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

1
1.

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài luận án
Trong những năm gần đây, tình hình tội phạm sử dụng vật nổ 
để gây án xảy ra nhiều nơi, tính chất và mức độ nguy hiểm, thủ đoạn 
tinh vi, đa dạng. Khi xảy ra vụ nổ, phải nhanh chóng khám nghiệm 
hiện trường (KNHT), thu thập dấu vết, vật chứng (DV,VC) để điều 
tra truy nguồn gốc vật nổ. 
Hiện nay, công tác giám định này vẫn còn là vấn đề phức tạp 
và chưa được nghiên cứu. Xuất phát từ thực tiễn đòi hỏi mang tính cấp 
thiết, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu xác định loại vật nổ thông qua  
dấu vết ở hiện trường các vụ án có sử dụng chất nổ” làm đề tài luận 
án.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu các dấu vết còn lại trên hiện trường vụ nổ  nhằm 
xác định một số đặc trưng của vật nổ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
­ Đối tượng nghiên cứu: Một số loại vật nổ điển hình: lựu 
đạn và các vật nổ  tự  chế  (dùng thuốc nổ  TNT, am ônit hay hỗn hợp 
NH4NO3  và dầu khoáng), khối lượng dưới 3 kg. 
­ Phạm vi nghiên cứu:  Phân tích đặc điểm mảnh vỏ  vật nổ,  
dấu vết để lại trên hiện trường sau nổ của vật nổ thường gặp.
­ Nội dung nghiên cứu: 
Phân tích cơ  chế  và xây dựng mô hình nổ  có và không có vỏ 
bọc;Mô phỏng cơ chế nổ, sinh mảnh bằng phần mềm Ansys Autodyn­
3D;Phân   tích,   đánh   giá   tương   tác   giữa   sản   phẩm   nổ   và   môi 
trường;Nghiên cứu, nhận dạng các dấu vết đặc trưng ở hiện trường 
nổ;Xây dựng qui trình xác định vật nổ thông qua dấu vết ở hiện trường 
nổ.

4. Phương pháp nghiên cứu


2
Sử dụng kết hợp các phương pháp: nghiên cứu lý thuyết, thực 
nghiệm, bán thực nghiêm và mô phỏng số.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Từ các dấu vết vật chứng thu được tại hiện trườngcó thể xác 
định các tham số của vật nổ ban đầu giúp cho công tác điều tra hiệu  
quả hơn. 
Làm cơ sở xác định các loại vật nổ khác nhau, xây dựng sổ tay  
điều tra khi có vụ nổ xảy ra.
6. Cấu trúc luận án
Luận án được kết cấu thành 4 chương:Chương 1: Tổng quan 
về vật nổ  và các nghiên cứu xác định vật nổ;  Chương 2: Mô phỏng, 
phân tích quá trình nổ của vật nổ; Chương 3: Thực nghiệm xác định vật 
nổ qua dấu vết nổ; Chương 4: Phương pháp xác định vật nổ từ dấu vết 
để lại ở hiện trường.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT NỔVÀ CÁC NGHIÊN CỨU 
XÁC ĐỊNH VẬT NỔ
1.1. Vật nổ và tình hình sử dụng vật nổ của tội phạm
1.1.1. Nguyên lý kết cấu vật nổ
Về  nguyên tắc, kết cấu vật nổ gồm các bộ  phận cơ  bản: vỏ 
bọc, thuốc nổ và ngòi nổ.Có thể chia vỏ bọc vật nổ thành 2 loại: vỏ 
bọc kim loại và vỏ bọc bao gói.Vỏ bọc kim loại điển hình là các loại 
dùng để chế tạo vũ khí quân dụng (vỏ đạn pháo, lựu đạn...); Vỏ bọc 
bao gói (bằng ni lông, bìa các tông, vỏ  lon bia…). Thuốc nổ  thường 
gặp: TNT, amônít, ANFO, thuốc nổ tự chế (có thành phần amôni nitrat  
và dầu khoáng). 
1.1.2. Tình hình sử dụng vật nổ của tội phạm

Những 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  


3
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 
nổ…trên 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  


4
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 
án…hoặc 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 Autodyn­3D 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 


5
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 đứt­giòn; 
S­ Bề mặt phá hủy trượt; C­  Vùng phá 
hủy tách lớp; D ­ Bề mặt phá hủy bong 
tróc.


6
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 mi­đen 
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


7
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 ( +).
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.


