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

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào.

Tác giả luận án

Lê Xuân Cường
LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận án xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành, sâu sắc đối với TS
Nguyễn Văn Thủy và GS.TS Ngơ Sỹ Hiền đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, có
nhiều định hướng khoa học có giá trị giúp cho tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể Bộ môn Đạn, Khoa Vũ khí; Bộ mơn
Vật liệu, Khoa Cơ khí; Phòng Sau đại học, Học viện Kỹ thuật Quân sự; Lữ
đồn Cơng binh 543, Qn khu II; Trung tâm DASI, Đại học Bách khoa Hà
Nội; Phịng Giám định hố học và Phịng Tham mưu, Viện Khoa học hình sự;
các nhà khoa học và bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, cung
cấp nhiều tài liệu, các kiến thức khoa học hiện đại và đóng góp nhiều ý kiến
quý báu cho luận án.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với những người thân
trong gia đình đã thơng cảm, động viên và chia sẻ những khó khăn trong suốt
thời gian làm luận án.


Tác giả luận án

Lê Xuân Cường
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................ iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT....................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ....................................................................x
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án............................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu của luận án..........................................................................2
3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận án.......................................2
4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án............................................................3
6. Cấu trúc của luận án..............................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT NỔ VÀ CÁC NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH
VẬT NỔ....................................................................................................................5
1.1. Vật nổ và tình hình sử dụng vật nổ của tội phạm................................................5
1.1.1. Nguyên lý kết cấu vật nổ.................................................................................5
1.1.2. Tình hình sử dụng vật nổ của tội phạm..........................................................12
1.2. Quá trình biến đổi nổ và tác dụng của vật nổ....................................................17
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.................................................................................20
1.3.1. Công tác khám nghiệm hiện trường các vụ nổ vật nổ....................................20


1.3.2. Vai trò của dấu vết nổ trong điều tra các vụ nổ vật nổ...................................21
1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu có liên quan đến xác định loại vật nổ thơng qua
dấu vết ở hiện trường các vụ án có sử dụng chất nổ................................................22
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.................................................................22
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước................................................................24
1.5. Các vấn đề cần nghiên cứu trong luận án..........................................................26
Kết luận chương 1...................................................................................................27
CHƯƠNG 2. MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH Q TRÌNH NỔ CỦA VẬT NỔ.........29
2.1. Mô tả sự phá hủy vỏ dưới tác dụng của xung nổ..............................................29

2.1.1. Sự hình thành mảnh dưới tác dụng của xung nổ............................................30
2.1.2. Các hình dạng mảnh đặc trưng khi nổ............................................................32
2.1.3. Tương tác của sản phẩm nổ với môi trường xung quanh...............................34
2.1.3.1. Sự bay tán và tác dụng của mảnh................................................................34
2.1.3.2. Tác dụng của sóng va đập trong khơng khí.................................................36
2.2. Mơ hình tốn học mơ phỏng q trình nổ của vật nổ........................................40
2.2.1. Đặt bài tốn nghiên cứu.................................................................................40
2.2.2. Mơ hình tốn học mơ tả tính chất vật liệu thân vỏ, thuốc nổ và mơi trường.........41
2.2.2.1. Mơ hình tốn học mơ tả tính chất vật liệu thân vỏ......................................41
2.2.2.2. Mơ hình tốn học mơ tả tính chất thuốc nổ và sản phẩm nổ.......................44
2.2.2.3. Mơ hình tốn học mơ tả tính chất khơng khí...............................................45
2.2.3. Hệ phương trình cơ bản mơ tả q trình hình thành và lan truyền sóng nổ, biến
dạng và phá vỡ thân vỏ vật nổ, va đập với môi trường xung quanh..............................45
2.2.4. Phương pháp giải bài tốn.............................................................................50
2.3. Mơ phỏng q trình nổ và va đập của vật nổ với môi trường xung quanh bằng
phần mềm Ansys Autodyn-3D.................................................................................52
2.3.1. Phần mềm Ansys Autodyn-3D.......................................................................53
2.3.2. Bộ giải Lagrange............................................................................................54
2.3.3. Lưới Lagrange...............................................................................................54


2.3.4. Ứng dụng mơ đun tính tốn song song của Ansys trong mô phỏng thực
nghiệm hiện trường nổ.............................................................................................56
2.3.4.1. Phương pháp mơ phỏng q trình nổ của vật nổ bằng phần mềm Ansys
Autodyn-3D áp dụng tính tốn song song................................................................59
2.3.4.2. Mơ phỏng quá trình nổ của vật nổ..............................................................60
Kết luận chương 2...................................................................................................65
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH VẬT NỔ QUA DẤU VẾT NỔ..........67
3.1. Mục đích, yêu cầu, nội dung và phương pháp thực nghiệm..............................67
3.1.1. Mục đích.......................................................................................................67

3.1.2. Yêu cầu..........................................................................................................67
3.1.3. Nội dung........................................................................................................67
3.1.4. Phương pháp thực nghiệm.............................................................................67
3.1.4.1. Thử tĩnh thu mảnh trong hố cát...................................................................68
3.1.4.2. Xác định mật độ phân bố mảnh vật nổ........................................................69
3.1.4.3. Xác định dấu vết nổ....................................................................................71
3.2. Thực nghiệm nổ và kết quả...............................................................................72
3.2.1. Thực nghiệm nổ tại trường bắn......................................................................72
3.2.1.1. Điều kiện thực nghiệm................................................................................72
3.2.1.2. Thực nghiệm nổ tại trường bắn...................................................................72
3.2.2. Kết quả thực nghiệm...................................................................................72
3.2.3. Phân tích số liệu thực nghiệm và so sánh với tính tốn..................................75
3.2.3.1. So sánh kết quả thực nghiệm với phương pháp số......................................75
3.2.3.2. Sự phân bố mảnh sát thương theo khoảng cách..........................................76
3.2.3.3. Khảo sát hình thái bề mặt của mảnh vỏ từ vụ nổ vật nổ..............................77
3.2.4. Các kết quả thực nghiệm khác.......................................................................84
3.2.4.1. Phân tích dấu vết sản phẩm nổ của vật nổ khơng vỏ bọc bằng phương pháp
hố học....................................................................................................................84
3.2.4.2. Phân tích dấu vết sản phẩm nổ của vật nổ không vỏ bọc trên thiết bị GCIONSCAN................................................................................................................86


