爆炸应力波(综合教育)
第六章岩石爆破理论第一节爆炸应力波共32页
σr=σi，σt=2σi，反射应力＝入射应力，透射应力＝2倍的入射应力，（入 射波为压缩波，反射波也为压缩波，没有透射波）
Er= Ei，Et=0，能量全反射，而没有透射 相当于向刚体入射 ，或者从空气中向岩石入射 。
第一节 岩石中的爆炸应力波
④ K≠0，1，∞ 0<K<1时，ρ1cp1>ρ2cp2。相当于由硬岩向软岩入射。 σr与σi反号，即有反射波，为拉伸波 , σt与σi同号且σt<σi，也有透
对于抗压强度又分为三向抗压，双向和单向。 R压3>R压2>R压1 2 ．由于岩石的结构构造不同，各向异性，岩石的强度也呈各向
异性，如层状岩石，R||<R⊥ 3．随着加载速度的增加，强度增加 ，R动>R静
第一节 岩石中的爆炸应力波
四、岩石的硬度 岩石表面抵抗工具侵入的能力叫做岩石的硬度。 岩石的硬度又分为静压入硬度和冲击压入硬度。
对于某一点而言（，，v）＝f(t) 对于某时刻（，，v）＝f(x，y，z)
即岩石的应力状态（，，v）即是坐标的函数，
又是时间的函数 岩石的应力在岩体中的分布叫做岩石的应力场
第一节 岩石中的爆炸应力波
由炸药的爆炸作用而引起的冲击载荷称为爆炸载 荷；
由爆炸载荷的作用，在固体介质中引起的应力状 态参数的改变的传播――称之为爆炸应力波。
r
2cp2 2cp2
1c1 1c1
i
t
22cp2 2cp2 1c1
i
令： 2c p2 K 1c p1
则有： r K 1 i K 1
t 2K i K 1
第一节 岩石中的爆炸应力波
通过推导，还可以得出入射波所携带的能量与反射波及 透射波所携带的能量之间的关系：
爆破应力波和地震波
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
确保其安全运行。
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
露天矿爆破工程第4章
02
单击此处添加小标题
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
爆炸应力波在各向同性损伤岩石中的衰减规律研究
第21卷 第1期爆炸与冲击V ol.21,N o.1 2001年1月EXP LOSI ON AND SH OCK W AVES Jan.,2001 文章编号:100121455(2001)0120076205爆炸应力波在各向同性损伤岩石中的衰减规律研究崔新壮1,李卫民2,段祝平1,陈士海3(11中国科学院力学研究所,北京 100080; 21山东省建设建工集团二公司,山东济南 250014;31山东科技大学,山东泰安 271019) 摘要:通过对一维应力波在H opkins on压杆之间的试件内的衰减及折反射关系分析,导出了衰减率的表达式,然后对含损伤的岩石试件进行冲击实验,得到了衰减率与初始损伤的关系式,从而提供了一种测定衰减率的实验方法。
通过应力等效模拟,得到了球面与柱面爆炸应力波的衰减规律。
关键词:爆炸应力波;损伤;衰减;H opkins on压杆中图分类号:O34615 文献标识码:AΞ1 引 言天然岩体中含有大量的裂隙、节理等缺陷,损伤力学引入后,它们的尺寸、数目都可以用损伤来定量描述。
在工程爆破中,我们发现这些缺陷对应力波有很大的衰减作用。
研究爆炸应力波的衰减对研究动态应力场、损伤场及应力波防护工程的建设都有重要意义。
