爆破应力波和地震波
爆破地震效应.
首先要利用经验公式初步估算爆破振动强度， 然后参照目前常用的爆破破坏判据，判断爆破振 动效应的大小。一般都要先进行小规模的爆破试 验，通过实地测试爆破振动强度的资料，求得符 合该爆破条件下的K、α 值，再用来作为进行爆破 设计的参数。
3.2爆破地震波的测试 爆破地震波测试的实质就是测量爆破地震动 下介质质点的振动规律。实际上只需要测量到爆 破地震动时介质质点的振动位移、速度、和加速 度的时间历程曲线（振动波形图）。通过分析计 算即可得到表征地震波特性的基本参量、幅值、 持续时间、主频率及频谱。
四、爆破地震预防措施
1.限制一次爆破的最大用药量；
2.选用低威力、低爆速的炸药；
3.改变装药结构可降低爆破震动； 4.采用毫秒爆破技术，限制最大一段的装药量； 5.采用预裂爆破技术；或在爆源与需要保护的建 （构）筑物之间开挖减震沟槽。
国内外对爆破地震效应进行了大量的研究。主
要研究的问题可以归纳为两个方面：
（1）爆破地震波的特征及传播规律； （2）爆破地震波对建筑物的影响。 为解决这一问题，一方面是加强对各种爆破条 件下爆破地震波的特性分析和对建构筑物危害的
现象和破坏爆破地震波 的特征参数、结构的动力响应及结构动力特性参 数的测试。以宏观调查资料以及爆破振动测试数 据为依据，确定爆破地震波的特性、传播规律以 及爆破地震波与建筑物动力响应关系。因此，爆 破振动测试是研究爆破地震效应的基本手段和方 法。
1 1 3
实际工程中，主要通过求算齐发爆破允许的最 大装药量，或延期爆破中最大段的允许装药量 来满足安全需要。
10/8/2018 14
三.地震效应测试
3.1爆破地震效应测试目的 了解和掌握爆破地震波的特征、传播规律以及 对建筑物的影响、破坏机理等，以防止和减少对 建筑物的破坏，达到最有效地控制爆破地震波危 害的目的.
爆破工程名词解释
名词解释1. 岩石坚固性及坚固性系数岩石坚固性：岩石抵抗任何外力造成其破坏的能力，或岩石破碎的难易程度。
坚固性系数：岩石坚固性在量的方面用坚固性系数f（无量纲量）表示，其值计算方法f=Rc/10，Rc 为岩石的单轴抗压强度（MPa）。
2. 装药最小抵抗线和临界抵抗线装药最小抵抗线：装药中心到自由面的垂直距离。
装药临界抵抗线：当装药处在此抵抗线时，自由面上刚好显现爆破迹象，大于此值，则看不到，小于此值，爆破现象显现。
3. 炸药的爆力和猛度炸药爆力：炸药爆炸后爆生气体膨胀做功的能力，体现了炸药的静作用。
炸药猛度：炸药爆炸后冲击波和应力波作用强度，体现了炸药的动作用。
4. 毫秒延期电雷管毫秒延期电雷管：通电后以毫秒量级间隔时间延迟爆炸的电雷管。
5. 爆轰波和爆速爆轰波：炸药体内传播的伴随有化学反应的冲击波。
爆速：爆轰波在炸药体内传播的速度。
6. 爆破作用指数爆破作用指数：爆破漏斗半径与装药最小抵抗线的比值。
7. 不耦合装药系数不耦合装药系数：炮孔直径与装药直径的比值，此系数值大于等于1，等于1 时为耦合装药。
8. 水压爆破水压爆破：在容器状构筑物中注满水，将药包悬挂于水中适当位置，起爆后，利用水的不可压缩性将炸药爆炸时产生的压力传递给构筑物壁面，使之均匀受压而破碎。
9. 定向倒塌爆破定向倒塌爆破：使爆破的建筑物按设计方向倒塌和堆积的爆破方法。
10. 煤矿许用炸药煤矿许用炸药：允许使用在有沼气的工作面或矿井的炸药，这种炸药中加有消焰剂（食盐），用以吸收炸药爆炸释放的热量，降低爆温和抑制沼气的爆炸反应。
11. 预裂爆破预裂爆破：在主爆区爆破之前，沿开挖边界钻一排密集炮孔，少量装药，不耦合装药结构，齐发起爆，爆破后形成一条贯穿裂缝。
在此预裂缝的屏蔽和保护下（预裂缝能反射应力波和地震波，减少对保护区岩体的破坏）进行主爆区爆破。
使之获得较为平整的开挖面。
12. 聚能爆破效应聚能爆破效应：利用爆轰产物运动方向与装药表面垂直或大体垂直的规律，做成特殊形状的装药，就能使爆轰产物聚集起来朝着一定方向运动，提高能流密度，增强爆破效应，此种现象称为聚能爆破效应。
浅谈减少中深孔爆破地震波对周边的影响
