《岩石爆破理论》PPT课件
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第二章岩石的破碎理论PPT课件
24
二、液压凿岩机
液压凿岩机是一种以液压为动力的新型凿岩机。由于油压比压气压力大得多，通 常都在10 MPa以上，并有粘滞性、几乎不能被压缩也不能膨胀做功，以及油可以循环 使用等特点，因而使液压凿岩机的构造与压气凿岩机的基本部分既相似又有许多不同 之处。液压凿岩机也是由油缸冲击机构、转钎机构和排粉系统所组成。
26
（一）钎头
钎头形状
钎头结构参数
1、刃角；2、隙角；3、钎刃、 4、钎头直径；5、排粉沟。
钎头材料
原来用40号、45号钢，现凿岩机钎头通常使用的硬质合金牌号（牌号表示 硬质合金的成分和性能）为YG8C，YG10C、YG11C、YGl5X。Y表示硬质合金 ，G表示钴，其后数字表示含钻的百分数，C表示粗晶粒合金，X表示细晶粒 合金。
钎尾是承受和传递能量的部位。其长度和断面尺寸应与配套的凿岩 机转动套相适应。气腿式凿岩机钎尾长108mm。 钎肩形状有两种 ，六角形钎杆用环形钎肩，圆钎杆用耳形钎肩，。向上式凿岩机用 的钎子没有钎肩，因机头内有限定钎尾长度的砧柱。
28
四、电钻钻具
煤电钻的钻具如图由钻头1和麻花钻杆4组成。钻杆前部的方槽2和 尾孔3，是用来插入钻头的，钻头插入后，从尾孔3上的小圆孔中插入销 钉固定钻头。麻花钻杆尾部5车成圆柱形，用以插入电钻的套筒内。套筒 前端有两条斜槽，可以卡紧在麻花螺纹上．以传送回转力矩。
爆炸的分类：
▪ 物理爆炸（不发生化学变化 ） ▪ 核爆炸 （核裂变或核聚变 ） ▪ 化学爆炸（有新的物质生成 ）
2
炸药爆炸的三要素
1
2
3
反应的放热性
反应过程的高速度
反应中生成大量气 体产物
炸药爆炸必须的能 源
爆炸反应区别一般 化学反应的重要标 志
二、液压凿岩机
液压凿岩机是一种以液压为动力的新型凿岩机。由于油压比压气压力大得多，通 常都在10 MPa以上，并有粘滞性、几乎不能被压缩也不能膨胀做功，以及油可以循环 使用等特点，因而使液压凿岩机的构造与压气凿岩机的基本部分既相似又有许多不同 之处。液压凿岩机也是由油缸冲击机构、转钎机构和排粉系统所组成。
26
（一）钎头
钎头形状
钎头结构参数
1、刃角；2、隙角；3、钎刃、 4、钎头直径；5、排粉沟。
钎头材料
原来用40号、45号钢，现凿岩机钎头通常使用的硬质合金牌号（牌号表示 硬质合金的成分和性能）为YG8C，YG10C、YG11C、YGl5X。Y表示硬质合金 ，G表示钴，其后数字表示含钻的百分数，C表示粗晶粒合金，X表示细晶粒 合金。
钎尾是承受和传递能量的部位。其长度和断面尺寸应与配套的凿岩 机转动套相适应。气腿式凿岩机钎尾长108mm。 钎肩形状有两种 ，六角形钎杆用环形钎肩，圆钎杆用耳形钎肩，。向上式凿岩机用 的钎子没有钎肩，因机头内有限定钎尾长度的砧柱。
28
四、电钻钻具
煤电钻的钻具如图由钻头1和麻花钻杆4组成。钻杆前部的方槽2和 尾孔3，是用来插入钻头的，钻头插入后，从尾孔3上的小圆孔中插入销 钉固定钻头。麻花钻杆尾部5车成圆柱形，用以插入电钻的套筒内。套筒 前端有两条斜槽，可以卡紧在麻花螺纹上．以传送回转力矩。
爆炸的分类：
▪ 物理爆炸（不发生化学变化 ） ▪ 核爆炸 （核裂变或核聚变 ） ▪ 化学爆炸（有新的物质生成 ）
2
炸药爆炸的三要素
1
2
3
反应的放热性
反应过程的高速度
反应中生成大量气 体产物
炸药爆炸必须的能 源
爆炸反应区别一般 化学反应的重要标 志
第三章 岩石爆破理论第一部分
岩石爆破理论
当药包埋置在靠近地表的岩石中时，药包爆破后除产 生内部的破坏作用以外，还会在地表产生破环作用。 反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落和径向裂隙的 延伸。
1
2 (a) (b) (c) (c)
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围 爆破的外部作用
的过度破碎。当压缩应力波通过压碎带后，继续传播但强
度大大下降，不能直接引起岩石的压破碎。当达到自由面 时反射成拉应力波，虽然拉应力比较小但达到了岩石的抗 拉强度，岩石拉断。表现为“折断”、“片落”、“分离” 等现象。逐渐形成爆破漏斗范围内的完全拉裂。
2.岩体的爆破破碎机理 爆破破坏作用理论 爆炸冲击波反射拉伸破坏理论：
岩石爆破理论
爆破破坏作用理论
②爆炸气体膨胀压力破坏作用理论：
基本观点： 该理论从静力学观点出发，认为药包爆炸后，产生大 量高温、高压气体，这种气体膨胀时所产生的推力作 用在药包周围地的岩壁上，引起岩石质点的径向位移 ，由于作用力不等引起的不同径向位移，导致在岩石
中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的极限抗
爆炸
第三章岩石爆破理论
从爆炸到工程爆破：
岩石爆破理论
爆炸是某一物质系统在有限空间和极短
回 顾
的时间内，释放出大量能量的物理、化学