3.2.4.3. Phân tích dấu vết dầu khống trong thuốc nổ tự chế bằng thiết bị sắc ký khí
khối phổ................................................................................................................... 89
Kết luận chương 3...................................................................................................91
CHƯƠNG 4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VẬT NỔ TỪ DẤU VẾT ĐỂ LẠI Ở
HIỆN TRƯỜNG.....................................................................................................92
4.1. Các dấu vết vụ nổ vật nổ và thu lượm dấu vết nổ trên hiện trường...................92
4.1.1. Mảnh của vỏ bọc, bao gói và chi tiết vật nổ...................................................92
4.1.2. Dấu vết sản phẩm nổ và dấu vết thuốc nổ..................................................98
4.1.3. Dấu vết tương tác với môi trường................................................................100

4.1.4. Thu lượm dấu vết nổ trên hiện trường.........................................................100
4.2. Phân tích trong phịng thí nghiệm...................................................................101
4.2.1. Xác định dấu vết thuốc nổ bằng phương pháp hóa học................................102
4.2.2. Phân tích dấu vết thuốc nổ trên thiết bị chuyên dụng...................................103
4.2.3. Phân tích dầu khống bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC/MS)...........105
4.2.4. Phương pháp quan sát hình thái bề mặt của mảnh vỏ của vật nổ.................107
4.3. Xác định một số thông số kết cấu vật nổ thông qua mảnh văng tại hiện trường.....110
4.3.1. Xác định vận tốc chạm của mảnh vào vật cản khi biết chiều sâu xuyên..........110
4.3.2. Xác định vận tốc bay tản ban đầu của mảnh theo vận tốc chạm tại vật cản.........112
4.3.3. Xác định hệ số nhồi và đường kính vật nổ...................................................113
4.3.4. Tính tốn một số trường hợp cụ thể.............................................................115
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..............................................................118
Kết luận chương 4.................................................................................................121
KẾT LUẬN...........................................................................................................123
KHUYẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT...........................................................................124
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ....................125
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................127
PHỤ LỤC..............................................................................................................134


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

1. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu
λ
f
Cx
S
ρkk

v
m
v0
vc
+
i
ik
pk
K
T
Q
D
dкр
dпр
ρ0
mTN
TH
uH
Lmax

X
d


Diễn giải tên các ký hiệu
Độ dài tương đối của mảnh
Chiều rộng trung bình của mảnh
Hệ số lực cản chính diện
Diện tích mi-den của mảnh
Mật độ khơng khí

Tốc độ mảnh
Khối lượng mảnh
Tốc độ ban đầu của mảnh
Tốc độ chạm mục tiêu
Thời gian diễn ra pha nén
Xung riêng
Giá trị tới hạn của xung riêng
Áp suất dư cực đại mặt sóng
Hằng số
Chu kỳ dao động riêng của các tịa nhà
Nhiệt lượng nổ
Tốc độ nổ của thuốc nổ
Đường kính tới hạn của thuốc nổ
Đường kính giới hạn
Mật độ của thuốc nổ
Khối lượng liều thuốc nổ
Nhiệt độ của sản phẩm nổ
Tốc độ của sản phẩm nổ
Chiều sâu xuyên của mảnh vào vật cản
Bề dày mảnh
Khoảng cách từ tâm đến vật cản
Đường kính vật nổ
Hệ số nhồi

Sxq
Diện tích xung quanh của mảnh
Mật độ của vật liệu vật cản
vc
2. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Đơn vị
mm
mm
mm2
kg/m3
m/s
g
m/s
m/s
s
Pa.s
Pa.s
kPa
kPa.Pa.s
s
Kcal/kg
m/s
mm
mm
kg/m3
kg
0
C
m/s
mm
mm
m
mm
%
mm2

g/cm3


CAND
KHHS
KTHS
KNHT
SVĐ
PTHH
DV,VC
SPN
SEM
BXL
IMS
GC/MS

Cơng an nhân dân
Khoa học hình sự
Kỹ thuật hình sự
Khám nghiệm hiện trường
Sóng va đập
Phần tử hữu hạn
Dấu vết, vật chứng
Sản phẩm nổ
Kính hiển vi điện tử quét
Bộ xử lý
Phổ ion di động
Sắc kí khí khối phổ
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thép cacbon dùng để chế tạo thân vỏ đầu đạn..........................................7
Bảng 1.2. Thành phần hố học và cơ tính gang dẻo...................................................8
Bảng 1.3. Số liệu các loại chất nổ tội phạm sử dụng...............................................14
Bảng 2.1. Chu kỳ dao động riêng của tòa nhà..........................................................39
Bảng 2.2. Áp suất dư tới hạn của sóng va đập cho một số đối tượng.......................40
Bảng 2.3. Giá trị hằng số K.....................................................................................40
Bảng 2.4. Các dạng gây thương tích đặc trưng cho người.......................................41
Bảng 2.5. Thông số vật liệu cơ bản của thân vỏ dùng trong mô phỏng...................60
Bảng 2.6. Thông số của các loại thuốc nổ nhồi bên trong thân vỏ...........................61
Bảng 2.7. Một số thơng số cơ bản của q trình mơ phỏng nổ vật nổ thân vỏ thép
4340, thuốc nổ TNT.................................................................................................62
Bảng 2.8. Một số thơng số cơ bản của q trình mô phỏng nổ vật nổ thân vỏ gang,
thuốc nổ Amaton......................................................................................................63
Bảng 2.9. Một số thơng số cơ bản của q trình mơ phỏng nổ vật nổ dạng hình trụ
thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT............................................................................64
Bảng 3.1. Nội dung thử nghiệm dấu vết nổ.............................................................71
Bảng 3.2. Dấu vết nổ thu trên hiện trường trong mỗi lần thử nghiệm......................73
Bảng 3.3. Số lượng mảnh vật nổ găm vào bia trong mỗi lần thử nghiệm................75
Bảng 3.4. Kết quả mô phỏng số và thực nghiệm nổ vật nổ......................................75


