岩石爆破理论模型及数值计算(杨军等著)思维导图
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岩石爆破作用基本原理和作用共173页文档
岩石爆破作用基本原理和作用
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。
爆破工程4第五章岩石中的爆破作用原理ppt课件
力 ，压力以极高的速度冲击药包四周的岩石，在岩石 中激发出传播速度比声速还大的冲击波（或叫爆炸应力 波）。在离药包稍远的地点，由于波的衰减，这些非弹 性过程终止，而开始出现弹性效应，衰减后的冲击波已 变成只能引起岩石质点振动而不能引起岩石破裂的弹性 扰动，这种弹性扰动以弹性应力波或地震波的形式向外 传播 应力波按其传播的途径不同可以分为两大类：一类是在 岩体内部传播的，叫做体积波；一类是沿着岩体内、外 表面传播的叫做表面波。
该观点视岩体裂隙为初始损伤，各种结构弱面和
微缺陷为潜在的损伤发展源，认为岩体破裂是损 伤积累所致。当岩体损伤变量达到某一临界值时， 岩体产生破裂。 利用岩体爆破的损伤力学方法，目前基本上可以 实现爆破范围的计算机模拟。 该理论在爆破动力问题上，直接采用爆轰冲击荷 载作用于岩壁的状态方程，利用动力有限元方法 计算爆区的应力状态。其实质是认为岩体爆破动 力是爆炸应力波和爆轰气体的膨胀作用，两者相 辅相成，不可或缺。
（一）岩体中冲击波的传播规律
冲击波的初始波峰压力就是爆轰波给予岩
石的最初压力，其值的大小取决于炸药的 性质、岩石的性质和炸药与岩石的耦合情 况。 波阻抗越大的岩石，在炮孔壁上产生的压 力也越大，如表5—1所示。 给予岩石的初始峰压越大，则岩石的变形 也越大，破碎越厉害，消耗能量也越多。 因此，在工程爆破中必须根据工程的要求 来合理地控制岩体中的初始峰压值。
二、应力波
物体若受到爆炸或其他冲击载荷作用时，在
物体的内部就会产生过渡性的扰动现象，这 种现象叫做波动。 物体内的应力是以波动方式传播的，这种波 动方式的应力叫做应力波，对爆破来说这种 应力波是由爆炸冲击加载产生的，所以叫做 爆炸应力波。
（一）应力波的传播
传播的大致过程：炸药在岩体中爆炸引起的瞬时巨大压
工程爆破基本理论
2. 工程爆破基本理论爆破理论就是研究炸药爆炸与爆破对象（目标）相互作用规律的有关理论。
对于内部爆破（装药置于爆破对象内部），例如岩土爆破，就是研究炸药在岩土介质中爆炸后的能量利用及其分配，也就是研究炸药爆炸产生的冲击波、应力波、地震波在岩土中的传播和由此引起的介质破坏规律，以及在高温高压爆生气体作用下介质的进一步破坏及其运动规律；对于外部爆破（装药与爆破对象之间有一定距离），例如军事上采用的接触或非接触构件爆破，就是研究炸药爆炸后产生的冲击波在传播过程中与目标的相互作用以及由此引起的爆破目标的破坏及其运动规律。
它是一个复杂而特殊的研究系统。
要阐明爆炸的历程、机理和规律，应包括以下研究内容：⑴、爆破的介质在什么作用力下破坏的；破坏的规律及其影响因素；⑵、爆破介质的特性，包括目标（岩土）的结构、构造特征、动态力学性质及其对爆破效果的影响；⑶、爆炸能量在介质中传递速率；⑷、介质的动态断裂特性与破坏规律；⑸、介质破碎的块度及碎块分布、抛掷和堆积规律；⑹、空气冲击波与爆破地震波的传播规律、个别爆破碎块的飞散距离；以及由冲击波、地震波、个别飞石、爆体的落地震动等引起的爆破危害效应及其控制技术。
以岩石爆破为例，目前大量实验室和现场试验证明，岩体的爆破破碎有以下规律：（1）、应力波不仅使岩石的自由面产生片落，而且通过岩体原生裂隙激发出新的裂隙，或者促使原生裂隙进一步扩大，在应力波传播过程中，岩体破碎的特点是：原生裂隙的触发、裂隙生长、裂隙贯通、岩体破裂或破碎；（2）、加载速率对裂隙的成长有很大作用：作用缓慢的荷载有利于裂隙的贯通和形成较长的裂隙，而高速率的载荷容易产生较多裂隙，但却拟制了裂隙的贯通，只产生短裂隙；（3）、爆破高压气体对裂隙岩体的破碎作用很小，但它有应力波不可替代的作用：可以使由应力波破裂了的岩体进一步破碎和分离；（4）、岩体的结构面（岩体弱面的统称，包括节理、裂隙、层理等各种界面）控制着岩体的破碎，它们远大于爆破作用力直接对岩体的破坏。
岩石爆破作用原理PPT101页
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
岩石爆破作用原理
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐ห้องสมุดไป่ตู้。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
凿岩爆破工程精品课程讲义教程-9岩石爆破作用原理(修改)
以两个药包同时起爆，并且不考虑自由面影响，分析成组药包爆破作用的特 点。
（1）压缩应力波叠加作用
（2）爆炸气体压力叠加作用
（3）药室孔洞应力集中作用
爆破漏斗
当药包爆破产生外部作用时，会在自由面形成一个爆破漏斗。爆破漏斗是研究爆 炸现象、验证爆破理论的正确性和有效性最常用的模型，也是评价炸药性能、确 定岩石和其他材料可爆性、选择爆破参数等非常有效的依据。例如为了确定炸药 的威力、岩石对爆破的抵抗特性、获得计算炸药量资料，常常需要进行爆破漏斗 实验。
临界 深度
应变能 系数
如果将药包埋在较深的地方，爆破作用只限于岩石内 部，地表不产生破坏，炸药能量主要产生破坏与震动。 如果保持药包大小不变，而把药包埋深减小到某一深 度，此时地表岩石恰好发生破坏，并产生隆起，这时 的药包埋置深度称为临界深度N。
在一定的药量Q条件下，岩石表面开始 破裂时，岩石可能吸收的最大爆破能 量。当炸药和岩石性质一定时应变能 系数Es是一个常数。
可根据公式算出。
装药量计算原理
1
能量准则药量计算原理
2
爆炸几何相似律药量计算原理
3
体积原理
装药量计算原理
1
量纲分析方法基本思路 是：从爆炸现象中先找 出起主导作用的独立物 理参量(又称主定参量) ，并把它们组合成数目 较少且具有一定物理意 义的无量纲数组（称为 相似数），然后以无量 纲数组作为新的自变量 来研究。