变化过程。在这个变化过程中，通常伴随
着热、光、声响和电磁等现象发生。
爆炸分物理爆炸、化学爆炸、核爆
炸三类
炸药爆炸属化学爆炸
岩石爆破理论
从爆炸到工程爆破
爆破：利用炸药爆炸的能量对介质作功。
剪强度时就会引起岩石的破裂。当爆炸气体膨胀推力 足够大时，还会引起自由面附近的岩石隆起、鼓开并 沿径向方向推出。
岩土爆破课件ppt
根据爆破需要，精确计算炸药用量，避免 因炸药过多或过少引起的安全事故。
设立安全警戒区
培训专业爆破人员
在爆破作业区域设立明显的警戒标志，禁 止非工作人员进入，确保人员安全。
对参与爆破作业的人员进行专业培训，确 保他们具备相应的技能和知识，能够安全 、有效地完成爆破任务。
岩土爆破对环境的影响
空气污染
爆破过程中会产生大量 粉尘和有害气体，对周
静态破碎技术是指利用静态力使岩石产生裂纹，再通过爆破剂使 裂纹扩展，从而达到破碎岩石的目的。
应用场景
适用于岩石的破碎和拆除，特别是对周围环境有严格要求的情况 。
技术特点
安全可靠、无噪声、无振动、无飞石，但施工周期长，需要使用 专门的静态破碎设备和药剂。
其他岩土爆破技术
定向爆破
利用炸药在特定方向上产生破碎力的技术，适用于大规模的岩石开 挖和拆除。
边空气造成污染。
噪音污染
爆破作业会产生巨大的 爆炸声，对周边居民和
动物造成噪音干扰。
振动影响
爆破产生的振动可能会 对周边建筑、道路、桥
梁等设施造成影响。
水体污染
爆破过程中产生的废水 可能对周边水体造成污
染。
岩土爆破的环保措施与标准
粉尘控制
采取喷雾、洒水等措施减少粉尘的产生和扩散，同时对产生的粉尘进 行清理和回收。
破裂扩展
破裂扩展是岩土爆破的重要过程， 它涉及到岩石和土壤的破裂和位移 。
能量转化
岩土爆破过程中，化学能转化为机 械能，导致岩石和土壤的破碎。
岩土爆破的化学原理
炸药反应
炸药在起爆后发生化学反应，产生大量的热能 和气体。
爆炸气体生成
炸药反应产生大量的气体，这些气体在封闭环 境中形成高压。
《岩土爆破理论》课件
可持续发展要求
合理利用资源、降低能耗 、提高效率、推动技术创 新等
和减震降噪技术， 实现绿色施工
05
岩土爆破理论展望
岩土爆破理论研究前沿
数值模拟与物理模拟相结合
通过建立更精确的数值模型，结合物理实验，深入研究岩土爆破 过程中的力学行为和破坏机制。
智能爆破技术
岩土爆破的基本原理
01
炸药爆炸产生的高温高压气体使岩土介质破碎或松 动。
02
炸药爆炸产生的冲击波和爆炸气体在岩土中形成冲 击应力波和剪切波，使岩土介质产生破坏。
03
炸药爆炸产生的爆炸气体膨胀作用将破碎的岩土介 质抛出，形成爆破漏斗。
岩土爆破的历史与发展
01
19世纪中叶，炸药和爆破技术开始应用于采矿和隧道开挖领域 。
利用微震监测技术，实时监测爆破过 程中的振动和破坏情况，提高爆破效 果和安全性。
通过控制炸药爆炸的方向和能量分布 ，实现特定方向的岩土破碎和分离。
岩土爆破工程实践展望
1 2 3
复杂环境下的爆破工程
针对复杂地形、地貌、地质条件下的岩土爆破工 程，研究相应的技术和方法，提高工程安全性和 可靠性。
城市地下空间开发中的爆破工程
确保使用的爆破设备和工具符合安全标准， 并定期进行检查和维护。
应急预案
制定应急预案，以应对可能发生的意外情况 ，包括人员伤亡、设备损坏等。
岩土爆破效果评估
01
02
03
破碎效果评估
根据破碎后的岩土粒径分 布、破碎程度等指标，评 估爆破效果是否达到预期 要求。
经济效益评估
比较不同爆破方案的施工 成本、经济效益等指标， 选择最优方案。
根据岩土性质、爆破条件和爆破 要求，选择合适的炸药类型和规 格，以达到最佳的爆破效果。
岩石爆破理论第一部分精品PPT资料
散热量大于放热量
燃烧
速度放慢
气体热量 排不出， 速度加快
爆炸 爆轰
炸药
炸药
起爆与感度
岩石爆破理论
热能起爆
理论
热能
热感度 机械感度
起爆炸药 所需外能 小，则该 炸药的感
灼热核 理论
机械能
爆轰感度
度高；起 爆炸药所 需外能大
爆炸冲击 能理论
爆炸能
，则该炸 药的感度 低。
光能、超声振动、粒子轰击、高频电磁波 （如手机通话）等也都可激起炸药爆炸。
Hale Waihona Puke 爆破岩石爆破理论有关知识
岩石爆破理论
炸药爆炸后进入岩体过程：
炸药爆炸后进入岩体， 冲击波在岩体内开始传播：
➢ 分为3个作用区：
1.冲击波作用区：在3～7倍药包半径范围内；
2.应力波作用区或压缩应力波作用区；
3.弹性振动区，在岩体中这个区域内，以弹性波 的形式传播，符合虎克定律。
爆破
岩石爆破理论
有关知识
岩石爆破理论
爆破破坏作用理论
➢ ②爆炸气体膨胀压力破坏作用理论：
1966年《岩石爆破现代技术》（瑞典）全面论述
Ø 岩石的破碎是由冲击波和爆炸气体膨胀压力综合 作用的结果。即两种作用形式在爆破的不同阶段 和针对不同岩石所起的作用不同。爆炸冲击波（ 应力波）使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进 一步扩展；随后爆炸气体使这些裂隙贯通、扩大 形成岩块，脱离母岩。