Bảng 3.5. Số lượng mảnh văng của vỏ vật nổ vào bia trong mỗi lần thử nghiệm....77
Bảng 3.6. Tổng hợp kết quả phân tích dấu vết nổ bằng phương pháp hố học........85
Bảng 3.7. Tổng hợp thơng số trong các mẫu phân tích............................................88
Bảng 4.1. Kết quả tính tốn thơng số kết cấu vật nổ (, d)....................................116


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Vật nổ có vỏ bọc bên ngồi bằng kim loại.................................................8
Hình 1.2. Vật nổ có vỏ bọc bên ngồi bằng ni lơng, giấy..........................................9

Hình 1.3. Vật nổ có vỏ bọc bên ngồi bằng chai thủy tinh......................................10
Hình 1.4. Vật nổ có vỏ bọc bên ngồi bằng ống tre, chai nhựa................................10
Hình 1.5. Thuốc nổ trinitro toluen (TNT)................................................................11
Hình 1.6. Vật nổ sử dụng ngịi cơ khí......................................................................12
Hình 1.7. Vật nổ sử dụng ngịi nổ nhiệt...................................................................12
Hình 1.8. Mẫu thu trong vụ án (a) Lựu đạn cần, (b) Lựu đạn F1.............................15
Hình 1.9. Mẫu thu trong vụ án (a) bánh thuốc nổ TNT, (b) nụ xịe, dây cháy chậm 16
Hình 1.10. Mẫu thu trong vụ án (a) thuốc nổ Amônit, (b) kíp nổ điện vi sai...........17
Hình 1.11. Mẫu vật nổ tự tạo thu trong các vụ án....................................................17
Hình 1.12. Sự phụ thuộc của tốc độ nổ vào đường kính tới hạn và giới hạn............19
Hình 1.13. Sơ đồ quá trình nổ..................................................................................20
Hình 2.1. Sơ đồ phóng mảnh bởi SPN của liều thuốc nổ.........................................30
Hình 2.2. Đường biên các mảnh và bề mặt phá hủy khi vỏ bị đập vỡ......................32
Hình 2.3. Sơ đồ phá hủy thép giịn (a), thép dẻo (b)................................................33
Hình 2.4. Các mảnh của ống trụ tiêu chuẩn N0-12 (thép 60 và thép 45) có chiều dài
bằng chiều dài thân vỏ.............................................................................................34
Hình 2.5. Mơ hình hình học của bài tốn.................................................................42
Hình 2.6. Mơ hình bài tốn khi sử dụng các dạng lưới phần tử khác nhau..............51
Hình 2.7. Lưới thay thế Lagrange............................................................................55
Hình 2.8. Sơ đồ xử lý song song trong Ansys..........................................................56
Hình 2.9. Mơ hình mảnh va chạm vào cốc nước được tính song song với 8 lõi.......57
Hình 2.10. Tỷ lệ sử dụng CPU khi tính tốn song song...........................................58
Hình 2.11. Tỷ lệ sử dụng CPU khi tính tốn tuần tự................................................58
Hình 2.12. Dạng mảnh vỏ vật nổ mơ phỏng trên Ansys Autodyn-3D và mảnh vỏ thu
tại hiện trường nổ.....................................................................................................59


Hình 2.13. Mơ phỏng nổ vật nổ thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT..........................61
Hình 2.14. Mơ phỏng nổ vật nổ thân vỏ gang, thuốc nổ Amaton.............................62
Hình 2.15. Mơ phỏng nổ vật nổ thân vỏ thép 4340, thuốc nổ TNT..........................63