分类
爆破作用指数和爆破类型
加强抛掷爆破（ n>1 ）
标准抛掷爆破（n=1）
弱松动爆破（0<n<0.45）
爆破漏 斗类型
加强松动爆破（0.75<n＜1）
弱松动爆破（0.45<n<0.75）
（1）压缩应力波叠加作用
（2）爆炸气体压力叠加作用
（3）药室孔洞应力集中作用
爆破漏斗
当药包爆破产生外部作用时，会在自由面形成一个爆破漏斗。爆破漏斗是研究爆 炸现象、验证爆破理论的正确性和有效性最常用的模型，也是评价炸药性能、确 定岩石和其他材料可爆性、选择爆破参数等非常有效的依据。例如为了确定炸药 的威力、岩石对爆破的抵抗特性、获得计算炸药量资料，常常需要进行爆破漏斗 实验。
临界 深度
应变能 系数
如果将药包埋在较深的地方，爆破作用只限于岩石内 部，地表不产生破坏，炸药能量主要产生破坏与震动。 如果保持药包大小不变，而把药包埋深减小到某一深 度，此时地表岩石恰好发生破坏，并产生隆起，这时 的药包埋置深度称为临界深度N。
在一定的药量Q条件下，岩石表面开始 破裂时，岩石可能吸收的最大爆破能 量。当炸药和岩石性质一定时应变能 系数Es是一个常数。
可根据公式算出。
装药量计算原理
1
能量准则药量计算原理
2
爆炸几何相似律药量计算原理
3
体积原理
装药量计算原理
1
量纲分析方法基本思路 是：从爆炸现象中先找 出起主导作用的独立物 理参量(又称主定参量) ，并把它们组合成数目 较少且具有一定物理意 义的无量纲数组（称为 相似数），然后以无量 纲数组作为新的自变量 来研究。
分类
爆破作用指数和爆破类型
加强抛掷爆破（ n>1 ）
标准抛掷爆破（n=1）
弱松动爆破（0<n<0.45）
爆破漏 斗类型
加强松动爆破（0.75<n＜1）
弱松动爆破（0.45<n<0.75）
地质构造思维导图
节理
地质构造
断层
断层的要素
地层断距 铅直地层断距 水平地层断距
正断层
上盘下降、下盘上升 张拉环境 断面倾角较大 断层带岩石破碎不强烈
断层的分类
冲断层
分类
逆掩断层
按上下盘相对位移特点
逆断层
碾掩断层 上盘上升、下盘下降
特点
挤压环境 倾角较小，较大时为冲断层
断层带岩石破碎
顺断层走向相对滑动
平移断层
挤压和张拉环境都可形成 断面一般较陡
碎粒呈定向排列
糜棱岩
粒度细小均匀、外貌致密坚硬，需借助显微镜才 能分辨颗粒轮廓
粒度一般小于0.5mm，但有时也含有比较粗的原 石碎屑
岩石和岩粉定向排列、拉长、压扁，有时还发生 定向重结晶
片理化岩
如果重结晶显著，外貌似片岩则称为构造片岩 岩石颗粒粗大似眼球状构造则称为构造片麻岩
岩石极细重结晶和流动构造明显并具有丝绢光 泽，则称为千糜岩
纵向节理（走向）
张力作用
横节理（倾向节理）
张节理
羽毛状节理
斜节理
剪力作用
纵节理
剪节理
羽毛状节理
原生
风化
滑坡陷落
减压
人为
构造节理 非构造节理
分类
半径方向表示方位，半径长度表示组数
走向玫瑰图 倾向玫瑰图 倾角玫瑰图 圆周方位表示倾向 半径方向表示倾角
岩体破裂 微小位移
定义
节理玫瑰图
节理极点图
统计和表示
节理等密图
节理和断层间的力学关系
断层进行工程评价应考虑的因素
断层的力学性质
受张力作用形成的断层，其工程地质条件较受压 力形成的断层差，但后者的压碎带宽度大
《岩石力学》(完整版)PPT课件
1.平行层面纵波波速大于垂直层面波速
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
.
43
表3－6
.
44
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
VP0.3 51.88
.
34
.
35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
.
29
.
30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
.
31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
.
12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
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表3－6
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•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
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4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
VP0.3 51.88
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34
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35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
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30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
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31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
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12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：