Ø 爆炸冲击波对高阻抗的致密、坚硬岩石作用更大 。
Ø 爆炸气体膨胀压力对低阻抗的软弱岩石的破碎效 果更佳。
爆破破坏作用理论 ➢ ②爆炸气体膨胀压力破坏作用理论：
岩石爆破理论
Ø 基本观点： Ø 该理论从静力学观点出发，认为药包爆炸后，产生大
岩石爆破理论
炸药性能——炸药密度、爆热和爆速
爆轰压力、爆炸压力、爆炸作用时间、能量利用率
炸药爆热、爆温、 爆轰气体体积
7.7.2 岩石特性对爆破作用的影响
• 岩石特性——物理力学性质、动载特性和地 质条件。实际是岩石对应力波传播的影响
• 结构面对应力波传播的影响：加剧了应力波 能量的吸收；改变了应力波的传播方向（反 射、透射）。决定了爆破裂隙的扩展程度。
为了获得较好的爆破效果，应使炸药的波阻抗尽量 接近岩石的波阻抗。
• 岩石中的动应力场
爆炸荷载为动荷载，在爆炸荷载作用下，岩石中引 起的应力 状态表现为动的应力状态。它不仅随时 间变化，而且随距离远近而变化。
最大主应力、最小主应力、剪应力
7.3岩石中的爆炸气体
• 冲击波在前，爆炸气体在后 • 冲击波时间短，爆炸气体作用时间长 • 爆炸气体能量大 • 按准静态分析
爆破理论确立阶段 ：冲击波拉伸破坏理论；爆炸气体膨胀压破坏理论； 冲击波和爆炸气体综合作用理论，爆破过程3阶段论。
爆破理论最新发展阶段 ：裂隙岩体爆破理论；断裂力学和损伤力学引入； 计算机模拟和再现，爆破块度和爆堆形态预测； 新思想和新方法进入爆破理论研究。
岩石爆破理论研究的内容：
• 爆轰波理论的研究
• 应力波分类：
应力波 （传播途径）
体积波
表面波
纵波P波
运动方向一致 压缩波
横波S波
运动方向垂直 剪切波
瑞利波R波
能量大 地震破坏
勒夫波 Q波
按波阵面形状分类：球面波、柱面波、平面波 按介质变形性质分类：弹性波、粘弹性波、塑性波、冲击波
冲击荷载的特征： 承受载荷作用的物体自重非常重要； 在承载体中诱发出的应力是局部性的； 承载体的反应是动态的
爆轰压力、爆炸压力、爆炸作用时间、能量利用率
炸药爆热、爆温、 爆轰气体体积
7.7.2 岩石特性对爆破作用的影响
• 岩石特性——物理力学性质、动载特性和地 质条件。实际是岩石对应力波传播的影响
• 结构面对应力波传播的影响：加剧了应力波 能量的吸收；改变了应力波的传播方向（反 射、透射）。决定了爆破裂隙的扩展程度。
为了获得较好的爆破效果，应使炸药的波阻抗尽量 接近岩石的波阻抗。
• 岩石中的动应力场
爆炸荷载为动荷载，在爆炸荷载作用下，岩石中引 起的应力 状态表现为动的应力状态。它不仅随时 间变化，而且随距离远近而变化。
最大主应力、最小主应力、剪应力
7.3岩石中的爆炸气体
• 冲击波在前，爆炸气体在后 • 冲击波时间短，爆炸气体作用时间长 • 爆炸气体能量大 • 按准静态分析
爆破理论确立阶段 ：冲击波拉伸破坏理论；爆炸气体膨胀压破坏理论； 冲击波和爆炸气体综合作用理论，爆破过程3阶段论。
爆破理论最新发展阶段 ：裂隙岩体爆破理论；断裂力学和损伤力学引入； 计算机模拟和再现，爆破块度和爆堆形态预测； 新思想和新方法进入爆破理论研究。
岩石爆破理论研究的内容：
• 爆轰波理论的研究
• 应力波分类：
应力波 （传播途径）
体积波
表面波
纵波P波
运动方向一致 压缩波
横波S波
运动方向垂直 剪切波
瑞利波R波
能量大 地震破坏
勒夫波 Q波
按波阵面形状分类：球面波、柱面波、平面波 按介质变形性质分类：弹性波、粘弹性波、塑性波、冲击波
冲击荷载的特征： 承受载荷作用的物体自重非常重要； 在承载体中诱发出的应力是局部性的； 承载体的反应是动态的
岩爆PPT课件
0.5＜（σθmax＋σL）/Rc≤0.8(肯定有岩爆) （σθmax＋σL）/Rc＞0.8(有严重岩爆)
12
Russense 判据
• Russense岩爆判别法是根据洞室的最大切向应力σθ与岩 石点荷载强度Is的关系，建立了岩爆烈度关系图。把点荷 载Is换算成岩石的单轴抗压强度Rc ，并根据岩爆烈度关系 图判别是否有无岩爆发生。其判别关系如下：
15
岩体RQD值判据
• 中国学者把岩体的RQD(岩体质量指标)值大 于60%作为岩爆发生时的判据。有资料表 明，σ1/Rc值大部分介于0.2～0.5之间，其 出现频率与总事件数为66%，岩爆发生时 其比值一般大于0.2，其出现频率与总事件 数82%。
16
秦岭隧道判据方法
• 谷明成通过对秦岭隧道的研究提出以下判 据：
6
能量理论
• 20世纪60年代中期，库克等人在总结南非 金矿岩爆研究成果的基础上提出了能量理 论。他们指出：随着采掘范围的不断扩大， 岩爆是由于岩体-围岩系统在其力学平衡状 态破坏时， 系统释放的能量大于岩体本身 破坏所消耗的能量而引起的。这种理论较 好地解释了地震和岩石抛出等动力现象。
7
断裂损伤理论
Rc≥15Rt Wet≥2.0 σθ≥0.3Rc Kv≥0.55
17
谷–陶岩爆判据
σ1＞0.15Rc (力学要求) Rc≥15Rt (脆性要求) Kv≥0.55 (完整性要求) Wet≥2.0 (储能要求)
18
岩爆的现场预测方法
