنی پوشش دار می باشد. از این رو، در این مقاله، با استفاده از تئوری انبساط حفره کروی و مدل های ارایه شده توسط "فورستال" برای نفوذ پرتابه در خاک و بتن، یک فرمول تحلیلی، به منظور محاسبه عمق نفوذ نهایی پرتابه، در هدف بتنی پوشش دار ارایه شده و در ادامه، با استفاده از نرم افزار المان محدود LS-DYNA، فرآیند نفوذ پرتابه، در هدف پوشش دار، شبیه سازی شده است که نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی، تطابق بسیار خوبی با فرمول تحلیلی ارایه شده را نشان می دهند.

بمب شیمیائی سارین (C4H10FO2P) Sarin، با محلول آب، سود سوزآور NaOH، کربنات سدیم Na2CO3، و هیدروکسید پتاسیم KOH، و در pH=13 و در درجه حرارت های معمولی محیط هیدرولیز شده، و مولکول هیدروفلوریک اسید HF را ایجاد می نماید. مولکول HF تولید شده در حضور سود سوزآور به سدیم فلوراید NaF تبدیل می شود. بدین ترتیب بمب شیمیائی سارین خنثی شده و اثر کشندگی خود را از دست می دهد.

بمب شیمیائی خردل Mustard (C4H8Cl2S)، با محلول آب، سود سوزآور NaOH، و هیپوکلریت سدیم NaOCl و یا هیپوکلریت کلسیم Ca(OCl)2 که با محیط زیست سازگار می باشند، هیدرولیز شده، و به تیودی گلیکول تبدیل گشته و اثر کشندگی خود را از دست داده و خنثی می شود.

یکی از حوزه های تحقیقاتی مهم در حفاظت سازه های زیرزمینی، بررسی عمق نفوذ پرتابه های نفوذگر در برخورد با خاک به عنوان یک پوشش محافظ است. پدیده برخورد و نفوذ پرتابه به عوامل متعددی وابسته است که یکی از مهم ترین آن ها، تاثیر رطوبت موجود در خاک است. بنابراین این پژوهش با هدف بررسی عمق نفوذ بمب GBU-28 که از سری بمب های لیزری و استحکام شکن مورد استفاده در ارتش ایالات متحده است، در خاک های ماسه ای و رسی و تاثیر سطح آب زیرزمینی بر میزان نفوذ با استفاده از مدل سازی عددی در نرم افزار AUTODYN انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان دادند که رطوبت خاک تاثیر قابل ملاحظه ای بر عمق نفوذ پرتابه، در زمان های مختلف انفجار خواهد گذاشت. به طور کلی عمق نفوذ پرتابه در خاک رسی بیشتر از خاک ماسه ای با تراکم مشابه است، اما نرخ افزایش عمق نفوذ پرتابه نسبت به حالت کاملاً خشک، در ماسه اندکی بیشتر از مقدار متناظر آن در رس است.

با آگاهی از عمق نفوذ یخبندان و تغییرات دمایی در خاک، می توان راهکارهایی مناسب را به منظور کاهش شدت خسارات وارده بر تاسیسات ساختمانی، جاده ها و محصولات کشاورزی اتخاذ نمود. در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر دمای هوا بر عمق نفوذ یخبندان، یک دستگاه تبرید خاک ساخته شد که قادر به تامین برودتی برابر با -23 درجه سانتیگراد می باشد. به منظور اندازه گیری و ثبت داده های دمایی در اعماق مختلف 50، 20، 10 و 70 سانتیمتری خاک، یک سیستم اندازه گیری مستقیم طراحی گردید، که حسگرهای آن در اعماق خاک نصب و تغییرات دمایی توسط این حسگرها به یک مبدل منتقل و نتایج اندازه گیری توسط کامپیوتر ثبت می گردند. پس از کالیبره کردن دستگاه، آزمایشهای متعددی در شرایط خاکهای با بافت رسی، رسی - ماسه ای و ماسه ای تحت رطوبت های 0، 10 و 15 درصد وزنی خاک به انجام رسید و نتایج به منظور تعیین عمق یخبندان تحلیل شد. بررسی های انجام شده نشان می دهد که در حالت خشک در خاکهای با تخلخل بیشتر (رس) نسبت به خاکهای با تخلخل کمتر (ماسه) عمق نفوذ یخبندان کمتر بوده و سرعت حرکت جبهه یخبندان در خاک کاهش می یابد. با افزایش مقدار رطوبت خاک در تمامی خاکهای مورد آزمایش، عمق نفوذ یخبندان بیشتر شده و سرعت پیشرفت جبهه یخبندان نسبت به حالت خشک نیز افزایش یافت، که این امر در خاکهایی با بافت ریزتر (رس) نسبت به خاکهایی با بافت درشت تر (ماسه) مشهودتر بود. با افزایش بیشتر رطوبت خاکهای مورد آزمایش، این ویژگی در خاکهای رسی که می توانند رطوبت را در خود نگهداری کنند، محفوظ می ماند، ولی در خاکهای ماسه ای که رطوبت لایه های سطحی به دلیل زهکشی از رطوبت اعماق کمتر است، سرعت جبهه یخبندان نیز کمتر بوده است. متقابلا در اعماق بیشتر که رطوبت در آن ذخیره می شود سرعت جبهه بیشتر بوده است.