Tóm tắt Luận án Nghiên cứu xác định loại vật nổ thông qua dấu vết ở hiện trường các vụ án có sử dụng chất nổ

năm gần đây, tội phạm hình sự có sử dụng vũ khí, vật liệu nổ ở nước ta có chiều hướng gia tăng, tính chất vụ việc nghiêm trọng, diễn biến phức tạp. Các loại vật nổ tội phạm thường sử dụng được chia theo các nhóm sau đây: Vật nổ thuộc nhóm vũ khí quân dụng: gồm các loại như mìn, lựu đạn, hỏa cụ; Vật liệu nổ quân dụng: gồm thuốc nổ TNT, Hexogen hay một số loại thuốc nổ hỗn hợp; Vật nổ sử dụng vật liệu nổ công nghiệp: thuốc nổ Amônít, ANFO, kíp nổ và các loại vật liệu nổ nhập khẩu khác; Vật nổ tự tạo. 1.2. Quá trình biến đổi nổ và tác dụng của vật nổ Khi nổ liều thuốc nổ không có vỏ bọc, sóng va đập (SVĐ) nhanh chóng lan truyền trong toàn bộ khối thuốc và sự biến hóa nổ do xảy ra trong thời gian cực ngắn tạo ra một thể tích khí rất lớn bị nén và giãn nở ra môi trường, phá hủy môi trường bằng sự chênh áp cao và xung va đập lớn. Khi nổ liều thuốc nổ có vỏ bọc, toàn bộ các tham số sóng nổ được đặt vào bề mặt trong của vỏ, phá vỡ kết cấu của vỏ tại những chỗ yếu nhất (khuyết tật, các vết nứt tế vi, nơi tập trung ứng suất) tạo thành các vết nứt. Dưới tác dụng của sóng nổ, các mảnh bị bay tán ra môi trường và tương tác với các vật cản của môi trường. 1.3. Công tác khám nghiệm hiện trường các vụ nổ vật nổ và vai trò của dấu vết nổ trong điều tra các vụ nổ vật nổ Công tác KNHT trong tố tụng hình sự là hoạt động điều tra nơi xảy ra, nơi phát hiện tội phạm nhằm phát hiện dấu vết của tội phạm, vật chứng và làm sáng tỏ các tình tiết có ý nghĩa đối với vụ án. Kết quả KNHT vụ nổ có ý nghĩa rất quan trọng, làm cơ sở để xác định tính chất sự việc; chứng minh những vấn đề nêu trong kết luận điều tra; làm chứng cứ chứng minh tội phạm và người phạm tội trong truy tố và xét xử. Tùy thuộc vào cấu tạo của vật nổ, phương thức và thủ đoạn gây nổtrên hiện trường sẽ thu được những DV,VC của vụ nổ tương ứng như dấu vết của thuốc nổ, chi tiết vật nổ... Trên cơ sở những DV,VC thu giữ ở hiện trường, xác định loại vật nổ là yêu cầu hết sức quan trọng. Trong nhiều vụ nổ, DV,VC thu trên hiện trường là điểm then chốt để xác định loại vụ việc, tính chất vụ việc, đối tượng gây ánhoặc là cơ sở để tiến hành các hoạt động điều tra tiếp theo, thậm chí còn là chứng cứ duy nhất để chứng minh tội phạm. 1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu có liên quan đến xác định loại vật nổ thông qua dấu vết ở hiện trường các vụ án có sử dụng chất nổ Công tác điều tra các vụ nổ có sử dụng chất nổ đã được đề cập và nghiên cứu trên thế giới, song các nghiên cứu này chủ yếu tiếp cận dưới góc độ cách thức điều tra, chưa có tài liệu nào nghiên cứu kỹ thật truy nguyên vật nổ từ các DV,VC tại hiện trường. Ở Việt Nam công tác này đã được nghiên cứu nhưng đến nay cũng vẫn còn rất sơ sài, dựa vào kinh nghiệm là chính, chưa tập trung nghiên cứu một cách tổng thể về vật nổ, đặc trưng khi nổ và dấu vết để lại trên hiện trường, chưa đưa ra được phương pháp và quy trình xác định vật nổ một cách có hệ thống và phù hợp thực tế công tác điều tra hiện trường các vụ nổ, do vậy luận án sẽ tập