Hình 2.16. Mơ phỏng nổ vật nổ có vỏ bao gói là lon bia chứa thuốc nổ TNT.........64
Hình 2.17. Mơ phỏng nổ vật nổ có vỏ bao gói bằng giấy chứa thuốc nổ TNT đặt
trước cửa nhà...........................................................................................................65
Hình 3.1. Sơ đồ thử tĩnh thu mảnh trong thùng phuy cát.........................................69
Hình 3.2. Sơ đồ bố trí bia xác định mật độ phân bố mảnh theo khoảng cách..........70
Hình 3.3. Dấu vết mảnh vật nổ thu trong thùng phuy cát........................................73
Hình 3.4. Ảnh chụp trên SEM/BSED bề mặt gẫy phá hủy trên mảnh đầu đạn........78
Hình 3.5. Ảnh chụp trên SEM/BSED mảnh đầu đạn...............................................79
Hình 3.6. Phổ Rơnghen trên SEM/EDS bề mặt mẫu chưa xử lí...............................79
Hình 3.7. Ảnh chụp trên SEM/BSED mặt gẫy phá hủy trên mảnh đầu đạn.............80
Hình 3.8. Ảnh chụp trên SEM/BSED mảnh vỏ vật nổ bị phá hủy do sóng nổ gây ra.......81
Hình 3.9. Ảnh chụp trên SEM/BSED mảnh vỏ vật nổ được bẻ gẫy.........................81
Hình 3.10. Tổ chức tế vi trên mặt gẫy của mảnh đầu đạn bằng thép do nổ..............82
Hình 3.11. Tổ chức tế vi của mảnh đầu đạn bằng thép (a) dọc theo mặt gẫy của
mảnh đầu đạn, (b) vng góc với mặt gẫy...............................................................82
Hình 3.12. Tổ chức tế vi mặt phía trong của mảnh vỏ đầu đạn bằng thép...............83
Hình 3.13. Phổ Plasmagram của dịch chiết mẫu trên các chi tiết vật nổ..................86
Hình 3.14. Phổ Plasmagram của dịch chiết mẫu ám khói muội xung quanh hố nổ........87
Hình 3.15. Phổ Plasmagram của dịch chiết vật mang dấu vết..................................87
Hình 3.16. Phổ Plasmagram của dịch chiết mẫu đất, đá ở hố nổ.............................88
Hình 3.17. Sắc đồ GC mẫu thuốc nổ bằng n-Hexan................................................90
Hình 4.1. Dấu vết đứt gẫy (a) mảnh vỏ bằng gang, (b) mảnh vỏ bằng thép.............93
Hình 4.2. Mảnh vỏ vật nổ (a) mảnh vỏ lựu đạn F1, (b) mảnh vỏ lựu đạn cần..........93
Hình 4.3. Mảnh bao gói bên ngồi vật nổ (a) mảnh vỏ lon bia, (b) các chi tiết nồi
cơm điện..................................................................................................................94


Hình 4.4. Chi tiết ngịi nổ của lựu đạn (a) chi tiết ngòi nổ lựu đạn F1, (b) kim hoả
của lựu đạn cần........................................................................................................94
Hình 4.5. Mảnh chi tiết ngịi nổ nhiệt (a) mảnh vỏ kíp, (b) mảnh dây cháy chậm,

diêm và dây liên kết.................................................................................................95
Hình 4.6. (a) chi tiết ngịi nổ điện bằng thoại di động, (b) chi tiết ngòi nổ điện loại tự tạo....95
Hình 4.7. Vết nứt, xé rách trên mảnh vỏ vật nổ chụp trên SEM..............................96
Hình 4.8. Dấu vết biến đổi màu sắc trên mảnh vỏ lựu đạn F1 vỏ màu xanh chụp trên
thiết bị VSC8000.....................................................................................................97
Hình 4.9. Dấu vết kim loại nóng chảy trên bề mặt mảnh vỏ vật nổ tiếp giáp với chất
nổ chụp trên SEM....................................................................................................98
Hình 4.10. Dấu vết muội đen (a) trên hố nổ, (b) trên chi tiết vật nổ........................99
Hình 4.11. Vị trí đặt vật nổ (a) trên mặt đất, (b) trên cửa sổ..................................100
Hình 4.12. Phá hủy do sản phẩm nổ tương tác với mơi trường xung quanh..........100
Hình 4.13. Thiết bị phân tích thuốc nổ GC-IONSCAN.........................................104
Hình 4.14. Phổ hiển thị kết quả phân tích trên thiết bị GC-IONSCAN..................104
Hình 4.15. Sắc đồ của sắc ký khí...........................................................................106
Hình 4.16. Sắc đồ khối lượng................................................................................106
Hình 4.17. Bề mặt gẫy vết chữ V đặc trưng của bề mặt phá hủy giịn...................107
Hình 4.18. (a) mơ hình thể hiện sự phát triển vết nứt xuyên qua hạt tinh thể trong dạng phá
hủy xuyên hạt, (b) ảnh SEM gang cầu với bề mặt phá hủy xuyên hạt...........................108
Hình 4.19. (a) mơ hình thể hiện sự phát triển vết nứt dọc theo biên giới hạt tinh thể trong
phá hủy dọc biên giới, (b) ảnh SEM của bề mặt phá hủy dọc biên giới.........................109
Hình 4.20. Quan hệ đường kính vật nổ với khối lượng mảnh và chiều sâu xuyên........117
Hình 4.21. Quan hệ hệ số nhồi với khối lượng mảnh và chiều sâu xuyên..............118
Hình 4.22. Sơ đồ quy trình khám nghiệm hiện trường và xác định loại vật nổ......119


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Giữ vững an ninh chính trị, trật tự an tồn xã hội là một trong những nhân
tố quan trọng trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Lực lượng vũ