目前,在工程爆破中普遍采用的衰减公式是p=p0/ rα( r=r/r0,其中r0为药包半径,r为应力波与爆源的距离,α=2±ν/(1-ν)为衰减指数,其中ν为岩石的泊松比,p0为爆源处峰值压力)。
如果岩体所含初始损伤是各向同性的,则由损伤力学可知,该岩体的泊松比将等于不含任何损伤的岩体的泊松比,也就是说爆炸应力波在两种岩体中的衰减指数是一样的。
但这与实践相矛盾,因此应当探索更能反映实际情况的衰减公式。
通过实验,我们得到了平面一维应力波在损伤岩体中的衰减公式,经过应力等效模拟,推广到了球面与柱面波情形,理论上得到了柱面与球面爆炸应力波的衰减公式。
2 实 验211 实验设计实验用的装置有H opkins on压杆及声波测试仪,应变片分别贴在输入杆与输出杆的中间位置。
爆炸应力波传播规律与TSP基本原理分析
［６］佘林辉．浅谈ＴＳＰ探测实践中的一些经验与见解［Ｊ］． 西部探矿工程，２００７（３）：１２７．１２９．
［７］李忠，黄成麟．增加ＴＳＰ超前预报探测系统探测距 离的技术探讨［Ｊ］．铁路航测，２００１（１）：２０－２３．
［８］ 薛诩国，李术才．ＴＳＰ２０３超前预报系统探测岩溶隧道 的应用研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００７，３（７）：
关键词：爆炸；应力波；＂ＩＳＰ；爆破设计
中图分类号：０３８２
文献标识码：Ａ
文章编号： １００１－４８７Ｘ（２０１０）０２—００３２一０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ
Ｓｔｒｅｓｓ Ｗａｖｅ ａｎｄ Ｂａｓｉｃ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＴＳＰ
３ ＴＳＰ测试爆破设计与测试结果分析
１）ＴＳＰ测试现场爆破设计
图３为ＴＳＰ测试现场探测布置示意图。在隧道 出边墙距地面约１．０ ｍ高的水平线上，按间距约１．０ ｒｎ、孔深约１．５０ ｍ、孔径３５—３８ ｍｍ、下倾１５０一２００ 的标准钻２４个炮孔，最后１个炮孔距掌子面约５０ ｍ。１只传感器布置在边墙距第１个炮孔约１５．０ ｍ 的位置，安装传感器的接收孔深约２．０ ｒｌｌ、孔径４２— ４５ ｍｍ、上倾５０。１００。
①平面波波动方程 由（１）式分别对ｔ和ｘ求二阶偏微分，得到
） 盎Ｏｔ２＝一Ａｔ０２ ｃｏｓ 、 ０，
壹＝一Ａ
２
Ｃ
ｃｏｓ∞一＼（ｔ一墨Ｃ），
比较上列２式，即得
盎ＯＸ２＝两１Ｃ２
０２：ｒ＿ ａｔ２
（２） 、
式（２）所反映的是平面波的共同特征，统称为
平面波波动方程，可以证明，在三维空间中传播的一
爆破应力波和地震波
超动态测试
西安科技大学建工学院
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。
搞活搞好
13
超动态测试
西安科技大学建工学院
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，
率越低。
搞活搞好
22
超动态测试
西安科技大学建工学院
（2）传感器及系统的标定
标定系统可以在振动台上进行。 标定内容 灵敏度；频响特性；线性度。 压电式加速度传感器，其灵敏度和传感器的电容值，所 用的电缆的电容值，标定时所用的阻抗变换器的输入电 容值有关。标定时必须注明。如果测试时发生变化，则 必须对灵敏度进行修正 C C2 / （3.3） Kq Kq 1
搞活搞好 9
超动态测试
西安科技大学建工学院