trung giải quyết các vấn đề sau: 1) Cơ chế hình thành các dấu vết tại hiện trường: do quá trình phát sinh biến đổi nổ và tác dụng lên môi trường xung quanh bởi sản phẩm nổ, sóng xung kích, mảnh dẫn đến các dấu vết đặc trưng để lại. 2) Mô phỏng quá trình nổ và tác dụng nổ của vật nổ bằng phần mềm Ansys Autodyn-3D kết hợp với phương pháp hoá học, hoá lý, kim tương phá huỷ và tính toán kỹ thuật để nhanh chóng xác định được các đại lượng đặc trưng và phân tích dấu vết hiện trường. 3) Xây dựng quy trình khám nghiệm và xác định vật nổ thông qua dấu vết ở hiện trường các vụ án có sử dụng chất nổ. CHƯƠNG 2.MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH NỔ CỦA VẬT NỔ 2.1. Mô tả sự phá hủy vỏ dưới tác dụng của xung nổ Sự phá hủy vỏ bọc là quá trình xảy ra nhanh và phức tạp của sự biến đổi năng lượng SPN thành năng lượng biến dạng, phá hủy vỏ và làm bay tán mảnh. Quá trình này có thể quy ước chia ra thành các giai đoạn sau: Kích động liều thuốc nổ; nổ và tạo SPN; đặt tải và văng mảnh bởi SPN với sự bắt đầu đồng thời của biến dạng dẻo kim loại; chuyển động và giãn nở của vỏ dưới sự phát sinh đồng thời, sự phát triển của các vết nứt tế vi và các hư hỏng tế vi; sự tạo thành các vết nứt lớn chính và tiếp theo lan ra bề mặt ngoài vỏ; sự phát sinh hoàn toàn các vết nứt trên toàn bộ bề dày vỏ với việc hình thành các mảnh và sự chảy của SPN vào các vết nứt xuyên qua; sự chuyển động của các mảnh trong không khí; tác động tương hỗ của chúng với mục tiêu. 2.1.1. Sự hình thành mảnh dưới tác dụng của xung nổ Khi nổ vỏ bọc kim loại, từ mặt trong vỏ phát sinh hai hệ thống vết nứt độc lập nhau: bên trong thành vỏ và mặt trong của vỏ. Hệ thống thứ nhất: hệ thống đứt nứt ra, hướng ưu tiên là theo hướng kính. Hệ thống thứ hai của các vết nứt trượt, hướng ưu thế là dọc theo các chuyển dịch trượt chính.Bề mặt phá hủy các mảnh cơ bản có 2 vùng: bề mặt phá hủy đứt giòn (vùng R) sát với mặt ngoài của mảnh và mặt phá hủy trượt theo mặt trượt (vùng S) sát với mặt trong mảnh (hình 2.2). Hình 2.2. Đường biên các mảnh và bề mặt phá hủy khi vỏ bị đập vỡ Trong đó: R- Bề mặt phá hủy đứt-giòn; S- Bề mặt phá hủy trượt; C- Vùng phá hủy tách lớp; D - Bề mặt phá hủy bong tróc. 2.1.2. Các hình dạng mảnh đặc trưng khi nổ Trong dải phổ mảnh được chia làm 2 cặp: Mảnh lớn dạng A (cơ bản) tạo thành bởi các vết nứt lớn có ở cả 2 bề mặt ban đầu của thân vỏ và các mảnh vỏ dạng B kèm theo có ở một bề mặt ban đầu. Phổ mảnh dạng B gồm loại B’ là mảnh xuất hiện ở vùng tiếp xúc với khối thuốc nổ, được tạo thành bởi các mặt trượt; mảnh loại B’’ là mảnh ở sát ngoài thân vỏ, được tạo thành chủ yếu do vỡ giòn hướng kính. Hình 2.3. Sơ đồ phá hủy thép giòn (a), thép dẻo (b) 2.1.3. Tương tác của sản phẩm nổ với môi trường xung quanh 2.1.3.1. Sự bay tán và tác dụng của mảnh Khi nổ liều thuốc có vỏ bọc, các mảnh có khối lượng và hình dạng khác nhau bay tán với tốc độ v. Nếu bỏ qua lực trọng trường, coi mật độ không khí ρkk không đổi, còn diện tích mi-đen của mảnh bằng giá trị trung bình S, hệ số lực cản chính diện Cx = const, thì phương trình chuyển động của mảnh có khối lượng m trong không khí có