• 岩爆预测预报是为岩爆防治工作确定岩爆 发生的时间、地点、烈度等信息。
• 微震(A-E)法 • 微重力法 • 电磁辐射监测预报法 • 地震学预测法
11
Turchaninov 方法(T方法)
12
Russense 判据
• Russense岩爆判别法是根据洞室的最大切向应力σθ与岩 石点荷载强度Is的关系，建立了岩爆烈度关系图。把点荷 载Is换算成岩石的单轴抗压强度Rc ，并根据岩爆烈度关系 图判别是否有无岩爆发生。其判别关系如下：
15
岩体RQD值判据
• 中国学者把岩体的RQD(岩体质量指标)值大 于60%作为岩爆发生时的判据。有资料表 明，σ1/Rc值大部分介于0.2～0.5之间，其 出现频率与总事件数为66%，岩爆发生时 其比值一般大于0.2，其出现频率与总事件 数82%。
16
秦岭隧道判据方法
• 谷明成通过对秦岭隧道的研究提出以下判 据：
6
能量理论
• 20世纪60年代中期，库克等人在总结南非 金矿岩爆研究成果的基础上提出了能量理 论。他们指出：随着采掘范围的不断扩大， 岩爆是由于岩体-围岩系统在其力学平衡状 态破坏时， 系统释放的能量大于岩体本身 破坏所消耗的能量而引起的。这种理论较 好地解释了地震和岩石抛出等动力现象。
7
断裂损伤理论
Rc≥15Rt Wet≥2.0 σθ≥0.3Rc Kv≥0.55
17
谷–陶岩爆判据
σ1＞0.15Rc (力学要求) Rc≥15Rt (脆性要求) Kv≥0.55 (完整性要求) Wet≥2.0 (储能要求)
18
岩爆的现场预测方法
• 岩爆预测预报是为岩爆防治工作确定岩爆 发生的时间、地点、烈度等信息。
• 微震(A-E)法 • 微重力法 • 电磁辐射监测预报法 • 地震学预测法
11
Turchaninov 方法(T方法)
《岩石爆破理论》PPT课件
第五章 岩石爆破理论
主要内容
5.1 岩石爆破破坏基本理论
5.2 单个药包爆破作用
5.3 成组药包爆破时岩石破坏特征
5.4 装药量计算
5.5 影响爆破作用的主要因素
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
1
第一节 岩石爆破破坏基本理论
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。 （W） 爆破漏斗半径：形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。（r ） 爆破漏斗破裂半径：从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。 （R） 爆破漏斗深度：爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。 （H） 爆破漏斗可见深度：爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。 （h ）
15122020精选ppt主要内容5151岩石爆破破坏基本理论岩石爆破破坏基本理论5252单个药包爆破作用单个药包爆破作用5353成组药包爆破时岩石破坏特征成组药包爆破时岩石破坏特征5454装药量计算装药量计算5555影响爆破作用的主要因素影响爆破作用的主要因素15122020精选ppt爆生气体膨胀作用理论爆炸应力波反射拉抻作用理论爆生气体和应力波综合作用理论药包爆炸时产生大量的高温高压气体这些爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周围的岩壁上形成压应力场
相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分析
（a）单个A孔产生的切向伴生拉应力
相邻炮孔应力波相遇叠加
（b）单个B孔产生的切向伴生拉应力 （c）两孔合成的切向伴生拉应力
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
18
应力降低的分析
应力降低的分析图
多排成组药包的齐发爆破效果不好，得不到实际使用。
2020/11/27
主要内容
5.1 岩石爆破破坏基本理论
5.2 单个药包爆破作用
5.3 成组药包爆破时岩石破坏特征
5.4 装药量计算
5.5 影响爆破作用的主要因素
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
1
第一节 岩石爆破破坏基本理论
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。 （W） 爆破漏斗半径：形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。（r ） 爆破漏斗破裂半径：从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。 （R） 爆破漏斗深度：爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。 （H） 爆破漏斗可见深度：爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。 （h ）