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 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 10 搞活搞好 颜色的引线，以免混淆，应变砖一般粘贴几组应变片，
超动态测试
爆破工程技术人员考试题(中级)
爆破工程技术人员考试题（中级）一、简答题（共25小题，每小题2分，共50分）1、安全导爆索与普通导爆索的差异是什么？正确答案：答：普通导爆索能直接引起爆炸药。
但是这种导爆索在爆轰过程中，产生强烈的火焰，所以只能用于露天爆爆破和没有瓦斯或矿尘爆炸危险的井下爆破作业。
安全导爆索专供有瓦斯或矿尘爆炸危险的井下爆破作业使用。
安全部导爆索与普通导爆索结构上相似。
所不同的是药芯中火缠包层中多加了适量的消焰剂通常是氯化钠），使安全导爆索爆轰过程中产生的火焰小、温度低，温度较低，不会引爆瓦斯或矿尘。
2、什么电源可以作为电爆网路起爆电源？对有煤尘（含矿尘）和气体爆炸危险的矿井的起爆电源有什么特殊规定？正确答案：答：一般情况下可以采用动力电、照明电和经鉴定合格的起爆器作为电爆网路的起爆电源。
有煤尘（含矿尘）和气体爆炸危险的矿井采用电力起爆时，只准使用防爆型起爆器作为起爆电源。
3、对测量电雷管和电爆破网络电阻的电表应有哪些要求？正确答案：答：为测量电雷管和电爆网络电阻而专门设计制造的专用电桥、欧姆表和导通器，按照《爆破安全规程》的要求，应满足下述条件：（1）输出电流必须小于30mA;(2)外壳对地绝缘良好，不会将外来电引入爆破网；（3）防潮性好，不会因内部受潮漏电而引爆雷管。
4、在何种条件下个别飞石对导爆管起爆网路有影响？如何避免？正确答案：答：网路延时选择不当时，先爆孔产生的飞石有可能破坏后响炮孔的起爆网路。
因此选择道响孔起爆时间具有重要意义。
当先响孔爆破时，地表传爆雷管应将后响炮孔内所有起爆雷管点燃，是最安全的一种网路。
如果炮孔较多而不能做出上述安排时，必须将未爆破的传爆雷管远离先响炮孔。
5、根据《民用爆炸物品安全管理条例》，申请从事民用爆炸物品销售的企业，应当具备什么条件？正确答案：答：（1）符合对民用爆炸物品销售企业规划的要求；（2）销售场所和专用仓库符合国家有关标准和规范；（3）有具备相应资格的安全管理人员，仓库管理人员；（4）有健全的安全管理制度、岗位安全责任制度；（5）法律、行政法规规定的其他条件。
爆炸应力波研究入门
塑性波
当外载荷作用于可变形的固体的局部表面时， 一开始只有直接受到外载荷作用的表面部分的介质 质点因变形而离开了初始平衡位置，由于这部分介 质质点与相邻介质质点发生了相对运动，必然将受 到相邻质点的作用力，同时也给相邻介质质点予反 作用力，因而使相邻介质质点离开平衡位置而运动 起来。由于质点的惯性，相邻介质质点的运动将滞 后于表面介质质点的运动。依次类推，外载荷在表 面引起的扰动将在介质中逐渐由近及远传播开去。 这种扰动在介质中的由近由近及远的传播即是应力 波。其中的扰动与未扰动的分界面称为波阵面，而 扰动的传播速度称为应力波波速。
2 2 CP 2CS d 2 2 2(C P CS ) 2 Ed 2CS r (1 d )
Gd r Cs2 4 2 K d r (C CS ) 3 2 2 d r (CP 2CS )
2 P
式中，Cs为岩石中的横波速 度，μd，Ed，Gd，Kd，λd分 别为岩石的动态泊松比、岩 石的动态弹性模量、动态剪 切模量、动态体积弹性模量、 动态拉梅常数
３２１ 爆破应力源
应力波源(点载荷)
反射波