thể được viết như sau: (2.2) ở đây Biến đổi và tích phân phương trình này ta được: hay (2.4) Khi mảnh bay vào chướng ngại có bề dày h, nó có thể xuyên qua chướng ngại hay găm vào chướng ngại. 2.1.3.2. Tác dụng của sóng va đập trong không khí Quá trình lan truyền của SVĐ sẽ gây ra tác dụng phá hủy các vật cản trên đường đi của chúng. Các tham số của SVĐ đặc trưng cho tác dụng của sóng va đập trong không khí được đánh giá bằng áp suất dư (Δp), xung riêng của pha nén (I1)và thời gian của pha nén trong sóng va đập (t+). Khi nổ trên mặt đất, có thể tính gần đúng khi lấy khối lượng gấp đôi do phản xạ của bề mặt đất. (2.8) Thời gian tác dụng của sóng va đập τ+ (2.9) Xung riêng của pha nén I1 có thể tính theo công thức gần đúng khi nổ trên mặt đất liều thuốc TNT (ρ0 = 1,225 kg/m3) ta có công thức gần đúng sau: Pa.s (2.11) Thay nửa giá trị khối lượng, ta có công thức gần đúng đối với giá trị xung riêng của sóng va đập không khí khi r > rk Pa.s (2.12) Trong đó:m - khối lượng liều thuốc, kg; r - khoảng cách, m 2.2. Mô hình toán học mô phỏng quá trình nổ của vật nổ 2.2.1. Đặt bài toán nghiên cứu Xem xét mô hình vật nổ dạng hình cầu hở, vật liệu chế tạo thân vỏ là kim loại, bên trong nhồi chất nổ ở dạng hình cầu, bên ngoài dạng hình cầu được tạo các rãnh tập trung ứng suất. Toàn bộ kết cấu thuốc nổ - vỏ bọc đặt trong môi trường không khí vô hạn. Hình 2.5. Mô hình hình học của bài toán 1- Lỗ ren lắp ngòi nổ; 2- Lỗ lắp ngòi nổ; 3- TNT; 4- Thân vật nổ. 2.2.2. Mô hình toán học mô tả tính chất vật liệu thân vỏ, thuốc nổ và môi trường 2.2.2.1. Mô hình toán học mô tả tính chất vật liệu thân vỏ Khi chịu tải trọng nổ, vỏ bọc bằng kim loại biến dạng làm thay đổi thể tích, hình dạng của thân vỏ. Tính chất cơ học của môi trường đàn dẻo được mô tả bằng phương trình liên hệ sau: (2.22) Trong đó: - các tenxơ đơn vị Phương trình trạng thái dùng để mô tả đặc tính nén của vật liệu khi chịu tải như sau: (2.23) Trong đó: C0, C1, C2, C3, C4, C5, C6 - các hằng số vật liệu, Ứng suất chảy động: (2.24) Trong đó: A - giới hạn chảy của vật liệu, B - hệ số ứng suất biến cứng của vật liệu, C - hằng số tốc độ biến dạng, m - số mũ mềm do nhiệt, n - số mũ tăng cứng; - tốc độ biến dạng dẻo hiệu quả khi ; , Trong đó: T - nhiệt độ hiện thời; T0 - nhiệt độ ban đầu; Tnc - nhiệt độ nóng chảy của vật liệu. Điều kiện phát sinh vết nứt ngẫu nhiên: (2.25) (2.26) (2.27) Trong đó: Pvn - xác suất xuất hiện vết nứt; χ, Cvn - thông số vật liệu;
d- độ dãn dài tương đối của vật liệu; σ0,2- giới hạn chảy; σbc- hệ số biến cứng của vật liệu. Điều kiện phá huỷ: Sử dụng tiêu chuẩn biến dạng dài lớn nhất: (2.28) Trong đó: e1 - biến dạng dài lớn nhất;emax - giới hạn biến dạng dài khi phá hủy. 2.2.2.2. Mô hình toán học mô tả tính chất thuốc nổ và sản phẩm nổ Phương trình trạng thái JWL: (2.29) Trong đó: w, A, B, R1, R2 – các hằng số thực nghiệm 2.2.2.3. Mô hình toán học mô tả tính chất không khí Phương trình trạng thái dạng gamma mô tả tính chất của không khí: (2.32) Trong đó: g - là hệ số môi trường. 