trang nói chung, lực lượng Cơng an nhân dân nói riêng, trong đó có lực lượng
Kỹ thuật hình sự (KTHS) đã góp phần khơng nhỏ vào lĩnh vực phịng ngừa, đấu
tranh trấn áp tội phạm, nhất là đối với loại đối tượng tội phạm liên quan đến sử
dụng vũ khí, vật liệu nổ.
Trong thời gian gần đây, số vụ nổ vật nổ xảy ra với số lượng ngày càng
tăng, diễn biến và tính chất phức tạp, đặc biệt nghiêm trọng như giết người,
khủng bố… gây hậu quả về tính mạng, sức khỏe con người, tài sản, phá huỷ
môi trường xung quanh và ảnh hưởng tới an ninh chính trị, trật tự an toàn xã
hội. Do vậy, khi xảy ra vụ nổ, cơ quan điều tra phải nhanh chóng áp dụng các
biện pháp nghiệp vụ, tiến hành khám nghiệm hiện trường (KNHT), thu thập
dấu vết, vật chứng (DV,VC) để phục vụ công tác điều tra. Việc xác định vụ nổ
phải dựa trên cơ sở khoa học nghiệp vụ điều tra, nghiên cứu về vật lý nổ, cơ
học phá huỷ và đặc trưng của thuốc nổ… để vận dụng các phương pháp phân
tích hố học, hố lý, mơ phỏng thực nghiệm hiện trường nổ và tính tốn các
thơng số cơ bản để xác định loại thuốc nổ, vật nổ, nguyên lý gây nổ, giúp cơ
quan điều tra truy nguyên nguồn gốc vật nổ, đối tượng gây án.
Hiện nay, tuy việc nghiên cứu dấu vết hình sự của hiện trường nổ đã và
đang được triển khai, nghiên cứu, ứng dụng trên cơ sở các thành tựu của khoa
học hình sự (KHHS) thế giới, kết hợp với kinh nghiệm đúc rút từ thực tế công
tác điều tra đã đạt được những kết quả đáng kể. Song cơng tác giám định này
đến nay vẫn cịn là vấn đề phức tạp và chưa được nghiên cứu một cách thấu
đáo bởi việc tiếp cận đồng bộ lý thuyết của các chuyên ngành khác nhau và áp


2

dụng các trang thiết bị, tài liệu có liên quan cịn gặp nhiều khó khăn. Xuất
phát từ thực tiễn và trên bình diện lý luận của vấn đề nghiên cứu đặt ra đều có
những địi hỏi mang tính cấp thiết. Chính vì vậy, 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 tiến sĩ kỹ thuật của mình.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
Sử dụng các cơng cụ khoa học của ngành cơ kỹ thuật như Vật lý nổ,
biến dạng, phá huỷ, va đập tương tác để phân tích q trình nổ, tác dụng vụ
nổ và các dấu vết còn lại trên hiện trường vụ nổ nhằm xác định một số đặc
trưng của vật nổ.
Bổ sung và hoàn thiện lý luận KHHS, giúp nâng cao chất lượng, hiệu
quả công tác KNHT và giám định vật nổ của lực lượng KTHS.
3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận án
- Đối tượng nghiên cứu:
Một số loại vật nổ điển hình được tội phạm sử dụng gần đây, trong đó
có lựu đạn quân dụng và các vật nổ tự chế (dùng thuốc nổ TNT, amônit hay
hỗn hợp NH4NO3 và dầu khống). Các loại này thường có khối lượng và uy
lực khá nhỏ (dưới 3 kg) và được gây nổ trực tiếp.
- Phạm vi nghiên cứu:
Phân tích đặc điểm mảnh vỏ vật nổ và dấu vết để lại trên hiện trường
của vật nổ thường gặp.
- Nội dung nghiên cứu:
+ Phân tích cơ chế và xây dựng mơ hình nổ có và khơng có vỏ bọc;
+ Mơ 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.


3

4. Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng lý thuyết vật lý nổ, lý thuyết cơ học môi trường liên tục để
thiết lập phương trình tốn học mơ tả q trình hình thành, lan truyền sóng nổ,

biến dạng và phá vỡ thân vỏ vật nổ, tương tác với môi trường xung quanh.
- Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) với thuật tốn tính
tốn song song trong phần mềm Ansys để mô phỏng thực nghiệm nổ vật nổ.
- Tiến hành thực nghiệm nổ tại hiện trường để nghiên cứu xây dựng hệ
thống dấu vết nổ, thu mẫu phục vụ công tác phân tích trong phịng thí nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- Ý nghĩa khoa học:
+ Bổ sung cơ sở lý luận cho khoa học hình sự trong nghiên cứu về quá trình
nổ của các loại vật nổ; khảo sát, phân tích dấu vết hiện trường và trong phịng thí
nghiệm để xác định các tham số của vật nổ và loại vật nổ;
+ Nghiên cứu khai thác, ứng dụng phần mềm Ansys Autodyn-3D mô
phỏng quá trình nổ và tương tác của sản phẩm với vỏ bọc, kết hợp với tính tốn bổ
sung cho phép xác định các thông số đặc trưng của vật nổ;
+ Xây dựng các phương pháp khoa học xác định vật nổ trong nghiên cứu
điều tra, phân tích hiện trường. Làm sáng tỏ thêm cơ chế hình thành dấu vết hiện
trường của vụ nổ bằng các mơ hình lý thuyết, mơ phỏng số và thực nghiệm.
- Ý nghĩa thực tiễn:
Việc kết hợp các phương pháp nghiên cứu dấu vết hiện trường của vụ
nổ và xây dựng được quy trình xác định loại vật nổ của luận án cho phép xác
định loại vật nổ tương đối hiệu quả và có thể ứng dụng trong thực tiễn điều tra
các vụ án có sử dụng vật nổ.
6. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các cơng trình của tác giả,
danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án được kết cấu thành 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về vật nổ và các nghiên cứu xác định vật nổ


