控制爆破技术

一、环状间隙充满空气 爆炸生成物的初始压力： pb=12.5ρDe2 N/㎡ 式中：ρ----炸药密度，kg/cm3; De----炸药爆速，cm/s. 设爆炸生成物的最终压力为p0，则根据爆炸生成物 的压力与体积的关系，可将爆炸生成物的初始压力、 最终压力、炮孔直径及药卷直径写成如下关系式：
对控制爆破的要求： 破碎程度的要求：“碎而不抛”或“碎而不 散”甚至“宁裂勿飞”； 破坏范围：必须严格控制破坏范围与设计尺 寸相符，其误差不得超过设计规定值； 抛掷或塌倒方向：必须严格符合预先指定方 向； 爆破危害：必须将爆破地震、空气冲击波、 噪音和飞石的危害作用严格控制在允许范围 之内。
1、大型块体的切割爆破 ：桥梁、墩台、码头船坞、 桩基； 2、钢筋混凝土框架结构的拆除；
3、建筑物、构筑的拆除：楼房、烟筒、水塔。 4、金属结构物拆除：桥梁、船舶、钢柱等 5、高温凝结物拆除：炼钢炉； 6、地坪拆除：混凝土路面、地坪、飞机跑道； 7、其他工程的拆除爆破。 六、联合控制爆破：成型控爆、光面爆破属于改善爆 破质量方面的控爆；而减震、减冲、减飞和减音控 爆则属于减小爆破危害方面的控爆；而实际爆破工 程中，很多均需要二者的结合。 七、特殊控制爆破 1、抛松控制爆破 2、高温控制爆破破 3、水下岩塞控制爆破 4、医疗控制爆破：爆破拆除膀胱结石
等能原理可用下式表示： Q.Qvŋ（1-T2/T1)=2 ФF 式中： Q-----炮孔装药量， kg; ŋ-----爆炸能量利用系数。
第二节 微分原理
控制爆破的微分原理是将爆炸某一目标所需的总药 量进行分散化与微量化处理的原理，即“多打眼， 少装药”；换言之，它是将总装药量“化整为零” 合理地微量地装在分散的炮孔中。 微分原理广泛用于市区内的建筑物的控爆拆除，天 安门广场两侧，总建筑面积达1.2万米2的三座钢筋混 凝土大楼的控爆拆除，就是运用微分原理的一个典 范实力。将重达439kg的总炸药量分散地装在8999个 炮孔中，平均每孔装药量为48.8g，有效地控制了爆 破的危害作用。
λ =100,即取hmin=12.5d，代入A式可得
pm

2 EJ
625d
2
B


若p/n ≥pm,则承重立柱必然失稳，此时最小破坏高 度取：hmin=12.5d。 若p/n＜ pm时，可由A式反求hmin，并令p/n= pm得： hmin=π/2.（EJn/p)1/2 上式中J为截面惯性矩，J= π d4/64
3）、对于中柔度的压杆，可应用雅兴斯基公式来 计算临界应力： σm=a-bλ --------------C 对于普通钢，上式的适用范围为60 ＜ λ ＜ 100，式中a和b是与材料有关的常数，如A3钢 a=304MPa,b=1.12MPa；优质钢 a=460MPa,b=2.57MPa等。 若取λ =60 则hmin=7.5d (λ =8hmin/d)代入C 式算出临界应力σm。 当实际作用于每根主筋上的荷载p/n ＞ σmF时， 则立柱必然失稳，此时取： hmin=7.5d
小柔度杆、 中柔度杆、
大柔度杆。
柔度计算： λ =μ hmin/i
式中： μ ---长度系数，立柱炸出的钢筋，可 看作一端固定，一段自由，则μ =2 i---截面惯性半径， i=d/4; ∴ λ =8hmin/d
对于一般的碳素钢来讲，当λ ＜60时为小柔度
杆----粗短杆；60 ＜ λ ＜100时为中柔度杆---中长杆； λ ≥100时为大柔度杆----细长杆。
下面分三种情况进行计算： 1）、首先进行压缩强度校核，若实际作用于 每根立筋上的压力荷载p/n(n—立筋数）大 于立筋容许的屈服极限（许用应力）σp时， 钢筋必然发生压缩破坏，从而导致结构失 稳，即： p/n＞ σp.F F—单根立筋截面积。 这种情况属于粗短杆的压缩破坏，一般比 较少见，如果出现这种情况，就不存在临 界炸毁高度的问题。
对于整体式布置的钢筋，即使钢筋暴露较长，也很难造成偏心
失稳，因此，往往只能依靠自重作用，使钢筋内应力达到屈服 极限，产生塑性流动以致失稳形成铰支。
为了形成倾覆力矩，宜选用容易形成铰支的部位作 为优先突破点，而把整体式钢筋布置的立柱部位作 为延续的铰支形成点。 实践得知，结构的重力倾覆力矩可以从下述的方法 中获得：
控制爆破技术
第一章绪论
第一节控制爆破的发展简况
一、初期 二次大战后，日、德等国为拆除战争遗留的废弃建 筑物和构筑物。采用了了一些属于控制爆破的技术措 施。 二、中期 六十年代，美、日、瑞典、丹麦等国已将控制爆破 应用于城市建筑物、桥墩、基础的拆除、隧道的开挖 和公路的改建等工程中。 三、成熟期 七十年代，控制爆破在破碎机理、所用能源、施工 技术与实际应用等方面都有很大程度的发展。
h
3
4
5
6
将承重立柱的不同破坏高度与毫秒延时起爆相结合，
可以实现建筑或构筑物整体的原地坍塌、定向倾倒、 折叠倾倒等多种拆除形式。
1 1 p 3 2 2 3 1 1
h1
3
2 h2 原地倾倒
2
3
2、必须对整体框架承重立柱的一定高度的混凝 土加以充分破碎，造成在自重作用下偏心失稳。
被控爆破碎的混凝土将脱离钢骨架，当该骨