浅谈减少中深孔爆破地震波对周边的影响本文对如何减少中深孔爆破地震波对周边的影响进行分析。
首先对爆破振动与爆破地震波的传播进行探讨，并对降震措施进行了详细的分析。
标签中深孔爆破；降震措施1、概述某石灰石矿山是为某公司两条日产5000 吨熟料生产线提供优质石灰质原料的矿山。
矿区分南、北两个采区，目前主要开采北采区，北采区离民宅最近距离约300 米。
本矿山采用露天开采方式，自上而下水平分层法开采。
穿孔用KQGS-150 潜孔钻机穿孔，钻孔直径均为165 毫米，中深孔爆破，台阶高度初期为20m正常为15m，爆破采用非电塑料导爆管毫秒雷管分段起爆，主要采用硝铵炸药爆破。
随着水泥产销量的不断增加，石灰石需求量由年产167 万吨增至480 万吨。
因此，为减小爆破震动，保证居民的生活稳定，同时，不影响采矿强度和矿山中长期生产计划，我单位优化爆破参数，引进新型爆破器材，采取各种减震控制技术进行降震，达到预期的爆破效果，确保炸药单耗下降和生产秩序的正常。
2、爆破振动与爆破地震波的传播2.1 爆破振动及爆破地震波的形成。
由岩石爆破机理知，岩石爆破是一个炸药能量释放、传递和作功的过程，这个过程非常短暂，只有几十微秒。
在这个短暂的时间中，炸药包在岩石中爆炸，爆轰作用形成的应力波由药包中心向周围传播，先是使邻近药包周围的岩石产生压碎圈和破裂圈，这是我们所希望得到的爆炸的有用功。
而当应力波通过破裂圈后，由于它的强度急速衰减，再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生弹性振动，并以弹性波的形式向外传播，这种弹性波又叫地震波。
爆破地震波传播到地表，将会引起地表振动，即为爆破振动。
由此引起的地面以及地面上的物体产生颠簸和摇晃的现象及后果叫地震效应。
爆破振动的发生、传播，虽然时间很短，但不加控制，带来的危害很大。
2.2 爆破地震波的特点。
爆破地震波具有较复杂的波形，但整个波动过程大致分为三个部分，（1）初震相；（2）主震相；（3）余震相。
爆破应力波和地震波
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地震工程
03
地震波在地震工程中被用于研究地震对建筑物的影响，以设计
出更抗震的建筑结构。
案例分析
工程背景介绍
某大型水利工程需要进行爆破施工， 同时需要考虑地震波对工程的影响。
爆破应力波影响评估
评估爆破施工产生的应力波对周围环 境的影响，包括对周围建筑物的安全 影响、对地下水的影响等。
衰减特性
随着传播距离的增加，应力波的强度逐渐衰减， 能量逐渐分散。
3
折射与反射
当应力波遇到不同介质分界面时，会发生折射和 反射现象。
爆破应力波对周围环境的影响
介质破坏
爆破应力波对周围介质产生压力作用，可能导致介质 的破裂、破碎或振动。
振动效应
爆破产生的振动可能对周围建筑物、设施等造成破坏 或影响。
爆破应力波和地震波
目 录
• 引言 • 爆破应力波的基本原理 • 地震波的基本原理 • 爆破应力波与地震波的相似性和差异性 • 工程应用与案例分析 • 结论与展望
01 引言
主题简介
爆破应力波
指在炸药爆炸过程中，爆炸能量 以应力波的形式向周围介质传播 的现象。
地震波
由于地球内部岩层断裂、地壳运 动等原因产生的振动波，能够引 起地表和建筑物振动。
04 爆破应力波与地震波的相 似性和差异性
相似性分析
传播方式
两种波都通过介质传播，即通过岩石、土壤等固体物质传播。
影响因素
传播速度受介质密度、弹性模量等物理性质影响。
破坏作用
爆破地震波及防护探析
爆破地震波及防护探析1、引言爆破地震波是爆炸能量引起爆区周围介质点相继沿其平衡位置发生振动而形成的地震波。
尽管爆破地震波波压低、速度慢，其传播能量仅为爆炸总能量的很少部分，但由其所致周围建（构）筑物的毁伤效果却不容忽视，特别是其低频部分能量引起建（构）筑物所产生的共振，对建（构）筑物能产生致命的毁伤。
目前对于爆破地震波的研究主要是在防护方面，目的是为了减小在工程实践中爆破地震的危害。
