岩石爆破裂纹的起裂_扩展_分岔与止裂
岩石断裂分析
岩石断裂分析引言：岩石是地壳的组成部分，其断裂特征对于地质学及工程学具有重要意义。
岩石断裂分析可以揭示岩石受力、岩层移位和内部结构等信息，有助于科学家和工程师进行地质和工程设计。
本文将探讨岩石断裂的类型、形成机制以及岩石断裂分析的方法和应用。
一、岩石断裂类型：岩石断裂可以分为几种不同类型，包括：剪切断裂、拉拔断裂、折断裂和溃裂等。
1. 剪切断裂剪切断裂是岩石中最常见的一种类型。
它是指岩石在受到剪切应力作用下发生的断裂。
剪切断裂可以进一步细分为水平剪切断裂、倾斜剪切断裂和复合剪切断裂等。
这些断裂会使岩石产生错动和滑动。
2. 拉拔断裂拉拔断裂是指岩石在受到拉伸应力作用下发生的断裂。
拉拔断裂发生在板块运动或构造运动中，通常以断层的形式出现。
拉拔断裂常伴随着断层和褶皱的形成。
3. 折断裂折断裂是指岩石断裂时同时发生的压应力和剪应力导致的破碎现象。
这些断裂通常会在岩层中形成断层构造，如逆断层、正断层和走滑断层等。
4. 溃裂溃裂是指岩石在承受较大应力时发生的大面积断裂。
溃裂通常发生在地下工程中，如水坝、地下隧道和岩石挡墙等。
溃裂会引发岩层的塌陷和滑动。
二、岩石断裂形成机制：岩石断裂形成的机制涉及多个因素，主要包括：地壳构造运动、地震、岩石强度、断裂面性质以及周围岩石的应力情况等。
1. 地壳构造运动地壳构造运动是岩石断裂形成的主要驱动因素之一。
板块运动和构造运动会在地壳中造成应力集中，引发地震、断层和岩石溃裂等断裂现象。
2. 地震地震是岩石断裂的重要原因之一。
地震发生时，地壳中的岩石受到剧烈振动和扰动，导致断裂面发生破坏和滑动。
地震断裂的研究对于地震灾害的防治具有重要意义。
3. 岩石强度岩石的强度是岩石断裂形成机制的重要因素之一。
强度低的岩石容易发生断裂，而强度高的岩石则相对稳定。
岩石强度受到岩石类型、物理性质和应力环境等因素的影响。
4. 断裂面性质断裂面的性质对岩石断裂有重要影响。
断裂面的粗糙程度和形态会影响岩石的抗剪强度和滑动性质。
裂隙岩体的爆破理论
第三章裂隙岩体的爆破理论第一节岩体破坏的主要因素一. 岩石、岩体、结构面和结构体岩石:由一种或几种矿物在地质作用下，按一定规律聚集成的自然体。
岩体：经受地质作用的地质体。
结构面：通常把岩体内开裂和易于开裂的地质面统称为结构面。
结构体：含有结构面的岩体。
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧风化裂隙卸载裂隙次生结构面劈理节理断层褶皱构造结构面变质结构面火成结构面沉积结构面原生结构面岩体结构面二. 岩体破碎的主要因素：炸药爆炸产生的应力波在传播过程中与岩体结构面相遇，使原有裂隙扩大或产生新的裂隙，形成裂隙网，岩石发生破碎，即应力波与结构面的相互作用是岩体破碎的主要因素。
1. 试验研究:美国马里兰大学等采用高速摄影和动光弹相结合的方法，进行了一系列室内和现场试验。
1）微小裂隙模型的破裂:室内用Homalite-100型塑胶（具有较大的脆性，易于模拟脆性岩石），采用双条纹材料制作，利用动光弹可清晰地显示应力波与裂隙在破碎过程中的相互作用。
在板的不同位置和方向上都作了人造裂隙，实验结果有四点发现。
A 在无裂隙模型上，炸药爆炸后，由于径向压应力的作用，孔壁上发生压碎现象。
当P波自孔壁向外传播，在切向拉应力的作用下，产生径向裂隙；B 应力波从自由面反射，并与向外扩展的径向裂隙相互作用，引起裂隙的分岔，直到裂隙扩展终止；C 裂隙的产生和扩展完全是各种应力波相互作用的结果。
D 向外传播的径向裂隙，在反射波的作用下产生“栅栏分枝”，形成密集的环状裂隙网，使岩石得以全面破碎。
与无裂隙模型相比，微小裂隙模型的块度要小得多。
2）岩石板模型的破裂：用300×300×50mm的花岗岩板A 若P波自炮孔到达自由面所需时间为t，只有当2t时在自由面处见到新裂隙出现。
说明P波在裂隙岩体中的传播速度大大减慢；B 原有裂隙可以形成新的裂隙源，新的裂隙在原有裂隙的基础上产生和发展；C 岩块从主岩体上分离以后仍然继续破碎，这与塑胶板模型上分离的碎片上观察到的由截留应力波造成的裂隙继续传播的情况类似。
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。
3第四章 地质构造-裂缝
第三节 裂缝Βιβλιοθήκη 1. 裂缝的概念 2. 裂缝成因 3. 裂缝要素 4. 裂缝的分类 5. 裂缝的特征