心裂 入射波
点载荷（应力波）引起直圆柱体的破裂（角裂、心裂）
应力波源
点载荷（应力波）对不同厚 度板引起的破裂（角裂）
内部爆炸加载引起方形筒的 破裂（角裂）
4 岩石中的爆破应力波
• • 炸药爆炸在岩石中激起的应力波（爆炸应 力波主要是弹性应力波） 爆炸应力波在岩石中的传播方式及过程
（右行波） （左行波）
v C0 C 0 0 C 0 0 C0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
透波
1、一种壁厚渐变蜂窝宽带透波结构
采用介电常数渐变结构是一种有效实现宽带透波的方法。
通过一种壁厚渐变六边形蜂窝结构实现，方法：根据蜂窝等效介电常数的近似计算公式和介质介电常数变化分布，计算出该渐变结构的几何参数。
结果表明该结构在垂直入射和大入射角情况下，具有良好的宽带透波特性。
介电常数渐变材料广泛应用于宽带透波、吸波材料设计领域。
仿真结果表明该结构在垂直入射和大角度入射条件下较实心结构具有良好的宽带特性，同时通过仿真验证了该结构周期参数对透波性能的影响。
结果表明，要使等效介电常数满足设计要求，该结构周期要远小于工作波长。
然而由于加工工艺限制，周期无法无限变小。
因此最好根据实际频率上限需要选择合适的周期。
另外，由于该结构蜂窝孔暴露在外界环境可能在实际应用中带来不便，可以考虑通过对蜂窝孔填充低介电常数泡沫材料来避免。
2、对防电磁脉冲屏蔽室与隔震地板关系的看法
一些重要的指挥、通信房间既要防电磁脉冲又要隔震，关于计算机屏蔽室与隔震地板就在屏蔽室内部的争论。
结论：：屏蔽室应在隔震地板上安装制作。
3、空气冲击波作用于柔性防爆墙的透射和绕射效应分析_年鑫哲
为研究爆炸空气冲击波作用于柔性防爆墙后发生的透射和绕射现象及规律，采用数值模拟方法计算，分析了墙后发生的透射和绕射现象，比较了压力波形的变化特点，得到了墙后压力场变化分布规律。
计算结果表明，柔性墙背后的压力存在两个主要峰值，分别为透射压力峰值和绕射压力峰值。
消波
1、双层介质抗暴炸震塌结构的性能研究
采用碎石土回填层与钢筋混凝土结构作为抗爆炸震塌结构，若选用低阻抗混凝土做回填层，具有较好的消波吸能性能。
2、沙墙吸能作用对爆炸冲击波影响的数值分析
数值模拟，沙墙的消波吸能作用。
3、泡沫混凝土回填层在坑道中的耗能作用
数值模拟计算了无耗能层和增设泡沫混凝土耗能层两种情况下坑道结构的动力响应，结果表明泡沫混凝土耗能层可以明显减小结构动力响应，可以用来构筑较理想的消波吸能结构。
该弹塑性耗能材料刚度较小，能吸收更多能量，从而提高承载力，
4、双向水平地震作用下串联隔震结构的减震控制_林治丹
橡胶隔震器与地下室悬臂柱串联的结构可以隔震，该团队加入了减震控制器，本文从双向水平地震作用的角度出发,对串联隔震体系进行了一系列的研究。
在串联隔震结构的隔震层中加入减震控制器,形成一种新型的隔震结构振动控制体系。
隔绝地震波传播的路径或减小地震波输入结构的能量是隔震有效手段。
5、沈阳置地广场_南区_人防工程消波系统计算浅析
人防工程
6、坑道中木格栅消波器的消波效应试验研究
多孔结构具有强消波作用，得出了在相同孔隙率下，断面孔隙更密集的小木格栅具有较好消波性能。
7、柱壳结构的弥散效应及对应力波的削弱作用_高光发
对含空穴或柱壳混凝土介质中的应力波的衰减和演变规律进行理论分析和数值模拟。
研究发现应力波在孔穴或柱壳表面附近呈现明显的弥散和绕射现象，
8、圆弧板透空式防波堤消波性能试验研究_潘春昌
提出一种多层圆弧板组成的新型透空式防波堤结构。