炸药爆炸释放出来的能量以两种形式表现出来，一种是冲击波，另一种是爆炸气体。
随着传播距离的增大，冲击波衰减为应力波和地震波，地震波引气的（近地表）地面振动称为地震动。
当这种震动达到一定强度是，就会对爆区周围的建筑物造成一定的破坏。
因此，很多爆破工作者正在进行不断地试验和研究，寻求有效地控制爆破震动的方法。
2 爆破地震波特性研究2.1 爆破地震波的形成及分类当炸药在岩体中爆炸时，一部分能量使炸药周围的介质引起扰动，并以波的形式向外传播。
在爆破近区、中区传播的依次是冲击波、应力波，地震波由应力波在传播远区到达界面产生反射和折射叠加而形成，它包括在介质内部传播的体波和沿分层岩石层面传播的面波。
体波具有周期短、振幅小、衰减快的特点；面波特点是周期长、振幅大、传播速度慢、衰减慢和携带的能量大。
体积波特别是其中的P波能使岩石产生压缩和拉伸变形，它是爆破时造成岩石破裂的主要原因，其在爆破近区起主要作用；表面波特别是其中的R波，由于它的频率低、衰减慢、携带较多的能量，是造成地震破坏的主要原因，其在爆破远区起主要作用。
2.2 爆破地震波的传播特性及影响因素由于爆源的复杂性，传播介质的物理力学特性和地形地貌的多变性，使得爆破地震波具有随时间作复杂变化的随机不可重复的特性。
不同条件下的爆破所产生的震动波形是明显区别的，不但在震动幅值上变化复杂，而且波的频率和持续时间也与震源特性、爆心距、爆破规模和介质的不同显出明显的差异性。
文献[2]指出爆破地震波富含各种频率成份，具有瞬态性、随机性和危害性的特征。
爆破有害效应
全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材（2003年6月气象出版社发行）第六章爆破有害效应爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下；空气或水中)、个别飞石、毒气或噪音等。
这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱，但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。
第一节爆破地震波当炸药包在岩石中爆炸时，邻近药包周围的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。
当应力波通过破碎圈后，由于应力波的强度迅速衰减，它再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生扰动，这种扰动以地震波的形式往外传播，形成地动波。
引起岩石震动的部分能量，占炸药爆炸时释放总能量的小部分，在岩石中约占2％～6％，在土中约占2％～3％，湿土中约占5％～6％。
爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。
为了衡量爆破震动的强度，目前国内外用震速作为判别标准。
当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。
通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。
爆破引起的地震波速度通常采用下述的经验公式计算：式中：Q——炸药量，kg；齐发爆破取总药量，秒差爆破取最大一段的药量；R——从爆源中心到被保护物的距离，m；K、a——系数，通过试验确定，也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。
目前，我国对各种建、构筑物所允许的安全震动速度规定如下：(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm／s；(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2～3cm／s；(3)钢筋混凝土框架房屋和修健良好的木房为5．0cm／s；(4)水工隧洞为10cm／s；(5)地下巷道：岩石不稳定但有良好的支护为10cm／s；岩石中等稳定有良好的支护为20cm／s；岩石坚硬稳定，无支护为30cm／s。