1. 裂缝的概念
岩石受成岩作用或构造作用产生破裂，破裂两侧的 岩石沿破裂面没有发生明显的相对位移，或仅有微 量位移的断裂构造称为天然裂缝。
节理是沿破裂面两侧无明显位移的断裂。 节理是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩
角度相交(<15°)，另一组与断面成大角度相交。
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断层伴生缝
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断层附近的裂缝
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断层派生缝
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断层与裂缝关系示意图
挤压 拉伸
末端区
拉伸 挤压
交绘区 转换区
断垒区裂缝发育
外凸区
次级反向断层
派生张裂缝
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华莹西构造裂缝发育模式(一) 喜山运动以前形成的区域缝
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华莹西构造裂缝发育模式(二) 喜山运动早期形成的区域缝
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华莹西构造裂缝发育模式(三) 褶皱形成时产生的局部构造缝和复合构造缝
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华莹西构造裂缝发育模式(四) 断层形成时产生的局部构造缝和复合构造缝
缝合线构造的大小差别较大。大者,其凹凸幅度可达十 几厘米甚至更大；小者,其凹凸幅度小于1毫米,甚至仅 在显微镜下才能看出。缝合线作为一种裂缝构造,它可 以成为油、气、水运移的通道。已有许多证据证明,缝 合线在油气的运移和聚集上起着积极的作用
岩石级别分类及爆破参数选择
技术特性
起爆超前时间 预裂面与最近一段主爆孔的距离 超深
控制标准
堵塞长度 钻深 不平整度 开挖面岩石完整性 预裂爆破缝宽度
预裂孔超前50ms以上，底部加强，上部减弱； 预裂面与最近一段主爆孔的距离为主爆孔间距的一半，并减少装药； 一般为0.4~1m
堵塞长度值应以爆破时地表面不产生漏斗，只形成裂隙为原则，经过试验堵塞长度为0.8～1.3m，以1m效果最好。 比主爆破孔大1～1.5m（通常为10倍主爆破孔直径）。 预裂：国内外公认的不平整度标准为 小于15cm； 通常用岩壁上炮孔痕迹的保留率来衡量： 预裂面上炮孔痕迹保留率不少于80%（80%~90%），炮孔附近岩壁上不出现严重的爆破裂隙。 预裂缝要贯通，且在地面有一定宽度，中等硬度岩石，不小于1cm，坚硬岩石在0.5cm左右，软岩石在2cm左右。
岩石力学基础参考资料教材
岩体的分区破裂分区破裂化的定义：钱七虎院士将分区破裂化定义为在深部岩体中开挖洞室或者巷道时，在其两侧和工作面前的围岩中，会产生交替的破裂区和不破裂区，称这种象为分区破裂化。
岩石分区碎裂化现象：是伴随深部矿山开采以及深部地下空间的开发利用出现的特殊工程响应问题之一，与传统的岩石力学理论即认为洞室开挖后围岩中依次出现破裂区、塑性区、弹性区发生了矛盾。
分区破裂化现场监测的主要手段：钻孔法、井下电测法、超声波透视、电阻率仪法、多点位移计监测围岩变形。
分区破裂化现象产生的一般条件：①深部；②动力条件。
分区破裂化的一般规律：①围岩中的分区破裂化现象大致发生在深部岩体围岩中的初始垂直地应力σ地大于岩体单轴压缩强度极限Rc的情况下; ②分区破裂化现象中破裂区的数量取决于比值σ地 /Rc，比值越大，破裂区越多，反之则越少; ③分区破裂化现象既发生在巷道钻爆法施工时的情况下，也发生在巷道机械化掘进时的情况下; ④巷道机械法掘进时开始发生分区破裂化现象时的岩体初始地应力σ地一般高于钻爆法掘进时开始发生分区破裂化现象时的相应地应力σ地。
⑤遇自由表面时，缓慢的卸载波会引起分区破裂。
分区破裂化机制：（1）定性分析：1）劈裂观点：当应力值达到格里菲斯强度σs 时，裂纹将向最大主应力方向扩展，这一现象解释了岩石试件在单轴压力作用下的纵向劈裂现象，同时也解释了矩形地下洞室围岩的板裂现象。