15122020精选ppt主要内容5151岩石爆破破坏基本理论岩石爆破破坏基本理论5252单个药包爆破作用单个药包爆破作用5353成组药包爆破时岩石破坏特征成组药包爆破时岩石破坏特征5454装药量计算装药量计算5555影响爆破作用的主要因素影响爆破作用的主要因素15122020精选ppt爆生气体膨胀作用理论爆炸应力波反射拉抻作用理论爆生气体和应力波综合作用理论药包爆炸时产生大量的高温高压气体这些爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周围的岩壁上形成压应力场
相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分析
（a）单个A孔产生的切向伴生拉应力
相邻炮孔应力波相遇叠加
（b）单个B孔产生的切向伴生拉应力 （c）两孔合成的切向伴生拉应力
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
18
应力降低的分析
应力降低的分析图
多排成组药包的齐发爆破效果不好，得不到实际使用。
2020/11/27
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部
情况下的爆破作用叫作爆破的内部
作
用
作用，相当于单个药包在无限介质
中的爆破作用。
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
6
（1）粉碎区（压缩区）
内
（2）裂隙区（破裂区）
（3）震动区
部
作
用
径向压缩引起的切向拉伸
爆破的内部作用 1—径向裂隙 2—环向裂隙 Rc－药包半径；Rp－粉碎区半径；Rc－破裂区半径 径向裂隙和环向裂隙的形成原理
Qb＝kb·W3
2020/11/27
第五章 岩石爆破论
25
2. 集中药包的非标准抛掷爆破
在岩石性质、炸药品种和药包埋置深度都不 变动的情况下，改变标准抛掷爆破的装药量，就 形成了非标准抛掷爆破。当装药量小于标准抛掷 爆破的装药量时，形成的爆破漏斗底圆半径变小， n < 1，为减弱抛掷爆破或松动爆破；当装药量大 于标准抛掷爆破的装药量时，形成的爆破漏斗底 圆半径变大， n > 1，为加强抛掷爆破。
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
2
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
爆轰波冲击和压缩着药包周围的岩壁，在岩壁中激 发形成冲击波并很快衰减为应力波。 此应力波在周围岩 体内形成裂隙的同时向前传播，当应力波传到自由面时， 产生反射拉应力波。当拉应力波的强度超过自由面处岩 石的动态抗拉强度时，从自由面开始向爆源方向产生拉 伸片裂破坏，直至拉伸波的强度低于岩石的动态抗拉强 度处时停止。
破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。 （W） 爆破漏斗半径：形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。（r ） 爆破漏斗破裂半径：从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。 （R） 爆破漏斗深度：爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。 （H） 爆破漏斗可见深度：爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。 （h ）
药包爆炸时，产生大量的高温高压气体，这些 爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周 围的岩壁上，形成压应力场。当岩石的抗拉强度低于 压应力在切向衍生的拉应力时，将产生径向裂隙。
作用于岩壁上的压力引起岩石质点的径向位移， 由于作用力的不等引起径向位移的不等，导致在岩石 中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的抗剪强 度时，岩石就会产生剪切破坏。当爆轰气体的压力足 够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。
第五章 岩石爆破理论
主要内容
5.1 岩石爆破破坏基本理论
5.2 单个药包爆破作用
5.3 成组药包爆破时岩石破坏特征
5.4 装药量计算
5.5 影响爆破作用的主要因素
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
1
第一节 岩石爆破破坏基本理论
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分析