波动规律
1、爆炸冲击波在地铁车站内的传播规律研究（孔德森）
利用三维数值模拟对地铁车站的爆炸冲击波传递规律进行研究，得出封闭空间爆炸破坏比在大气中爆炸效果更明显
2、材料刚度匹配关系在地下结构减震原理中作用的研究
研究表明围岩、抗减震层等关于刚度、阻尼和密度之间的匹配关系对地震过程中结构有至关重要的影响。
结果表明：材料刚度对低频地震波有较好抗震效果，
3、恐怖爆炸荷载作用下地铁车站的冲击反应与防护技术研究（孔德森）
关于爆炸的试验研究和数值模拟，给出了地铁内爆炸的当量估计，研究了地铁车站内爆炸波的传播规律及动力响应。
做了数值模拟，并提出全新的地铁抗爆技术。
4、爆炸应力波在层状岩体中的传播与衰减
研究表明爆炸应力波在各层岩体中随传播距离的增加而衰减、衰减速度与衰减系数有关，其中软硬相间的岩体对应力波有更大的衰减，层状岩体可以用于保护地下结构。
爆炸应力波在层状岩体中的传播与衰减与单一岩体有显著不同，会产生透射和反射，在各岩层中有不同的衰减特性，该文主要分析层状岩体爆炸应力波传播规律。
（透射、反射、衰减）
软硬相间岩层有效衰减爆炸应力波。
5、爆炸地震波作用下地下结构动力响应数值分析
利用FLAC程序对地下结构在竖向和水平爆炸地震波荷载作用下的动力响应进行分析。
水平地震波使中柱受剪切作用，竖向地震波则使其受拉应力作用。
天然地震波与爆炸地震波存在很大差异，
6、地下结构物在爆炸冲击波作用下的动力分析
提出了一种求解任一形地下结构物在爆炸冲击波下的动应力集成问题的半解析方法，对不同形状孔洞附近的动应力集中做了数值计算，
对地下结构物动力响应的研究，大部分局限于对频域中的动力分析，也有时域中的，该文则研究孔洞全空间的求解问题。
7、核爆超压作用下地下下穿结构荷载计算
对核爆超压作用下地下下穿结构的受力情况进行了对比分析计算，给出了地下下穿结构荷载的计算方法，为人防结构提供依据，
8、爆炸作用下建构筑物动力响应与防护措施研究进展杜修力
对建筑物遭受爆炸产生的动力响应进行分析，包括砖石建筑物、钢筋混凝土建筑物、钢结构建筑物、地下结构抗爆；对爆炸波的传播规律进行研究；给出了建筑物抗爆措施也抗爆设计，提出了国内抗爆研究存在的几点不足。
9、地下抗爆结构动力分析的基本方法_赵玉样
介绍地下抗爆分析的变分原理，
10、地下抗爆结构有限元数值分析的若干课题_孙钧
11、强动载荷作用下多孔金属夹芯方板的动态力学行为研究_李鑫
充分发挥面板与芯层优势，
12、地铁地下结构内爆炸防护问题研究_刘晶波
在参考了国内地铁抗爆研究的基础上，主要研究四个问题：当量估算、设防确定、冲击波流场研究、模型建立、伤亡评估、抗爆设计和加固措施。
国内现有研究缺少对地下结构的内部破坏反应及破坏效应的系统性分析。
13、爆炸荷载作用下地下复合结构动力分析_赵晓兵
抗爆结构中改善结构截面受力状态，利用微段隔离体隔离方法，给出了复合结构合理刚度匹配关系。
复合结构
14、岩土工程抗爆结构模型试验装置研制及应用_沈俊
一种抗爆模型试验装置。
铝合金消波板，使压缩波和拉伸波相互抵消，通过钻孔实现。
15、岩石中强爆炸动力学过程数值模拟
对强爆炸力学效应进行三维模拟，LS-DYNA，
16、爆炸冲击波作用于墙体及对墙体绕射的实验研究_穆朝民
,对爆炸冲击波作用于防爆墙及绕过墙体的规律进行了研究。
通过综合分析和试验结果,得到了爆炸波绕射的内在机理,为防爆墙的设计与加固提供依据和参考。
当炸药在防爆墙周围爆炸时,空气冲击波对墙体结构的爆炸荷载和冲击波绕过墙体并在墙体的后部形成绕射超压。