在控爆倾倒方向上各立柱的破坏高度不同来形成倾覆力矩；
p
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
p
h1
h2
h3
h4
承重立柱Ⅰ至Ⅳ的破坏高度依次取:
h4＞h3 ＞ h2 ＞ h1 在各立柱与顶板连接处，均应适当地将混凝土炸松形成铰支， 同时起爆所有立柱。 运用毫秒延时起爆技术，使各个立柱按照严格的毫秒延时间隔 依序起爆来产生倾覆力矩。 1 2 1 2 1 2 1 2
立柱内的钢筋一般分为孤立和整体布置两种形式
对于孤立布置的钢筋，单根立钢筋受压失稳的条件
是： P＞4×10-4π2EJ/L2 式中：P----钢筋所受的垂直压力，N; E----弹性模量，N/m2； J----截面惯性矩，cm4; L----立钢筋的暴露长度，cm。 钢筋所受的压力可根据立柱的承载情况来估算，所 以，立钢筋的暴露长度为： L ＞2×10-2π(EJ/P)1/2
第二节 控制爆破的定义和要求
一种看法是，城市爆破或拆除爆破；
另一看法是，光面爆破、预裂爆破也称为控爆； 控爆和常规爆破区别：
常规爆破一般不考虑爆破方向、范围、空气冲击
波和飞石等危害等，而控爆则不然。 定义：根据工程要求和爆破环境、规模、对象等具 体条件，通过精心设计，采用各种施工与防护等技 术措施，严格地控制爆炸能的释放过程和介质的破 碎过程，既要达到预期的爆破破碎效果，又要将爆 破范围、方向以及爆破地震波、空气冲击波、噪音 和破碎无飞散等的危害控制在规定的限度之内，这 种对爆破效果和爆破危害进行双重控制的爆破，称 为控制爆破。
5、急救控制爆破：紧急情况下救生筏打开、地震救灾 等； 6、疏松控制爆破：管道、河道疏松等。
第二章 控制爆破基本原理
第一节 等能原理
定义：使介质只产生一定宽度的裂缝或原地松动破碎， 而无剩余的能量造成危害。-----等能原理。 单位爆炸能A可用下式计算： A=Qv(1-T2/T1) J/kg 式中：Qv----单位炸药爆热，j/kg; T1----爆炸反应终了瞬间爆炸气体的温度； T2----爆炸气体膨胀后的温度。 如果设介质裂纹表面能为Ф，则裂纹扩展单位面积所需 能量2 Ф，若介质破坏后形成的裂纹表面积为F,则需的 能量总和为：2F Ф。
D pb pk ke a d pk p0
1 6
1 3
式中：D----炮孔直径，cm;d----药卷直径，cm； ke--- 不耦合系数； pk---爆炸生成物的临界压力，pk≈2×108N/㎡ 作用于孔壁上的压力： pf=kp0 式中：k---由空气向岩石传递能量时的损失系数。 ∴p0=pb/f.k



原地坍塌 折叠坍塌（倾倒） 定向倒塌
其共同特点是：均须形成相当数量的铰支和倾覆力
矩。 铰支是结构的支撑立柱某一部位受到爆破，从而失 去其支撑能力所形成的。 对于素混凝土立柱，一般只需对立柱的某一部位进 行爆破，使之失去承载能力，立柱在自重作用下下 移，造成偏心失稳，就能形成铰。 对于钢筋混凝土立柱，则需对立柱某一部位的混凝 土进行爆破，使钢筋出露，钢筋在结构自重作用下 失稳或发生塑性变形，失去承载能力，才能形成铰 支。 铰支的形成取决于钢筋的出露长度及立柱内钢筋的 布置形式。
2）当p/n＜
σp.F时，为简化计算，单根 主筋可视为一段自由，一端固定的 压杆。此时钢筋属细长杆受压状态， 要计算其失稳长度许用欧拉公式计 算临界荷载;
EJ EJ pm L 2 A 4h min
2
2

∵ λ =8hmin/d、 λ ＞100，即hmin≥12.5d。若先取
第四节 缓冲原理
在优选适合控爆的爆破能源以及装药结构等的基础
上，缓和爆轰波的波峰值压力对介质的冲击作用， 使爆破能量得到合理地分配与利用，这就称为缓冲 原理。 缓冲原理的实质：就是通过某些手段，延长爆破压 力的作用时间，从而降低炮孔中的压力。 缓冲比f: 设爆炸生成的初始压力为pb，经缓冲后作用 于孔壁的压力为pf，则称pb与pf之比值为缓冲比。即： f=pb/pf 式中：pf可根据对破碎介质的破碎程度的要求而定。 缓冲爆破的方法：不耦合装药。
第三节 控制爆破的基本类型
一、三定控制爆破：定向、定距和定量的控爆，常用于 定向爆破筑坝； 二、四减控制爆破：减少爆破地震、空气冲击波、飞石 和噪音的控制爆破；最终目的：四无爆破。 三、成型控制爆破：爆破后被爆介质形成一定的几何形 状和尺寸的控制爆破，饰面石材和宝石开采； 四、光稳控制爆破：爆破后原岩体的切割面具有一定的 平整度以及能保持原岩本身稳定性的控制爆破，露 天矿边坡、路堑、隧道等光面爆破； 五、拆除控制爆破