8
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 t ả  tính chất v ật li ệu thân vỏ,  
thuốc nổ và môi trườ ng
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: 

P

vn

­ xác suât xuât hi
́
́ ẹn vêt n
̂ ́ ứt; χ, C ­ thông số 
vn

vạt li
̂ ẹu;
̂ ­ độ dãn dài tuong đôi cua v
̛ ̛
́ ̉ ạt li
̂ ẹu;
̂   σ0,2­ giơi han chay;
́ ̣
̉  


9
σbc­ hẹ sô biên c

̂ ́ ́ ứng cua v
̉ ạt li
̂ ẹu.
̂
Điều kiện phá huỷ: Sử dụng tiêu chuẩn biến dạng dài lớn nhất:
        (2.28)
Trong đó:  1 ­ biến dạng dài lớn nhất; max ­ 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:  , 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:    ­ 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): 


10

(2.49)

 

Tiếp phương trình (2.49)
­ Điều kiện đầu:
(2.50)
         (2.51)


11
­ 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:  

ij1,

ij2

  ­  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   phươ ng  trình  mô tả  quá  trình nổ  của  v ật  n ổ  có  vỏ 
bọc   kim   lo ại   là   bài   toán  động   ba   chi ều.   Để   giải   bài   toán  ba 
chiều ng ườ i ta c ần r ời r ạc hoá thời gian, không gian và thườ ng  
áp   dụng  ph ươ ng  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 Autodyn­3D
2.3.1. Phần mềm Ansys Autodyn­3D
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,  


12
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 (I­J­K) 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. 


13
2.3.4.1. Phương pháp mô phỏng quá trình nổ của vật nổ bằng  
phần mềm Ansys Autodyn­3D 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 GX15­32 và thép 4340.
Bảng 2.5. Thông số vật liệu cơ bản của thân vỏ dùng trong mô phỏng.
Mác 

vật 
liệu

GX
15­32
Steel 
4340

Cơ 
tính 
của 
vật 
liệu

Hằng số mô phỏng

(Mpa)

(Mpa)

(%)

A
(Mpa)

B
(Mpa)

175

150

0,5

175

380

792

1279

20

792

510

C

n

m

T
(0C)

Tnc
(0C)

0,06

0,32

0,55

27

1204

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


14

TNT
Amaton

Tetryl

(g/cm3)
1,61

(m/s)
7000

(kcal/kg)
1010

1,1

4200

1,63

7740

0,35

(Gpa)
373,7

(Gpa)
3,75

1089

0,32

135

1,35

1090

0,275

586,8

10,67

4,15
5,4
5

4,4

0,9
0,7
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
Khối lượng 
Thể tích 
Chiều dài 
Tốc độ 
Thứ tự 
mảnh
mảnh
mảnh
trung bình
mảnh
(mg)
(mm3)
(mm)
(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). 


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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Khối lượng 
mảnh
(mg)
8,397E+02
7,633E+02
7,406E+02
7,190E+02
6,897E+02
6,454E+02
6,011E+02
5,926E+02
5,851E+02
5,620E+02

Thể tích 
mảnh
(mm3)
1,075E+02
9,776E+01
9,481E+01
9,203E+01
8,829E+01
8,283E+01
7,692E+01
7,583E+01
7,478E+01
7,183E+01

Chiều dài 
mảnh
(mm)
16,00
13,84
13,38
12,78
13,52
13,14
11,79
12,76
13,70
11,99

Tốc độ 

trung bình
(m/s)
727,00
652,28
1190,39
709,05
1207,83
713,09
653,88
1064,66
1075,93
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 Autodyn­3D 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  


16
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   t ừ   ngày   05/10/2016   đến   20/10/2016,   tại  
Trườ ng bắn Lữ đoàn Công binh 543, Quân khu II.
Đối tượ ng 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 lượ ng chất nổ  TNT 60g, kh ối  
lượ ng 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 qu ả kh ối l ượng thu ốc n ổ 100 gam, 04 qu ả 
khối lượ ng thuốc nổ 150 gam, 02 qu ả kh ối l ượng thu ốc n ổ 200  
gam).
3.2.2. K ết qu ả th ực nghi ệm
Thu các DV,VC trong t ừng l ần th ử  nghi ệm,  đự ng trong 
các túi chuyên dụng, b ảo qu ản để  nghiên cứ u, phân tích trong 
phòng thí nghi ệm.
3.2.3. Phân tích số liệu thực nghiệm và so sánh với tính toán


17
3.2.3.1. So sánh kết quả thực nghiệm với phương pháp số
Từ kêt qua giai băng ph
́
̉
̉
̀

ương pháp mô phong sô trên phân mêm
̉
́
̀
̀  
Ansys Autodyn­3D (trường hợp vỏ  bọc kim loại)  ở Chương 2 và 
kết quả thực nghiệm nổ tại hiện trường, lập bang so sánh kêt qua
̉
́
̉ 
tính toán (bang 3.4).
̉
Bảng 3.4. Kết quả mô phỏng số và thực nghiệm nổ vật nổ
Kết 
quả 
Mác 
vật 
liệu

PA1
PA2
PA3
PA4

Kết quả nổ thực nghiệm

mô 
phỏn
g số
Tổng 

m< 1 
số 
(g)
mảnh
104
61
181
143

48
15
136
93

1<5 

5<10 

(g)

(g)

48
18
30
50

8

28
15
0

Tổng 
số 
mản

m< 1 
(g)

h
87
76
148
117

33
25
112
52

1<5 

5<10 

(g)

(g)

36
18
24
47

18
33
12
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  
15­32, thuốc nổ TNT; PA4: Thân vỏ gang xám GX 15­32, 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  1gchiếm 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  giưã   hai  


18
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  


19
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 GC­IONSCAN: 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: xac đinh đ
́ ̣
ược sự có mặt của dâu khoang (là
̀
́
 

20
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.