（a）单个A孔产生的切向伴生拉应力
相邻炮孔应力波相遇叠加
（b）单个B孔产生的切向伴生拉应力 （c）两孔合成的切向伴生拉应力
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
18
应力降低的分析
应力降低的分析图
多排成组药包的齐发爆破效果不好，得不到实际使用。
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
19
n>2时(即a>2W)，炮眼间距a过大，两装药各自形成单独的爆破漏斗。 n=2时，两装药各自形成的爆破漏斗刚好相连(假设为标准漏斗)。 2>n>1时，两装药合成一个爆破漏斗，但往往两装药之间底部破碎不够充分。 n=0.8～1时，两装药爆破后合成一个爆破漏斗，底部平坦，此时漏斗体积最大。 n<0.8时，两装药距离过近，大部分能量用于抛掷岩石，漏斗体积反而减小。
应力波作用学说只考虑了拉应力波在自由面的反射 作用，不仅忽视了爆轰气体的作用，而且也忽视了压应 力的作用，对拉应力和压应力的环向作用也未予考虑。 实际上爆破漏斗主要以由里向外的爆破作用为主。
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第五章 岩石爆破理论
3
爆炸应力波反射拉抻作用理论 (爆破的外部作用-----霍金逊效应)
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第五章 岩石爆破理论
26
可见非标准抛掷爆破的装药量是爆破作用指数n 的函数，因此可以把不同爆破作用的装药量用下面的 计算通式来表示：
Q = f(n)·kb·W3
式中：f(n) — 爆破作用指数函数
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第五章 岩石爆破理论
27
对于标准抛掷爆破f(n)＝1.0，减弱抛掷爆 破或松动爆破f(n)< 1，加强抛掷爆破f(n) >1。
5 爆炸气体扩展应力波所产生的裂隙。
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第五章 岩石爆破理论
12
爆破的外部作用，其特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆 坑，称为爆破漏斗。
爆 破 漏 斗
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第五章 岩石爆破理论
13
爆破漏斗的几何要素 自由面：被爆破的介质与空气接触的面，又叫临空面。 最小抵抗线：药包中心距自由面的最短距离。爆破时，最小抵抗线方向的岩石最容易
f(n)具体的函数形式有多种，各派学者的观点不
一，我国工程界应用较为广泛的是前苏联学者鲍列斯 阔夫提出的经验公式：
f(n) = 0.4＋0.6n3 Qp= (0.4＋0.6n3)kbW3
适用于集中药包抛掷爆破装药量的计算
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第五章 岩石爆破理论
28
上式计算加强抛掷爆破的装药量时，结果与实际情况比较接近。但是， 当最小抵抗线W大于25m时，计算出来的装药量偏小，应乘以修正系数
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第五章 岩石爆破理论
30
工程经验表明，ks与kb之间存在着以下关系：
ks＝f(n)·kb ＝
kb
即集中药包松动爆破的单位用药量约为标准抛掷爆破单位用药量的三分之一
到二分之一。松动爆破的装药量公式可以表示为：
Qs= （0.33～0.5）kbW3
1 3
~
12
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第五章 岩石爆破理论
爆破漏斗张开角：爆破漏斗的顶角。（ θ）
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第五章 岩石爆破理论
14
最小抵抗线方向 ——破碎和抛掷、堆积的主导方向。
各种爆破方法的最小抵抗线
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第五章 岩石爆破理论
15
爆破漏斗的基本形式
爆破作用 指数
爆破作用指数n ：它是爆破漏斗半径r和最小抵抗线W的比值，即：
n r W
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第五章 岩石爆破理论
9
（2）反射拉伸波引起径向裂隙的延伸 外 部 作 用
反射拉伸波对径向裂隙的影响
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第五章 岩石爆破理论
10
炸药在岩石中爆破的破坏过程
A
第一阶段
炸药爆 炸后冲击波 径向压缩阶 段.