露天矿爆破工程第4章
02
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孔隙度越小，承受压力越高， 越难以压缩——易产生脆 性破坏。如大理岩、花岗岩 等。
03
单击此处添加小标题
孔隙度越大，变形模量越大， 在高压下越容易压缩变形。 如砂岩、石灰岩等。
04
单击此处添加小标题
对破碎弹脆性坚硬岩石，适 合采用猛度大的炸药,如 TNT等。
05
单击此处添加小标题
对破碎弹塑性岩石，适合采 用产气量较大的炸药，如硝 铵类炸药等。
一、岩石的物理力 学性质
”
01 单 击 此 处 添 加 小 标 题
岩石在不同应变率 作用下的应力应变
03 单 击 此 处 添 加 小 标 题
、低变形率(ε)时的 岩石力学特性
05 单 击 此 处 添 加 小 标 题
(应变率)
02 单 击 此 处 添 加 小 标 题
f值
最坚固 最坚固、细致和有韧性的石英岩、玄武岩及其他各种特别坚固岩石
20
很坚固
坚固
坚固 较坚固 较坚固 中等 中等
较软弱
很坚固花岗岩、石英斑岩、硅质片岩、较坚固的石英岩．最坚固的砂岩和 15
石灰岩
致密花岗岩、很坚固砂岩和石灰岩、石英质矿脉、坚固的砾岩及坚固的铁 10
矿石
坚固的石灰岩、砂岩、大理岩、不坚固的花岗岩、黄铁矿
松动爆破漏斗(n<0.75) ——碎石堆在原处(电
铲原地采装)
减弱抛掷爆破漏斗(0.75<n<1) —— 降段 标准抛掷爆破漏斗(n=1) ——埋沟
Q 加k强V抛掷漏斗(n>1)——平山头
第五节 岩石的坚固性与可爆性
01
岩石坚固性和分级
02
普氏岩石分级
爆破振动速度
概述爆破时通过炸药能量的释放，使炮孔周围介质破碎，同时由于爆破应力波作用又使远处介质产生剪应力和拉应力，使介质产生裂隙；剩余的一部分能量以波的形式传播到地面，引起地面质点的振动，形成爆破地震。
地面与地下工程结构均受爆破地震的影响，在爆破工程设计时需根据实际情况进行爆破地震强度的检算。
近年来，爆破拆除工程日益增多，为了不致损伤破坏爆体周围的建筑与设备，严格控制爆破振动是极为重要的。
因此，在控制爆破设计中，同样需要进行爆破强度的检算。
爆破地震与自然地震爆破地震与自然地震有相似之处，即二者都是急剧释放能量，并以波动的形式向外传播，从而引起介质的质点振动，产生地震效应。
但爆破地震还有以下特点：一、爆破地震的震源能量小，影响范围小；二、持续时间短，爆破地震一般在0.1～0.2 S左右，而自然地震持续时间长，一般在10～40 S左右；三、爆破地震振动频率高，而自然地震一般是低频振动；四、可以控制爆破震源大小及作用方向；五、通过改变爆破技术可以调节振动强度。
虽然在同一地点的两种地震波参数相同，但爆破地震对该处建筑的影响和破坏程度要比自然地震轻。
因此，对于爆破地震问题不应按自然地震的计算方法来处理。
爆破振动速度爆破所引起的地面振动与天然地震一样，是一个非常复杂的随机变量。
它是以波的形式传播的，其振幅、周期和频率都随时间而变化。
振动的物理量一般用质点的振速、加速度、位移和振动频率等表示。
用振动的哪些物理量作为衡量爆破地震效应强度的判据，在不同的工程实践中，各有侧重。
目前，国内外多采用地面质点的振动速度作为衡量爆破地震效应强度的判据。
这是因为：一、它可以使爆破振动的烈度与自然地震烈度相互参照；二、目前采用的速度传感器及二次仪表比较普遍，标定与信号检测较容易。
三、便于换算与结构破坏判据相关的参数。
爆破振动速度的计算岩石介质的振动矢量是由相互垂直的三个方向的矢量和求得的。
一般用垂直振动速度作为判据。
在理论的推导上，由于爆破振速的大小与炸药量、距离、地形、爆破方法等有关，推导出的公式（经验公式）较多，目前使用较多的是由相似理论量纲分析的结果，给出按药量立方根比例推算的方法决定函数关系（萨道夫斯基提出的经验公式）v=k(Q^(1/3)/R)^α式（1）式中：V为爆破产生的振动速度（cm/s）；K为介质系数；α为衰减系数；Q为最大一段装药量（kg）；R为测点与爆心的距离（m）。