2.2.3. Hệ phương trình cơ bản mô tả quá trình hình thành và lan truyền sóng nổ, biến dạng và phá vỡ thân vỏ vật nổ, va đập với môi trường xung quanh Hệ phương trình mô tả bài toán gồm các phương trình bảo toàn cơ bản trong cơ học; các phương trình mô tả tính chất của thuốc nổ, sản phẩm nổ, vật liệu thân vỏ, vật liệu mục tiêu; các phương trình động học và bổ sung. Hệ phương trình khi triển khai ra hệ tọa độ đề các vuông góc trở thành hệ phương trình (2.49): (2.49) Tiếp phương trình (2.49) - Điều kiện đầu: (2.50) (2.51) - Điều kiện biên:Trên bề mặt tiếp xúc giữa thân vỏ, thuốc nổ, không khí cần phải đặt điều kiện tiếp xúc. Các điểm của bề mặt này không xuyên qua bề mặt của vật liệu kia: (2.52) Trong đó: v1, v2 – vận tốc của các điểm thuộc vật liệu thứ nhất và thứ hai nằm trên bề mặt tiếp xúc. Trạng thái ứng suất cũng bị hạn chế, tại các điểm này theo định luật 3 Niutơn: (2.53) Trong đó: sij1,sij2 - ứng suất tại các điểm trên bề mặt tiếp xúc có cùng tọa độ nhưng lần lượt thuộc vật liệu thứ nhất và thứ hai. 2.2.4. Phương pháp giải bài toán Hệ phương trình mô tả quá trình nổ của vật nổ có vỏ bọc kim loại là bài toán động ba chiều. Để giải bài toán ba chiều người ta cần rời rạc hoá thời gian, không gian và thường áp dụng phương pháp PTHH để giải.1)Xây dựng mô hình rời rạc của các đại lượng liên tục; 2)Xác định sơ đồ giải bài toán nổ vật nổ bằng phương pháp PTHH; 3)Áp dụng lưới phần tử để giải bài toán. 2.3. Mô phỏng quá trình nổ và va đập của vật nổ với môi trường xung quanh bằng phần mềm Ansys Autodyn-3D 2.3.1. Phần mềm Ansys Autodyn-3D Trong bài toán cơ kỹ thuật, Ansys cung cấp phương pháp giải bài toán bằng phương pháp PTHH lấy chuyển vị làm gốc. Ansys cung cấp phương pháp giải các bài toán cơ với nhiều dạng mô hình vật liệu khác nhau: đàn hồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, đàn dẻo, đàn nhớt, dẻo, dẻo nhớt, chảy dẻo, vật liệu siêu đàn hồi, siêu dẻo, các chất lỏng và chất khí [25]. 2.3.2. Bộ giải Lagrange Bộ giải Lagrange hoạt động trên lưới số cấu trúc (I-J-K) của phần tử tứ giác (2D) hoặc khối hộp (3D). Các đỉnh của lưới di chuyển với vận tốc dòng chảy vật chất. Vật liệu được giữ trong phần tử ban đầu của nó mà không chuyển dịch từ ô này đến ô khác. 2.3.3. Lưới Lagrange Trên một diện tích tính toán xác định được bao bởi một tập hợp các diện tích hoặc ô tứ giác mà trên đó dòng môi trường và biến trạng thái (vị trí, vận tốc, áp suất,...) là xác định. 2.3.4. Ứng dụng mô đun tính toán song song của Ansys trong mô phỏng thực nghiệm hiện trường nổ Ứng dụng mô phỏng quá trình nổ vật nổ bằng sử dụng tính toán song song so với phương pháp tính toán tuần tự kết quả cơ bản không đổi nhưng với thời gian chạy máy nhanh hơn nhiều lần và đem lại hiệu quả rõ rệt. Hình 2.8. Sơ đồ xử lý song song trong Ansys Việc thiết lập bài toán song song được thực hiện trên máy tính chuyên dụng tại Phòng thí nghiệm Đạn - Ngòi, Bộ môn Đạn, Học viện Kỹ thuật Quân sự. 2.3.4.1. Phương pháp mô phỏng quá trình nổ của vật nổ bằng phần mềm Ansys Autodyn-3D áp dụng tính toán song song Mô phỏng quá trình nổ của vật nổ gồm 8 bước: 1) Đặt bài toán nghiên cứu; 2) Xây dựng mô hình hình học; 3) Xác định mô hình vật liệu và các thông số của vật liệu. Nhập các thông số