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B
第二阶段
对应力 波反射引起 自由面处的 岩石片落。
随后，爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎 的岩石，爆轰气体“楔入”在应力波作用下产生 的裂隙中，使之继续向前延伸和进一步张开。当 爆轰气体的压力足够大时，爆轰气体将推动破碎 岩块作径向抛掷运动。
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第五章 岩石爆破理论
5
第二节 单个药包爆破作用
当药包在岩体中的埋置深度很大，
内
其爆破作用达不到自由面时，这种
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第五章 岩石爆破理论
16
a n = 1.0
标准抛掷爆破漏斗
b n > 1.0
加强抛掷爆破漏斗
0.75 < n < 1.0
c
减弱抛掷爆破漏斗 （也称加强松动爆破漏斗）
d
n < 0.75
松动爆破漏斗
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第五章 岩石爆破理论
17
第三节 成组药包爆破时岩石破坏特征
当相邻两药包齐发爆破时，在沿炮孔连心线上的应力得 到加强，而在炮孔连心线中段两侧附近则出现应力降低区。
第五章 岩石爆破理论
22
二、集中药包的药量计算 1.集中药包（concentrated charge）的标准
抛掷爆破:根据体积公式的计算原理，对于采用单 个集中药包进行的标准抛掷爆破，其装药量可按 照下式来计算：
Qb＝kb·V
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第五章 岩石爆破理论
23
Qb＝kb·V
Qb —形成标准抛掷爆破漏斗的装药量，kg； kb —标准抛掷爆破单位用药量系数。单个集中药包 形成标准抛掷爆破漏斗（n=1）时，爆破每1m3岩石或土 壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的质量，简称标准单位用 药量系数。
第五章 岩石爆破理论
21
一、体积公式的计算原理 在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体
积与所用的装药量成正比。这就是体积公式的计算 原理。体积公式的形式为：
Q=k·V 式中： Q — 装药量，kg ;
k — 单位体积岩石的炸药消耗量，kg/m3 ; V — 被爆落的岩石体积，m3 。
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计算装药量时，仍可按体积公式来计算。
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第五章 岩石爆破理论
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Q=kbf(n)W3
r
2
式中：Q----装药量，kg；
W
W----最小抵抗线，m；
1
l2----- 堵塞长度，m； l1----- 装药长度,m。
C
第三阶段
爆炸气体膨胀， 岩石受爆炸气体超 压力的影响，在拉 伸应力和气楔的双 重作用下，径向初 始裂隙迅速扩大。
第五章 岩石爆破理论
11
情况下的爆破作用叫作爆破的内部
作
用
作用，相当于单个药包在无限介质
中的爆破作用。
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第五章 岩石爆破理论
6
（1）粉碎区（压缩区）
内
（2）裂隙区（破裂区）
（3）震动区
部
作
用
径向压缩引起的切向拉伸
爆破的内部作用 1—径向裂隙 2—环向裂隙 Rc－药包半径；Rp－粉碎区半径；Rc－破裂区半径 径向裂隙和环向裂隙的形成原理
Qb＝kb·W3
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第五章 岩石爆破论
25
2. 集中药包的非标准抛掷爆破
在岩石性质、炸药品种和药包埋置深度都不 变动的情况下，改变标准抛掷爆破的装药量，就 形成了非标准抛掷爆破。当装药量小于标准抛掷 爆破的装药量时，形成的爆破漏斗底圆半径变小， n < 1，为减弱抛掷爆破或松动爆破；当装药量大 于标准抛掷爆破的装药量时，形成的爆破漏斗底 圆半径变大， n > 1，为加强抛掷爆破。
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第五章 岩石爆破理论
2
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
爆轰波冲击和压缩着药包周围的岩壁，在岩壁中激 发形成冲击波并很快衰减为应力波。 此应力波在周围岩 体内形成裂隙的同时向前传播，当应力波传到自由面时， 产生反射拉应力波。当拉应力波的强度超过自由面处岩 石的动态抗拉强度时，从自由面开始向爆源方向产生拉 伸片裂破坏，直至拉伸波的强度低于岩石的动态抗拉强 度处时停止。
破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。 （W） 爆破漏斗半径：形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。（r ） 爆破漏斗破裂半径：从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。 （R） 爆破漏斗深度：爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。 （H） 爆破漏斗可见深度：爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。 （h ）
药包爆炸时，产生大量的高温高压气体，这些 爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周 围的岩壁上，形成压应力场。当岩石的抗拉强度低于 压应力在切向衍生的拉应力时，将产生径向裂隙。
作用于岩壁上的压力引起岩石质点的径向位移， 由于作用力的不等引起径向位移的不等，导致在岩石 中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的抗剪强 度时，岩石就会产生剪切破坏。当爆轰气体的压力足 够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。
第五章 岩石爆破理论
主要内容
5.1 岩石爆破破坏基本理论
5.2 单个药包爆破作用
5.3 成组药包爆破时岩石破坏特征
5.4 装药量计算
5.5 影响爆破作用的主要因素
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第五章 岩石爆破理论
1
第一节 岩石爆破破坏基本理论
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分析
（a）单个A孔产生的切向伴生拉应力
相邻炮孔应力波相遇叠加
（b）单个B孔产生的切向伴生拉应力 （c）两孔合成的切向伴生拉应力
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第五章 岩石爆破理论
18
应力降低的分析
应力降低的分析图
多排成组药包的齐发爆破效果不好，得不到实际使用。
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第五章 岩石爆破理论