4

Giới thiệu tổng quan về vật nổ, trình bày về quá trình biến đổi nổ, tác

dụng của vật nổ để tạo ra dấu vết trên hiện trường và vai trò của cơng tác
điều tra. Chương 1 cũng trình bày về tình hình nghiên cứu về vật nổ hiện
nay ở trong nước và trên thế giới, đề cập đến những vấn đề còn tồn tại về
các phương pháp xác định định dấu vết nổ để từ đó đề ra nội dung nghiên
cứu của luận án.
Chương 2: Mơ phỏng, phân tích q trình nổ của vật nổ
Trình bày cơ sở lý thuyết về sự phá huỷ của vỏ bọc và tương tác của
vật nổ với môi trường xung quanh. Chương 2 cũng trình bày phương pháp
mơ phỏng thực nghiệm hiện trường nổ vật nổ, trên cơ sở đặt bài toán
nghiên cứu, thiết lập hệ phương trình giải bài tốn và áp dụng phương pháp
tính tốn song song trong phần mềm Ansys Autodyn 3D để đẩy nhanh tiến
độ giải toán.
Chương 3: Thực nghiệm xác định vật nổ qua dấu vết nổ
Tiến hành thực nghiệm để đánh giá và kiểm chứng các lý thuyết đã
trình bày. Tiến hành nghiên cứu hệ thống dấu vết sau nổ, thu lượm và phân
tích xác định loại thuốc nổ đã sử dụng, tiến hành khảo sát hình thái bề mặt
và tổ chức tế vi của mảnh vỏ vật nổ, đánh giá sự phân bố mảnh của vụ nổ.
Kết quả thực nghiệm được so sánh với lý thuyết, mô phỏng và thực tế các
vụ nổ đã xảy ra.
Chương 4: Phương pháp xác định vật nổ từ dấu vết để lại ở hiện trường
Trên cơ sở lý thuyết đã trình bày, chương 4 nghiên cứu hệ thống hoá
dấu vết đặc trưng trên hiện trường nổ vật nổ, xây dựng và đưa ra các phương
pháp xác định dấu vết nổ, cụ thể: xác định thuốc nổ, xác định mảnh vỏ vật nổ,
xác định một số thông số kết cấu vật nổ. Trên cơ sở đó, xây dựng quy trình
KNHT và xác định vật nổ thông qua dấu vết nổ thu trên hiện trường.


5

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẬT NỔ
VÀ 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
Vật nổ là tên gọi thông dụng trong điều tra hình sự của các thiết bị
nổ, bao gồm một khối thuốc nổ và cơ cấu kích nổ. Dưới tác động của xung
kích thích ban đầu, xảy ra biến đổi nổ, tạo ra tiếng nổ và phá hủy môi
trường xung quanh.
Như vậy, vật nổ phạm tội sử dụng có thể là loại đạn dược quân dụng
(như đạn pháo, mìn, lựu đạn,…), cũng có thể chế tạo từ vật liệu nổ quân
dụng hay vật liệu nổ cơng nghiệp, thậm chí từ vật liệu nổ tự chế. Về
nguyên tắc, kết cấu vật nổ gồm các bộ phận cơ bản: vỏ bọc, thuốc nổ và
ngịi nổ.
- Vỏ bọc vật nổ: là bộ phận ngồi cùng, có tác dụng để chứa thuốc
nổ, bộ phận gây nổ hoặc để ngụy trang.
Có thể chia vỏ bọc vật nổ thành 2 loại: vỏ bọc kim loại (gọi tắt là vỏ
hay vỏ kim loại) và vỏ bọc bao gói (bằng các vật liệu khác như gỗ, nhựa...).
+ Vỏ bọc kim loại:
Vỏ bọc kim loại điển hình là các loại dùng để chế tạo vũ khí quân
dụng như vỏ đạn pháo, cối, lựu đạn... Vật liệu dùng để chế tạo vỏ đầu đạn
là một trong những yếu tố hết sức quan trọng, vật liệu có ảnh hưởng trực
tiếp đến tính năng kỹ, chiến thuật của đầu đạn như độ phá mảnh, độ an toàn
khi bắn.
Thép C-45 và C-50 dùng để chế tạo lựu đạn sát thương cỡ nhỏ không
nhiệt luyện. Thép C-60 dùng để chế tạo thân vỏ đầu đạn sát thương không


6

nhiệt luyện. Loại này được ứng dụng rộng rãi hơn cả vì nó có cơ tính tốt

khơng qua nhiệt luyện vẫn đảm bảo độ bền thích hợp khi bắn, tính sát
thương của đạn tốt, dễ gia công. Thép C-55 dùng để chế tạo thân vỏ đạn nổ
sát thương cỡ trung bình có nhiệt luyện 7, 21.
Trong thực tế sản xuất vỏ đầu đạn nổ phá, sát thương người ta
thường sử dụng các loại thép cacbon để chế tạo vỏ đầu đạn, có thể nhiệt
luyện hoặc khơng qua nhiệt luyện 7, 21.
Thành phần hoá học của thép cacbon chế tạo vỏ đầu đạn bằng
phương pháp biến dạng, cơ tính trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thép cacbon dùng để chế tạo thân vỏ đầu đạn
Thành phần hố học %

Mác
thép

C

C-45

0,400,50

C-50

0,450,55

C-55

0,500,60

C-60

0,600,65

Mn

Si

0,50÷0,8

0,17÷0,4

0

0

P

S

Cu

0,06

0,30

0,06

0,30

0,06

0,30

0,06

0,30

0,8

Các loại thép đúc thơng dụng: Đối với vỏ đạn nổ sát thương, đạn sát
thương u cầu độ bền khơng cao cũng có thể dùng gang.
Các loại gang thường dùng là gang dẻo, gang cầu, gang pha thép.
Thành phần hố học và cơ tính của gang dẻo trong bảng 1.2.


7

Bảng 1.2. Thành phần hố học và cơ tính gang dẻo.
%
Mác gang

B KG/mm2

КЧ 40-3

HB

Mẫu thử
16mm

Mẫu thử

12mm

40

3

4

201

КЧ 35-4

35

4

5

201

КЧ 30-3

30

3

4

201

Vỏ bọc vật nổ cũng rất đa dạng về chủng loại, kích thước, vỏ bọc
kim loại hoặc các vật liệu khác nhau. Trong đó loại có vỏ bọc kim loại
rất nguy hiểm vì khi nổ tạo ra các mảnh, bay tản xung quanh tạo nên một
vùng sát thương rộng 4, 29, 32, 34, 35, 50, 51. Loại vỏ bọc
này thường thấy nhất là vỏ (thân) các loại lựu đạn, các vật dụng hay ống
kim loại (hình 1.1).