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超动态测试
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7）应变砖的埋没 将应变砖放入钻好的孔中，用环氧胶泥回填， 回填过程中要注意保护导线，并要严格控制好 角度。
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3.测量过程的几个问题
1)导线 现场测试，应变砖往往要埋置岩体很深的位 置，爆破时冲击波有可能同时作用于应变砖及导线， 导线受到应力波的作用将会引起虚假信号。为了防止 这种现象。可在导线上加一橡胶管或小型钢管，使导 线有一缓冲层。应变片中引线校多，必须合理布线， 避免形成引线集中成束而出现空隙，破坏介质的连续 性，影响应力波传递，造成应变砖受力不均。尤其三 维应变测试时，这一问题更加突出。引线和导线接头， 必须采取防潮措施，简易又可靠的办法是用绝缘胶布 包好后，涂上“502”胶或“914”胶。
变砖制作成高径比为5～20的圆柱体，最常用的高径比
是10。
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5）应变砖的制作 •根据介质的特征阻抗，将环氧树脂、二丁脂、乙二胺按 比例配制，再按级配比将金刚砂、水泥、石英粉一起倒 入环氧树脂中，进行搅拌，使骨料均匀，制成环氧胶泥。 然后将这种胶泥注入模具中。
•浇注之前，先在模具内涂上一层脱模剂。浇注时一定要
电 阻 应 变 仪 或 动 态 电 阻 应 变 传 感 器 应 变 仪
动 态 测 试 分 析 仪 器
计 算 机
1)应变计的选择 选择应变计应着重考虑应变计的频率响应特性。影响 应变计频率响应的主要因素是应变计的栅长和应变波 在被测物材料中的传播速度。
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选择应变计的栅长
设应变计的栅长为L，应变波波长为 ，测量相对误
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爆破应力波与爆破地震波 参数测量
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一、应力波参数测量
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测量内容：
➢爆炸应力波的传播规律； ➢构筑物在爆炸荷载作用下的受力状况； ➢岩体爆破应力波的压力测量； ➢动态应变测量。
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1.动态应变测试
动态应变测量及分析系统方框图
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定控制在30°C左右为好。石英砂，石英粉要事先烘干才
能配制。
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6）应变砖试验 •应变砖在使用前，必须对其进行标定，也就是看它能 否适应于冲击动载荷测量，首先必须满足动载荷作用 下岩体的各种动态响应，脉冲作用时间、脉冲上升时 间、弹性线性范围和变形的均匀性等要求。因此，实 测前必须对应变砖进行冲击试验和静力试验。 冲击试验是将应变砖放在冲击振动台上进行冲击，记 录其应变波形。如果其应变波形的脉冲上升时间和形 状与冲击台的冲击特性相符，则说明该应变砖的动态 性质能反应岩体的动态特性。 静力试验一般可在压力机上进行。用压力计进行监视， 其目的是检验应变砖测量数据的可靠性和变形的均匀 性。
差为 。当
L
1 10
时，
1.62；当
L
1 20
时 0.52