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n>2时(即a>2W)，炮眼间距a过大，两装药各自形成单独的爆破漏斗。 n=2时，两装药各自形成的爆破漏斗刚好相连(假设为标准漏斗)。 2>n>1时，两装药合成一个爆破漏斗，但往往两装药之间底部破碎不够充分。 n=0.8～1时，两装药爆破后合成一个爆破漏斗，底部平坦，此时漏斗体积最大。 n<0.8时，两装药距离过近，大部分能量用于抛掷岩石，漏斗体积反而减小。
应力波作用学说只考虑了拉应力波在自由面的反射 作用，不仅忽视了爆轰气体的作用，而且也忽视了压应 力的作用，对拉应力和压应力的环向作用也未予考虑。 实际上爆破漏斗主要以由里向外的爆破作用为主。
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3
爆炸应力波反射拉抻作用理论 (爆破的外部作用-----霍金逊效应)
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第五章 岩石爆破理论
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可见非标准抛掷爆破的装药量是爆破作用指数n 的函数，因此可以把不同爆破作用的装药量用下面的 计算通式来表示：
Q = f(n)·kb·W3
式中：f(n) — 爆破作用指数函数
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第五章 岩石爆破理论
27
对于标准抛掷爆破f(n)＝1.0，减弱抛掷爆 破或松动爆破f(n)< 1，加强抛掷爆破f(n) >1。
5 爆炸气体扩展应力波所产生的裂隙。
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第五章 岩石爆破理论
12
爆破的外部作用，其特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆 坑，称为爆破漏斗。
爆 破 漏 斗
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第五章 岩石爆破理论
13
爆破漏斗的几何要素 自由面：被爆破的介质与空气接触的面，又叫临空面。 最小抵抗线：药包中心距自由面的最短距离。爆破时，最小抵抗线方向的岩石最容易
f(n)具体的函数形式有多种，各派学者的观点不
一，我国工程界应用较为广泛的是前苏联学者鲍列斯 阔夫提出的经验公式：
f(n) = 0.4＋0.6n3 Qp= (0.4＋0.6n3)kbW3
适用于集中药包抛掷爆破装药量的计算
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第五章 岩石爆破理论
28
上式计算加强抛掷爆破的装药量时，结果与实际情况比较接近。但是， 当最小抵抗线W大于25m时，计算出来的装药量偏小，应乘以修正系数
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第五章 岩石爆破理论
30
工程经验表明，ks与kb之间存在着以下关系：
ks＝f(n)·kb ＝
kb
即集中药包松动爆破的单位用药量约为标准抛掷爆破单位用药量的三分之一
到二分之一。松动爆破的装药量公式可以表示为：
Qs= （0.33～0.5）kbW3
1 3
~
12
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
爆破漏斗张开角：爆破漏斗的顶角。（ θ）
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第五章 岩石爆破理论
14
最小抵抗线方向 ——破碎和抛掷、堆积的主导方向。
各种爆破方法的最小抵抗线
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第五章 岩石爆破理论
15
爆破漏斗的基本形式
爆破作用 指数
爆破作用指数n ：它是爆破漏斗半径r和最小抵抗线W的比值，即：
n r W
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第五章 岩石爆破理论
9
（2）反射拉伸波引起径向裂隙的延伸 外 部 作 用
反射拉伸波对径向裂隙的影响
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第五章 岩石爆破理论
10
炸药在岩石中爆破的破坏过程
A
第一阶段
炸药爆 炸后冲击波 径向压缩阶 段.
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B
第二阶段
对应力 波反射引起 自由面处的 岩石片落。
随后，爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎 的岩石，爆轰气体“楔入”在应力波作用下产生 的裂隙中，使之继续向前延伸和进一步张开。当 爆轰气体的压力足够大时，爆轰气体将推动破碎 岩块作径向抛掷运动。
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第五章 岩石爆破理论
5
第二节 单个药包爆破作用
当药包在岩体中的埋置深度很大，
内
其爆破作用达不到自由面时，这种
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第五章 岩石爆破理论
16
a n = 1.0
标准抛掷爆破漏斗
b n > 1.0
加强抛掷爆破漏斗
0.75 < n < 1.0
c
减弱抛掷爆破漏斗 （也称加强松动爆破漏斗）
d
n < 0.75
松动爆破漏斗
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17
第三节 成组药包爆破时岩石破坏特征
当相邻两药包齐发爆破时，在沿炮孔连心线上的应力得 到加强，而在炮孔连心线中段两侧附近则出现应力降低区。
第五章 岩石爆破理论
22
二、集中药包的药量计算 1.集中药包（concentrated charge）的标准
抛掷爆破:根据体积公式的计算原理，对于采用单 个集中药包进行的标准抛掷爆破，其装药量可按 照下式来计算：
Qb＝kb·V
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23
Qb＝kb·V
Qb —形成标准抛掷爆破漏斗的装药量，kg； kb —标准抛掷爆破单位用药量系数。单个集中药包 形成标准抛掷爆破漏斗（n=1）时，爆破每1m3岩石或土 壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的质量，简称标准单位用 药量系数。
第五章 岩石爆破理论
21
一、体积公式的计算原理 在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体
积与所用的装药量成正比。这就是体积公式的计算 原理。体积公式的形式为：
Q=k·V 式中： Q — 装药量，kg ;
k — 单位体积岩石的炸药消耗量，kg/m3 ; V — 被爆落的岩石体积，m3 。
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计算装药量时，仍可按体积公式来计算。
2020/11/27
第五章 岩石爆破理论
34
Q=kbf(n)W3
r
2
式中：Q----装药量，kg；
W
W----最小抵抗线，m；
1
l2----- 堵塞长度，m； l1----- 装药长度,m。
C
第三阶段
爆炸气体膨胀， 岩石受爆炸气体超 压力的影响，在拉 伸应力和气楔的双 重作用下，径向初 始裂隙迅速扩大。
第五章 岩石爆破理论
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