Hình 1.1. Vật nổ có vỏ bọc bên ngoài bằng kim loại


8

+ Vỏ bọc bao gói: Là những loại vỏ bọc khác nhau (nilông, giấy,
nhựa, tre, gỗ, chai lọ thuỷ tinh…) khi vật nổ nổ thì những vỏ bọc loại này
ít hoặc khơng có khả năng sát thương. Chúng thường dùng để bao gói
hoặc để nguỵ trang cho vật nổ:
* Vỏ bọc bằng ni lơng, giấy, bìa các tơng, vỏ lon bia, lon nước giải
khát hay dùng các đồ hộp
Các loại vỏ bọc dạng này được các đối tượng sử dụng phổ biến hơn
vì dễ làm, dễ ngụy trang, bố trí nhanh gọn. Thơng thường, các đối tượng
hay gói thuốc nổ vào túi nilon hoặc bọc bằng giấy, cũng có thể bọc thêm
các lớp bên ngồi (hình 1.2). Các loại vật nổ này khi nổ thường sát thương
chủ yếu bằng uy lực của thuốc nổ, khả năng vỏ bọc gây sát thương hạn
chế 4.

Hình 1.2. Vật nổ có vỏ bọc bên ngồi bằng ni lơng, giấy
* Vỏ bọc bằng chai lọ thủy tinh


9

Loại vỏ bọc này đối tượng thường nhồi trực tiếp thuốc nổ vào trong,
thậm chí cịn bố trí thêm các vật gây sát thương như sỏi, đá, mảnh kim loại,
đinh hay bi kim loại (hình 1.3) rồi ngụy trang để dễ gây án 4, 29, 51.

Hình 1.3. Vật nổ có vỏ bọc bên ngoài bằng chai thủy tinh
* Vỏ bọc bằng hộp nhựa, ống tre, gỗ: Vỏ bọc bằng nhựa cũng đa dạng, tội
phạm thường lợi dụng các vật dụng có sẵn là các ống nhựa, sau đó chế tạo lại
cho phù hợp với ý đồ và mục đích của chúng (hình 1.4). Riêng đối với vỏ bọc
bằng tre, gỗ thường thấy phổ biến ở các vùng miền có nhiều tre, gỗ 4, 29.

Hình 1.4. Vật nổ có vỏ bọc bên ngoài bằng ống tre, chai nhựa
- Thuốc nổ: là hợp chất hóa học đơn lẻ hoặc hỗn hợp cơ học của chúng,
dưới tác động của bên ngoài (các xung kích thích) có khả năng biến đổi hóa
học tự lan truyền với sự tạo thành các sản phẩm khí và tỏa ra nhiệt lượng lớn
7, 8, 9, 12, 29, 34.


10

Dựa vào chế độ biến hoá nổ đặc trưng và điều kiện kích thích, phù hợp
với cơng dụng của chúng người ta chia thuốc nổ thành 2 nhóm: thuốc nổ mồi,
thuốc nổ phá 9, 32.
+ Thuốc nổ mồi (thuốc nổ sơ cấp): Dạng biến hoá nổ đặc trưng là nổ ổn
định. Dưới tác dụng của các xung ban đầu đơn giản như tia lửa, va đập, đâm
chọc, ma sát chúng dễ dàng biến hoá nổ. Các thuốc nổ mồi thường dùng là
phuminát thủy ngân, azit chì. Thuốc nổ mồi thường dùng trong các phương
tiện kích thích để gây nổ các thuốc nổ khác (thuốc nổ phá).
+ Thuốc nổ phá (thuốc nổ thứ cấp): Sự biến hoá nổ đặc trưng là nổ ổn
định. Thuốc nổ phá dùng để nhồi vào trong thân vỏ các loại bom, đạn hoặc

chế tạo các liều thuốc nổ độc lập (vật nổ).

Hình 1.5. Thuốc nổ trinitro toluen (TNT)
Thuốc nổ thường được các đối tượng sử dụng để gây án đó là: thuốc nổ
TNT (hình 1.5), thuốc nổ amơnít, thuốc nổ ANFO, thuốc nổ nhũ tương, thuốc
nổ tự chế (có thành phần chính amơni nitrat và dầu khống).
- Ngịi nổ: là bộ phận quan trọng và được bố trí gắn liền với khối thuốc
nổ, có tác dụng để kích nổ thuốc nổ. Ngịi nổ có nhiều kiểu loại nhưng phổ
biến đối tượng thường sử dụng một số kiểu ngòi nổ sau đây:


11

+ Kiểu ngịi nổ cơ khí: Hoạt động của kiểu ngịi này do lực cơ học
(hình 1.6) 4, 29, 50, 51.

Hình 1.6. Vật nổ sử dụng ngịi cơ khí
+ Kiểu ngòi nổ nhiệt: Vật nổ sử dụng ngòi nổ nhiệt thường được chế
tạo bằng cách sử dụng dây cháy chậm để dẫn lửa gây nổ kíp nổ đốt (hình 1.7).
Nhiều trường hợp, đối tượng tự chế tạo ngòi nổ 4, 29, 50, 51.