应变计栅长与应变波波长之比愈小，相对误差愈小。
当选用的应变计栅长为被测应变波波长的1/20～1/10时，
测量误差将小于2％。
频率响应
一定栅长的应变计，动态应变的最高频率与应变波在
被测物材料中的传播速度有关，即
v f
。若取 L 1
20
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4）应变砖尺寸 确定原则： (1)应变砖的几何形状一般采用长方体或圆柱体，这要
根据测试方法及埋没地点的要求来确定。
(2) 应变砖的高度必须远小于应变波波长。
(3) 应变砖材料的弹性模量与被测物介质的弹性模量不 可能达到完全一致，这将使应变砖埋设处的介质产生应 力集中。为减小应力集中所带来的测量误差，一般把应
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3）记录分析仪器的选择 目前动态应变测试中选用的记录仪器比以前先 进的多，国内有许多厂家生产此类仪器。选用 记录分析仪器，除考虑频率响应外，还须考虑 测试环境。
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2.测试方法
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1）表面应变测量
进行岩石表面爆破动应变测量时，只需将应变计直接贴
振捣，防止有气泡。24小时后即可拆模，养护28天后便
可使用。
•使用前将应变砖用丙酮洗净，然后按测试的需要，贴上
选好的电阻应变片。贴片时要确立坐标系，使各电阻应
变片位置准确。不同平面，不同角度的应变片采用不同
颜色的引线，以免混淆，应变砖一般粘贴几组应变片，
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5）应变砖的制作 •角度为0°，45°，90°，135°。或按一定的应变花布片。
于所测物体的表面即可。
2）内部测量方法
A. 从钻孔中取回岩芯进行加工处理成岩块，在岩块上贴
上应变计，然后再回填于岩体中；
B . 模拟岩石的物理力学性质，制作应变砖，然后回填到
所测岩体中。这种方法的优点是应变砖的材料可以进行人
工调配，应变计的防潮性能比较好，绝缘电阻可以保证在
500MΩ以上。关键是应变砖的设计制作和埋设。
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3）应变砖材料的选择 匹配 如果应变砖的弹性模量、泊松比和膨胀系数等物 理力学性质均与被测物相同，即达到完全匹配时，应 变测量中应变砖所感受到的应力就与被测物介质应力 相同，实际中这是很难满足的。 在介质中传播的应力波通常都以介质的声波阻抗作为 特征阻抗，所以原则上要术应变砖材料的容重和声速 与被测岩体介质的容重和声速甚本接近。 材料 制作应变砖时，一股以环氧树脂为主体并掺入 适量的填料配制而成。 环氧树脂的性能特点是机械强度较高、防水与绝缘性 能也较好，而其塑性大，弹性模量低，需要掺入弹性 模量较高、线膨胀系数较低的填料来改善其性能，如 石英粉、石英砂和重晶石粉等
则可测的动态应变的最高频率为：
f
பைடு நூலகம்
0.05 v
L
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2）应变仪的选择
应变仪的主要组成 同步触发部分 信号转换及放大部分 应变标定部分。 选择考虑的内容 •工作频率 主要根据被测应变梯度 •测量范围 应变范围 •仪器的线数或通道 根据需测点数来确定 •精度 按工程测量的要求来确定
•应变片粘贴及引线焊好后，再用环氧胶泥做成圆形包体。
环氧胶泥既是受力的变形体，又是防潮材料，其防潮性
能是较好的。
•在应变砖制做过程中，要控制好温度，保证其密实度。
温度过高，会产生气泡，造成内部出现空隙，温度过低
环氧树胎固化不好，掺石英砂，石英粉后会出现捣固不
实，长久不能凝固，影响密实度和整体。一般将温度稳