vật liệu vào phần mềm; 4) Xây dựng mô hình PTHH; 5) Đặt điều kiện biên, điều kiện đầu vào, điều kiện tương tác; 6) Thiết lập mô đun tính toán song song; 7) Tiến hành giải bài toán; 8) Hiển thị, đọc và phân tích kết quả. 2.3.4.2. Mô phỏng quá trình nổ của vật nổ Các thông số vật liệu thân vỏ vật nổ được sử dụng trong mô phỏng: gang xám GX15-32 và thép 4340. Bảng 2.5. Thông số vật liệu cơ bản của thân vỏ dùng trong mô phỏng. Mác vật liệu Cơ tính của vật liệu Hằng số mô phỏng (Mpa) (Mpa) (%) A (Mpa) B (Mpa) C n m T (0C) Tnc (0C) GX 15-32 175 150 0,5 175 380 0,06 0,32 0,55 27 1204 Steel 4340 792 1279 20 792 510 0,014 0,26 1,03 27 1520 Tính chất của thuốc nổ được mô tả bằng mô hình vật liệu đàn dẻo và phương tình trạng thái JWL. Các thông số của thuốc nổ trong vật nổ. Bảng 2.6. Thông số của các loại thuốc nổ nhồi bên trong thân vỏ Thuốc nổ Đặng trưng ban đầu của thuốc nổ Hằng số thực nghiệm của thuốc nổ dùng trong mô phỏng (g/cm3) (m/s) (kcal/kg) (Gpa) (Gpa) TNT 1,61 7000 1010 0,35 373,7 3,75 4,15 0,9 Amaton 1,1 4200 1089 0,32 135 1,35 5,45 0,7 Tetryl 1,63 7740 1090 0,275 586,8 10,67 4,4 1,2 Hình 2.13. Mô phỏng nổ vật nổ thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT Kết quả mô phỏng quá trình nổ của vật nổ cho trường hợp thân vỏ thép 4340, bên trong nhồi thuốc nổ TNT hoặc Amaton thì số mảnh vỡ thân vỏ lần lượt là 104 mảnh và 61 mảnh (hình 2.13). Bảng 2.7. Một số thông số cơ bản của quá trình mô phỏngnổ vật nổ thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT Thứ tự mảnh Khối lượng mảnh (mg) Thể tích mảnh (mm3) Chiều dài mảnh (mm) Tốc độ trung bình (m/s) 1 5,983E+03 7,643E+02 27,73 486,70 2 5,982E+03 7,642E+02 28,25 809,19 3 5,888E+03 7,521E+02 28,22 812,06 4 5,767E+03 7,368E+02 27,08 494,74 5 5,469E+03 6,987E+02 27,86 803,79 6 5,420E+03 6,924E+02 24,68 511,29 7 5,294E+03 6,763E+02 28,57 812,62 8 5,052E+03 6,456E+02 28,72 808,37 9 4,220E+03 5,391E+02 26,87 1020,1 10 4,011E+03 5,125E+02 24,02 747,98 Kết quả mô phỏng quá trình nổ của vật nổ dạng hình trụ cho trường hợp thân vỏ thép 4340, bên trong nhồi thuốc nổ TNT thì số mảnh là 177 mảnh (hình 2.15). Hình 2.15. Mô phỏng nổ vật nổ thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT Bảng 2.9. Một số thông số cơ bản của quá trình mô phỏng nổ vật nổ dạng hình trụ thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT Thứ tự mảnh Khối lượng mảnh (mg) Thể tích mảnh (mm3) Chiều dài mảnh (mm) Tốc độ trung bình (m/s) 1 8,397E+02 1,075E+02 16,00 727,00 2 7,633E+02 9,776E+01 13,84 652,28 3 7,406E+02 9,481E+01 13,38 1190,39 4 7,190E+02 9,203E+01 12,78 709,05 5 6,897E+02 8,829E+01 13,52 1207,83 6 6,454E+02 8,283E+01 13,14 713,09 7 6,011E+02 7,692E+01 11,79 653,88 8 5,926E+02 7,583E+01 12,76 1064,66 9 5,851E+02 7,478E+01 13,70 1075,93 10 5,620E+02 7,183E+01 11,99 719,64 Kết luận chương 2 Chương 2 đã phân tích cơ chế hình thành mảnh khi nổ vật nổ có vỏ bọc, quá trình tương tác của sản phẩm nổ với môi trường xung quanh, thiết lập hệ phương trình mô phỏng quá trình nổ của vật nổ và ứng dụng tính toán song song trong mô phỏng quá trình nổ, bay tán và va đập của vật nổ với môi trường. Kết quả