Hình 1.7. Vật nổ sử dụng ngịi nổ nhiệt
+ Kiểu ngòi nổ điện: Trong tất cả các loại vật nổ thường gặp thì kiểu
ngịi nổ điện là đa dạng nhất. Các nguồn điện được ứng dụng trong các thiết
bị gia dụng, cơng nghiệp đều có thể trở thành nguồn điện kích nổ vật nổ. Một
số kiểu ngịi nổ điều khiển từ xa, hẹn giờ được các đối tượng sử dụng phổ


12

biến hiện nay như sử dụng điện thoại di động, điều khiển phương tiện, đồ chơi
điện tử 4, 29, 50, 51.
Để kích hoạt ngịi nổ, có một cơ cấu bẫy lắp với ngòi khi cài đặt vật nổ:
là bộ phận (chi tiết) kết nối với bộ phận kích thích của ngịi nổ, làm cho bộ
phận kích thích hoạt động khi ai đó vơ tình tác động đến nó, ví dụ dây vướng
nổ trong ngịi nổ cơ, cơng tắc nguồn thiết bị dân dụng.
1.1.2. Tình hình sử dụng vật nổ của tội phạm
Trong những năm gần đây, tình hình tội phạm hình sự có liên quan
đến 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 và ngày càng nguy hiểm
3, 4, 10, 18.
Loại tội phạm này có thể coi là một trong số nhóm các loại tội phạm
nguy hiểm nhất hiện nay và đang dần hiện hữu trở thành mối lo ngại tiềm
tàng đối với lực lượng chức năng trong cơng tác đấu tranh phịng, chống
tội phạm, bởi vì khi tiến hành điều tra, các đối tượng trong vụ án này ít
nhiều cũng có liên quan trực tiếp đến vũ khí, vật liệu nổ nên nguy cơ mất
an toàn rất cao.
Theo các số liệu thống kê của Viện KHHS trong toàn hệ lực lượng
KTHS những năm gần đây, số vụ án Cơ quan điều tra các cấp trưng cầu
giám định liên quan tới tội phạm giết người, cướp của, cố ý gây thương
tích, án liên quan đến tàng trữ, bn bán, sử dụng vũ khí, vật liệu nổ và
ma túy lên tới hàng nghìn vụ mỗi năm. Riêng số vụ án các địa phương
trưng cầu Viện KHHS tham gia KNHT và giám định vật nổ từ năm 2010
đến 2014, số lượng vụ việc đã tăng 21% từ 156 lên 189 vụ, tổng số vụ
trong 5 năm này đã lên tới 967 vụ.
Còn theo số liệu thống kê của Cục Bảo vệ chính trị V (A67), Tổng


13

cục An ninh, chỉ tính riêng các vụ nổ xảy ra từ năm 2010 đến năm 2014,
toàn quốc đã xảy ra 180 vụ làm chết 44 người, 110 người bị thương.
Trong đó: năm 2010 là 40 vụ, năm 2011 là 34 vụ, năm 2012 là 47 vụ, năm
2013 là 31 vụ và năm 2014 là 28 vụ, như vậy tính trung bình mỗi năm đối
tượng phạm tội gây ra 36 vụ nổ vật nổ.
Dưới đây là kết quả nghiên cứu, phân tích và tổng hợp số liệu thống
kê các vụ án có liên quan đến sử dụng vũ khí, vật liệu nổ từ năm 2010 đến
năm 2014 Cơ quan điều tra các địa phương, đơn vị trưng cầu Viện KHHS
tham gia KNHT và tiến hành giám định, cụ thể như bảng 1.3.
Bảng 1.3. Số liệu các loại chất nổ tội phạm sử dụng 4
Loại thuốc nổ

Thuốc nổ quân sự

Thuốc nổ cơng
nghiệp

Thuốc nổ Thuốc nổ
tự chế

khác

Tổn

Có
STT

Có
thành
phần

TNT

Hỗn Amơni ANF
hợp

t

O

RDX

Nhũ Thuố
tươn c nổ
g

lỏng

thành
phần
Amơn
i

Thuố
c
pháo

Chấ
t

g số
vụ

khá
c

Nitrat

Năm 2010

2

7

6

47

2

1

6

76

156

Năm 2011

2

11

9

55

8

3

9

60

6 170

Năm 2012

4

15

13

86

6

12

8

81

237

Năm 2013

1

22

6

65

10

9

4

87

2 215

13

6

63

21

11

57

6 189

Năm 2014

1


14

Như vậy, tính trung bình trong 5 năm, số vụ giám định có kết luận
loại thuốc nổ quân dụng là 165 vụ (16,92%), loại thuốc nổ công nghiệp là
399 vụ (40,84%), loại thuốc nổ tự chế là 28 vụ (2,94%), loại thuốc nổ
khác là 375 vụ (39,3%). Điều đó cho thấy, đối tượng phạm tội chủ yếu
liên quan đến thuốc nổ công nghiệp. Thuốc nổ quân sự tập trung trong số
vũ khí quân dụng như sử dụng lựu đạn và thuốc nổ khai thác trái phép
trong bom, đạn tồn đọng sau chiến tranh. Thuốc nổ tự chế chiếm tỷ lệ
nhỏ, phần lớn trên cơ sở amôni nitrat, loại thuốc nổ này tập trung ở một số
địa phương có ngành khai khống phát triển.
Phân tích theo quan điểm KHHS, các loại vật nổ tội phạm thường sử
dụng được chia theo các nhóm sau đây:

- Vật nổ thuộc nhóm vũ khí qn dụng:
Nhóm vật nổ này thường gồm các loại như mìn, lựu đạn, hỏa cụ (hình
1.8) do các đối tượng thực hiện hành vi trộm cắp, chiếm đoạt, mua bán, tàng
trữ trái phép [4], [7], [32], [35].

a)

b)

Hình 1.8. Mẫu thu trong vụ án (a) Lựu đạn cần, (b) Lựu đạn F1
- Vật nổ sử dụng vật liệu nổ quân dụng: