拆除爆破原理

拆除爆破基本原理

最小抵抗线原理

由于从药包中心到自由面的的距离沿最小抵抗线方向最小，因此受介质的阻力最小；在最小抵抗线方向上，冲击波（或应力波）运行的路程最短，所以在此方向上波的能量损失最小，因而在自由面处最小抵抗线出口点的介质首先突起。我们将爆破时介质抛掷的主导方向是最小抵抗线方向这一原理，称为最小抵抗线原理。

最小抵抗线的方向不仅决定着介质的抛掷方向，而且对爆破飞石、震动以及介质的破碎程度等也有一定的影响。此外，最小抵抗线的大小，还决定着装药量的多少和布药间距的大小，并对炮孔深度和装药结构等有一定的影响。

最小抵抗线的方向与大小是认为决定的。根据抛空的方向和深度或布药的位置与起爆顺序，在特定的爆破对象条件下即可确定。但是，此时的最小抵抗线方向和大小是否是最优的，还要从具体的爆破对象出发，权衡其安全程度、破碎效果、施工方便与经济效益等方面的因素，综合考虑予以选择。

最小抵抗线W应根据拆除物的材质、几何形状以及尺寸，以及要求的爆破块度等因素综合确定。在拆除爆破中，当基础为大型钢筋混凝土块体，并采用人工清渣时，破碎块度不易过大，最小抵抗线可取下值：

混凝土或钢筋混凝土块体：W=35～70cm

浆砌片石、料石块体：W=50～80cm

混凝土爆破后，一般碎块的尺寸略大于W，如果爆破后采用人工清理，应选择较小的W。机械清理时，可选用较大的最小抵抗线。

微分原理

将预要拆除的某一建筑物爆破所需要的总装药量，分散的装入许多个炮孔中，形成多点分散的布药形式，以便采取分段延时起爆，使炸药能量释放的时空分开，从而达到减少爆破危害、破坏范围小、爆破效果好的目的，这就是分散装药的微分原理。

装药的布药形式基本上有两种:其一是集中布药，即将所需药量装在一个炮孔中或集中堆放；其二是分散装药，即将所需药量分别装入许多炮孔内。这两种

布药形式均可达到一定的爆破效果和拆除目的。但是，两者所引起的后果却截然不同。前者将会引起较强烈的震动、空气冲击波、噪声和飞石等爆破危害，这是拆除爆破尤其是城市拆除爆破所不允许的；后者既可满足爆破效果的要求，又能在某种程度上控制爆破危害。

等能原理

爆破的主要能源是炸药。显然，如果炸药用量合适，辅助合理的装药结构和起爆方式等，就可以防止或减轻爆破危害，从而达到拆除爆破的目的。对此，人们提出了等能原理的设想，即根据爆破的对象、条件和要求，优选各种爆破参数，如孔径、孔距、排距、和炸药单耗等，同时选用合适的炸药品种、合理的装药结构和起爆方式，以期使每个炮孔所装的炸药再其爆炸时所释放出的能量与破碎该孔周围介质所需要的最低能量相等。也就是说，在这种情况下，介质只产生一定的裂缝，或就地破碎松动，最多是就近抛掷，而无多余的能量造成爆破危害，这就是等能原理。

失稳原理

烟囱类建筑控制爆破倒塌机理为，采用控制爆破在烟囱底部某一高度处爆破形成一定尺寸大小的切口，上部筒体在重力与支座反力形成的倾覆力矩作用下失稳，沿设计方向偏转并最终倒塌。

在烟囱定向拆除爆破过程中，当爆破切口形成后，在切口对面保留部分的圆环筒体称为预留支撑体。如果上部筒体的重力对预留支撑体的压力超过了材料的极限抗压强度，则预留支撑体就会瞬时被压坏而使烟囱下坐，这会造成烟囱爆而不倒或倾倒方向失去控制的危险。如果预留支撑体有一定的承载能力，则上部筒体在重力和支座反力形成的倾覆力矩作用下，使预留支撑体截面瞬时由全部受压变为偏心受压状态。倾倒初期，预留支撑体截面一部分受压、一部分受拉。在承受倾覆力矩引起的压应力和重力引起的压应力叠加，压应力呈边缘区最大，中性轴处为零的三角形分布。当最大压应力大于材料的极限抗压强度时，该处材料被破碎，且承压区扩大。在受拉区承受倾覆力矩引起的拉应力与重力引起的应力叠加，拉应力呈边缘区最大，中性轴处为的三角形分布。当最大拉应力大于材料的极限抗拉强度时，预留支撑体上出现裂缝。对钢筋混凝土烟囱，当预留支撑体截面上的混凝土开裂后，钢筋将承担全部拉应力，此后钢筋在烟囱倾覆力矩的作用

下受拉屈服，继而颈缩断裂。当爆破切口闭合后，烟囱绕新的支点旋转并最终倾倒。

由烟囱控制爆破的机理可知，爆破切口是影响烟囱失稳倾倒的关键因素。烟囱倾倒必须满足三个条件，一是烟囱爆破后倾倒初期预留支撑体截面要有一定的强度，使其不致立即受压破坏而使筒体提前下坐；二是切口形成瞬间，重力引起的倾覆力矩必须足够大，能克服截面本身的塑性抵抗力，促使烟囱定向倾倒；三是切口闭合后，重力对新支点必须有足够的倾覆力矩，使其能克服烟囱剩余的塑性抵抗力。对钢筋混凝土烟囱，其重心不但要偏出新支点，而且重心相对新支点的力矩必须大于破坏截面内的拉力钢筋所产生的力矩。

缓冲原理

拆除爆破如能悬着适宜的炸药品种和合理的装药结构，便可以降低爆轰波峰值压力对介质的冲击作用，并可以延长炮孔内压力的作用时间，从而使爆破能量得到合理的分配与利用，这一原理称为缓冲原理。

爆破理论研究资料表明，常用的硝铵类炸药在固定介质中爆炸时，首先使紧靠药包的介质受到强烈压缩，特别是在3~7倍药包半径的范围内，由于爆轰压力极大地超过了介质的动态抗压强度，致使该范围内的介质极度粉碎而形成粉碎区。虽然该区范围不大，但却消耗了大部分爆轰能量，而且粉碎区内的微粒在气体压力的作用下有易将已经开裂的缝隙填充堵死，这样就阻碍了爆破气体进入裂隙，从而减弱了爆轰气体的尖劈效应，缩小了介质的破坏范围，降低了介质的破碎程度，并且还会造成爆轰气体的集聚，给飞石、空气冲击波、噪声等危害提供能量。由此可见，粉碎区的出现，即影响了爆破效果，又不利于安全，所以在拆除爆破中，应该充分利用缓冲原理，以缩小或避免粉碎区的出现。