mô phỏng quá trình nổ trên phần mềm Ansys Autodyn-3D với vật nổ vỏ bọc bằng thép và gang bên trong nhồi thuốc nổ TNT hoặc Amonit đã cho thấy tính quy luật của quá trình phân mảnh, ảnh hưởng của vật liệu vỏ và thuốc nổ đến quá trình nổ, thể hiện tính sát thực của mô hình bài toán và phương pháp giải. CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH VẬT NỔ QUA DẤU VẾT NỔ 3.1. Mục đích, yêu cầu, nội dung và phương pháp thực nghiệm Nhằm kiểm chứng các kết quả mô phỏng và tính toán lý thuyết, tiến hành nổ vật nổ trong hố cát, trên hệ thống bia tại trường bắn, phân tích các DV,VC có trên hiện trường một cách khách quan, đánh giá kết quả thực nghiệm. 3.2. Thực nghiệm nổ và kết quả 3.2.1. Thực nghiệm nổ tại trường bắn Thực nghiệm từ ngày 05/10/2016 đến 20/10/2016, tại Trường bắn Lữ đoàn Công binh 543, Quân khu II. Đối tượng thực nghiệm: 03 vật nổtrong thùng cát; 07 vật nổ trong hệ thống bia cánh cung (mỗi vật nổ có đường kính vỏ Dv = 32mm, cao h = 130mm, khối lượng chất nổ TNT 60g, khối lượng thân vỏ 460g, gây nổ bằng kíp nổ điện số 8);10 vật nổ tự chế bọc bằng giấy bìa các tông, quấn băng dính, bên trong chứa thuốc nổ Amonit (04 quả khối lượng thuốc nổ 100 gam, 04 quả khối lượng thuốc nổ 150 gam, 02 quả khối lượng thuốc nổ 200 gam). 3.2.2. Kết quả thực nghiệm Thu các DV,VC trong từng lần thử nghiệm, đựng trong các túi chuyên dụng, bảo quản để nghiên cứu, phân tích trong phòng thí nghiệm. 3.2.3. Phân tích số liệu thực nghiệm và so sánh với tính toán 3.2.3.1. So sánh kết quả thực nghiệm với phương pháp số Từ kết quả giải bằng phương pháp mô phỏng số trên phần mềm Ansys Autodyn-3D (trường hợp vỏ bọc kim loại) ở Chương 2 và kết quả thực nghiệm nổ tại hiện trường, lập bảng so sánh kết quả tính toán (bảng 3.4). Bảng 3.4. Kết quả mô phỏng số và thực nghiệm nổ vật nổ Mác vật liệu Kết quả mô phỏng số Kết quả nổ thực nghiệm Tổng số mảnh m< 1 (g) 1<m<5 (g) 5<m<10 (g) Tổng số mảnh m< 1 (g) 1<m<5 (g) 5<m<10 (g) PA1 104 48 48 8 87 33 36 18 PA2 61 15 18 28 76 25 18 33 PA3 181 136 30 15 148 112 24 12 PA4 143 93 50 0 117 52 47 18 Trong đó: - PA1: Thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT; PA2: Thân vỏ thép 4340, thuốc nổ Amaton; PA3: Thân vỏ gang xám GX 15-32, thuốc nổ TNT; PA4: Thân vỏ gang xám GX 15-32, thuốc nổ Amaton; m: khối lượng mảnh vỡ thân vỏ. Kết quả mô phỏng số với thực nghiệm nổ cho kết quả gần giống với lý thuyết đã đưa ra, cả hai phương pháp đều cho thấy số lượng mảnh vỡ có khối lượng từ 1g<m<5g và loại mảnh m<1g chiếm đa số trong tổng số mảnh vỡ. Mảnh vỡ chủ yếu có dạng hình khối, cạnh mảnh sắc, bề mặt gẫy dạng gồ ghề. Trên cơ sở kết quả mô phỏng và thực nghiệm, đánh giá sai số giữa hai phương pháp trên như sau: Tỷ lệ sai số về số lượng mảnh vỡ giữa mô phỏng số với thực nghiệm trong PA1 là 16,35%; PA2 là 19,74%; PA3 là 18,23 và PA4 là 18,18%. Sai số trung bình là 18,13%. 3.2.3.2. Sự phân bố mảnh sát thương theo khoảng cách Kết quả thực nghiệm07 vật nổ, với số lượng mảnh văng vào hệ thống bia bố trí trên hiện trường, xác định:Ở phạm vi 5 mét đến 10 mét, mật độ mảnh vỡ từ vỏ vật nổ bay tán dày đặc đâm xuyên qua bia, hình dạng mảnh không xác định, có nhiều kích thước khác nhau. Trong phạm vi 15 mét, sau mỗi lần thử đều có mảnh vỡ từ vỏ vật nổ đâm xuyên, song mật độ giảm đáng kể. Trong phạm vi 20 mét, có rất ít dấu vết mảnh vỡ từ vỏ vật nổ trên bia. 3.2.3.3. Khảo sát hình thái bề mặt của mảnh vỏ từ vụ nổ vật nổ Mẫu khảo sát: Mẫu chụp được cắt từ bề mặt phá hủy. Thiết bị dùng quan sát bề mặt gẫy của mẫu là kính hiển vi điện tử (SEM) QUANTA 400 đặt tại Viện KHHS - Bộ Công an. - Khảo sát mặt gẫy phá hủy của mảnh vỡ từ vụ nổ vật nổ trên SEM + Mẫu mảnh đầu đạn bằng thép Hình 3.4. Ảnh chụp trên SEM/BSED bề mặt gẫy phá hủy trên mảnh đầu đạnbằng thép bị phá hủy do sóng nổ gây ra Quan sát mặt gẫy phá hủy mẫu (hình 3.4) cho thấy bề mặt gẫy của mẫu sau nổ thể hiện các đặc trưng của mặt gẫy phá hủy giòn. Một dạng phá hủy giòn xuyên hạt, với sự phát triển vết nứt xuyên qua hạt tinh thể, với các rãnh hình dải quạt, xuất hiện rất ít các hốc, lỗ rống tế vi. - Nghiên cứu tổ chức tế vi của mẫu vỏ đầu đạn bằng thép trên kính hiển vi kim tương AXIOLMAGER Quan sát ảnh tổ chức tế vi của mẫu trực tiếp sau nổ (hình 3.10) cho thấy tổ chức là tổ chức thép trước cùng tích với hạt khá đồng đều, biên giới hạt thể hiện rõ. Trên ảnh không thể hiện các dấu vết của quá trình biến dạng dẻo như hạt kéo dài hay biên giới hạt bị mờ, chỉ có dạng thớ do quá trình chế tạo. Hình 3.10. Tổ chức tế vi trên mặt gẫy của mảnh đầu đạn bằng thép do nổ Kết quả và nhận xét: quá trình phá hủy vỏ bọc bằng gang, thép khi nổ vật nổ hầu như không có biến dạng dẻo, tổ chức tế vi của vật liệu thay đổi không đáng kể, quá trình nổ tạo ra xung nổ đột ngột, làm đứt liên kết giữa các nguyên tử, hình thành các vết nứt tế vi xung quanh biên hạt đồng thời bề mặt đứt có dạng xuyên qua các hạt, đây là đặc trưng cơ bản của phá hủy giòn. 3.2.4. Các kết quả thực nghiệm khác - Phân tích dấu vết SPN của vật nổ bằng phương pháp hoá học: Thuốc thử tác dụng với dịch chiết của mẫu vật cho ra màu đặc trưng của loại thuốc nổ (TNT, amoni nitrat). - Phân tích dấu vết SPN của vật nổ trên thiết bị GC-IONSCAN: Xác định dấu vết thuốc nổ, giới hạn phát hiện thuốc nổ TNT là 300 picrogam và Nitrat khoảng từ 5 - 10 nanogam. - Phân tích dấu vết dầu khoáng trong thuốc nổ tự chế bằng thiết bị sắc ký khí khối phổ GC/MS: xác định được sự có mặt của dầu khoáng (là những hidrocacbon no – CnH2n+2 với khoảng n từ 10 đến 26 phút) có trong mẫu thuốc nổ tự chế thu trên hiện trường. Kết luận chương 3 Chương 3 đã thực nghiệm toàn diện, cần thiết đối với các loại DV,VC có mặt trên hiện trường vụ nổ nhằm đánh giá tính sát thực của phương pháp mô phỏng số. Các kết quả cho thấy rất phù hợp thực tế. Trên cơ sở đó có thể áp dụng cho các loại vật nổ khác và kết hợp với các phương pháp thí nghiệm khác, có thể xác định được vật nổ ban đầu, đảm bảo khách quan. CHƯƠNG 4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VẬT NỔ TỪ DẤU VẾT ĐỂ LẠI Ở HIỆN TRƯỜNG 4.1. Các dấu vết vụ nổ vật nổ và thu lượm dấu vết nổ trên hiện trường 4.1.1. Mảnh của vỏ bọc, bao gói và chi tiết vật nổ Nhóm dấu vết này gồm: 1) Mảnh của vỏ bọc (mảnh thân vỏ vật nổ; chi tiết bao gói bên ngoài vật nổ; chi tiết ngòi nổ cơ khí; chi tiết ngòi nổ nhiệt; chi tiết ngòi nổ điện); 2) Vết nứt, xé rách mảnh; 3) Dấu vết tác dụng của nhiệt độ; 4) Dấu vết nóng chảy. b) Hình 4.1. Dấu vết đứt gẫy (a) mảnh vỏ bằng gang, (b) mảnh vỏ bằng thép b) Hình 4.3. Mảnh bao gói bên ngoài vật nổ (a) mảnh vỏ lon bia,(b) các chi tiết nồi cơm điện b) Hình 4.4. Chi tiết ngòi nổ của lựu đạn (a) chi tiết ngòi nổ lựu đạn F1, (b) kim hoả của lựu đạn cần 4.1.2. Dấu vết sản phẩm nổ và dấu vết thuốc nổ 1) Dấu vết muội đen: Các dấu vết ám khói đen thường được hình thành và tồn tại trên các bề mặt tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm nổ; 2) Dấu vết thuốc nổ: Các tinh thể thuốc nổ chưa kịp phản ứng, dính bám trên các vật mang dấu vết hay trong dấu vết muội đen thông qua phương pháp phân tích hoá học hay hoá lý. 4.1.3. Dấu vết tương tác với môi trường Khi nổ vật nổ, dưới tác dụng áp suất do vụ nổ sinh ra, làm cho môi trường xung quanh vị trí đặt vật nổ, vật chất sẽ bị biến dạng hoặc phá hủy như đập vụn, làm rạn nứt. 4.2. Phân tích trong phòng thí nghiệm 4.2.1. Xác định dấu vết thuốc nổ bằng phương pháp hóa học Tìm dấu vết ion nitrat bằng thuốc thử Lung I, Lung II; Tìm dấu vết Amoni bằng thuốc thử Nessler; Tìm dấu vết thuốc nổ TNT (C7H5O6N3) bằng dung môi axeton. 4.2.2. Phân tích dấu vết thuốc nổ trên thiết bị chuyên dụng Sử dụng phương pháp phổ ion di động (Ion Mobility Spectrometry) để phân tích dấu vết thuốc nổ. Thường dùng thiết bị IONSCAN. 4.2.3. Phân tích dầu khoáng bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ Sử dụng phương pháp GC/MSđể xác định dầu khoáng có trong thuốc nổ tự chế. 4.2.4. Phương pháp quan sát hình thái bề mặt của mảnh vỏ của vật nổ Khảo sát mặt gẫy của mẫu trên SEM: Quan sát về đặc điểm biên dạng mẫu, hình thái gẫy vỡ, sự xuất hiện các vết nứt tế vi qua cấu tạo mạng tinh thể, đánh giá các đặc điểm hình thành và phát triển các hốc, lỗ rỗng tế vi. Nghiên cứu tổ chức tế vi của mẫu trên kính hiển vi kim tương: để đánh giá về sự sắp xếp tổ chức tế vi của mẫu sau phá hủy, đặc điểm các hạt tinh thể, khuyết tật, tạp chất. Quan sát để đánh giá đặc điểm biến dạng, cơ chế phá hủy của mẫu. 4.3. Xác định một số thông số kết cấu vật nổ thông qua mảnh văng tại hiện trường Vận tốc chạm của mảnh vào vật cản . (4.5) Vận tốc bay tản ban đầu của mảnh (4.9) Xác định được hệ số nhồi a: (4.11) Xác định đường kính vật nổ: (4.13) Trong đó: Đặt;- diện tích mi-đen; – hệ số hình dạng mảnh;Sxq – diện tích xung quanh của mảnh; Va – thể tích của mảnh; rm – mật độ vật liệu mảnh; gvc, H0 – tương ứng là mật độ, độ bền riêng của vật liệu vật cản. 4.4. Xây dựng quy trình khám nghiệm và xác định loại vật nổ thông qua dấu vết ở hiện trường các vụ án có sử dụng chất nổ Quy trình khám nghiệm và xác định loại vật nổ thông qua dấu vết ở hiện trường các vụ án có sử dụng chất nổ theo sơ đồ khối hình 4.22. Hình 4.22. Sơ đồ quy trình khám nghiệm và xác định loại vật nổ Kết luận chương 4 1) Xây dựng và khái quát hệ thống dấu vết vụ nổ vật nổ để lại trên hiện trường; 2) Tổng hợp các phương pháp xác định dấu vết thuốc nổ bằng các phương pháp phân tích hoá học, hoá lý và kim