      

     

a)

b)

Hình 4.1. Dấu vết đứt gẫy (a) mảnh vỏ bằng gang, (b) mảnh vỏ bằng  
thép

     

a)                     b) 
Hình 4.3. Mảnh bao gói bên ngoài vật nổ  (a) mảnh vỏ lon bia,(b)  
các chi tiết nồi cơm điện


21

                     

    
a)

      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 tiêp xuc tr
́ ́ ực tiếp vơi san phâm nô
́ ̉
̉
̉; 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.


22
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)

V ận t ốc bay t ản ban đầu của m ảnh 

(4.9)

Xác định được hệ số nhồi  :

(4.11)

Xác định đường kính vật nổ:


23

(4.13)

Trong đó: Đặt;­ diện tích mi­đen; – hệ  số  hình dạng mảnh;Sxq  – 
diện tích xung quanh của mảnh; Va – thể tích của mảnh;  m – mật 
độ vật liệu mảnh;  vc, 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 tương phá hủy để 
xác định các yếu tố liên quan đến nổ vật nổ; 3) Từ các kết quả tính toán 
ban đầu, chương 4 cũng đưa ra phương pháp mô phỏng thực nghiệm hiện 
trường nổ; 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.
KẾT LUẬN


24
Sau thời gian nghiên cứu lý thuyết nổ cùng với công cụ mô phỏng tác dụng  
nổ và thực nghiệm nổ tại hiện trường, NCS đi đến được các kết luận khoa  
học sau:
1. Xác lập được cơ chế tạo thành các mảnh của vỏ bọc vật nổ 
dưới tác dụng của sóng nổ và định hướng các hình dạng mảnh của một số 
loại vỏ bọc bằng các vật liệu kim loại khác nhau.
2. Đã thiết lập hệ phương trình mô phỏng nổ vật nổ. Kết  
hợp  ứng dụng mô đun tính toán song song giải bài toán mô phỏng thực 
nghiệm hiện trường nổ vật nổ trên phần mềm Ansys Autodyn­3D và thực  
nghiệm nổ trên hiện trường để xác định các dạng mảnh, dấu vết sản phẩm  
nổ của vụ  nổ vật nổ. 
3. Nghiên cứu hình thái bề mặt của các mảnh vỡ kim loại thu 
được trong hiện trường các vụ nổ để so sánh tìm ra loại vật liệu kim loại làm  

vỏ bọc vật nổ.
4. Nghiên cứu xây dựng hệ thống các dấu vết đặc trưng trên hiện 
trường vụ nổ và đưa ra phương pháp xác định dấu vết nổ, tính toán thông  
số kết cấu quan trọng của vật nổ: kích thước vật nổ, hệ số nhồi, tính chất  
vỏ bọc… từ đó xây dựng quy trình KNHT và xác định loại vật nổ.
Những kết quả nhận được, bước đầu xác định được loại vật nổ 
thông qua dấu vết thu được trên hiện trường, là những thông tin quan trọng  
giúp cho công tác nghiên cứu xác định các vụ nổ, cụ thể giúp cho việc  
nhận định, phán đoán, khoanh vùng các đối tượng, định hướng điều tra và  
là cơ sở để đưa ra kết luận giám định phục vụ trong điều tra, truy tố và xét 
xử.
Những đóng góp mới của luận án:
­ Ứng dụng lý thuyết cơ bản của vật lý nổ, cơ học môi trường 
liên tục và thiết kế đạn, ứng dụng phần mềm Ansys Autodyn­3D để mô  


25
phỏng quá trình nổ và giải bài toán ngược xác định các tham số đặc trưng 
của vật nổ từ đó có cơ sở để xác định loại vật nổ;
­ Bằng các phương pháp giải tích, mô phỏng, phân tích dấu vết 
hiện trường và trong phòng thí nghiệm…luận án đã xây dựng phương 
pháp, quy trình khám nghiệm và xác định vật nổ thông qua dấu vết ở hiện  
trường các vụ án có sử dụng chất nổ, phục vụ một cách có hiệu quả công 
tác điều tra của Ngành Công an.
Kiến nghị và đề xuất:
1. Luận án mới chỉ đưa ra các phương pháp điển hình, xây dựng 
quy trình chung để xác định vật nổ, chưa có điều kiện nghiên cứu cho  
nhiều loại thuốc nổ và vật liệu khác nhau. 
2. Cần tiếp tục nghiên cứu cụ thể cho một số loại thuốc nổ tự 
chế và vỏ bọc thường được đối tượng tội phạm sử dụng.

3. Xây dựng dữ liệu tra cứu về dấu vết nổ, hoàn thiện qui trình  
KNHT và giám định vật nổ, đáp ứng tốt hơn cho công tác điều tra hình sự.