对于圆形洞室，与此现象类似，当应力状态与围岩力学参数满足一定关系时，次生裂纹将沿着最大主应力方向扩展，即围岩切向应力σθ方向发展。
在应力值足够大的情况下，该裂纹将最终贯通，形成环状拉破坏断裂，即分区破裂现象的第一层断裂。
环状断裂形成后，导致围岩卸荷及应力重分布，从而产生下一个塑性区边界，该边界上的应力峰值使第二层环状断裂出现。
该过程循环进行，便形成了多个破裂区间隔分布的分区破裂现象。
其中，第二层破裂区半径/第一层破裂区半径=第一层破裂区半径/开挖洞室半径。
岩石断裂及爆破破碎过程
减少量由式( 17) 可得
dN b = - db( kx )- db- 1 k dx ( 20)
对于块度尺寸 x , 筛下相对量碎块数量增
量刚好等于筛上相对量碎块数量的负增量, 即
dN = - dN b
将式( 19) 和式( 20) 代入上式, 得
nx
n-
1-
3
3m
n
=
d
b k-
d b x-
d-
b
3结 语
岩石中裂缝的宏观扩展速度与岩石孔隙率 有关, 孔隙率越大, 裂缝宏观扩展速度实际值与 不计孔隙的理论值相差就越大, 前者大于后者。 矿物晶体颗粒使岩石断裂路径产生分形, 造成 裂缝宏观扩展速度实际值小于不计晶体颗粒分 形效应的理论值。
爆破破碎时间可以由爆破裂缝宏观扩展速 度和爆破块度的分布规律来确定, 后者与爆破 块度统计或预测预报相联系, 而前者目前尚缺 乏系统的研究成果。
内发展的, 因此爆破破碎过程与裂缝扩展尚存
在区别。把平面内的爆炸裂缝扩展速度按分形
理论折算成欧氏三维空间内的裂缝扩展速度,
然后确定破碎时间, 这是作者的基本思路。
类似于式( 10) , 考虑了爆破断裂在欧氏三
维空间内分形效应之后裂缝速度 l b 与未考虑
分形效应的裂缝速度 L b 之间的关系为:
lb =
lb =
Lb
d b
b-
1
t
或
t = l b/ ( L b d b- 1)
( 13)
8
矿 冶 工程
第 17 卷
如果用式( 13) 来求岩石爆破的破碎时间, 式中
的 l b 可以代以最小抵抗的 1/ 2。在爆破破碎时 间中, 关键是 b 和 d b 的确定。关于 db 和 b, 可 以由爆破块度的 G- G- S 分布函数来确定。 G- G- S分布函数为:
煤岩水力裂缝起裂和扩展准则
2.3 煤岩水力裂缝起裂和扩展准则2.3.1 煤岩水力裂缝起裂准则水力压裂技术是通过在地面向井下注入高压液体，迫使地层岩石在高压下破裂形成裂缝，该裂缝在支撑剂支撑下具有较高的导流能力，达到增产作用。
岩石在压力下开裂可以形成三种裂缝形态，它们分别为张性裂缝，剪性裂缝和混合型裂缝，如图2-1。
图2-1 水力压裂裂缝几何形态图普通砂岩地层在水力压力下形成张性裂缝为主的裂缝形态，当地层中存在天然裂缝时，井壁地层的受力状态发生改变，引起不同的起裂裂缝形态。
煤岩属于多裂缝的岩石体，在煤层的压裂中可以形成不同的起裂形态，归结为以下三种：1．水力裂缝在煤岩体的张性起裂；2．水力裂缝沿天然裂缝的剪切起裂；3．水力裂缝在天然裂缝形成的张性起裂。
从压裂过程中井壁力学分析来说，水力压裂通过增大井筒内压裂液体压力m p 来压开地层，当m p 增大时，井壁处切向应力θσ减小，当m p 增大到一定程度，θσ变为负值。
表示井壁岩石周向应力由压缩状态变为拉伸状态，当θσ达到岩石的抗张强度S 时，地层破裂并形成水力裂缝。
此时θσ满足：S -=θσ （2-16）破裂发生在θσ最小处，即在︒=0θ或︒=180θ处，煤层气多数为直井，对于直井则有0==βα，这样式2-5中θσ值表示为：)],(][)1()1(2)21([3221t r p p rR p m m H h -----+--=φνναδσσσθ （2-17）式中：),(t r p 为地层的孔隙压力值，井壁处R r =，其边界条件为： m p t r p ζ=),(ζ被定义为有效膜压力系数[31,32]，表达式为：rock cake m rock cake m c k k p p k k p p ++==0ζ式中：c p 为井壁处孔隙压力；0p 为远处地层孔隙压力。
将式2-17带入式2-16得到岩石张性破裂时的破裂压力f p⎥⎦⎤⎢⎣⎡----+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----==φνναδφνναδσσ)1()21(1)1()21(311S p p p c H h m f （2-18） 如果压裂形成水平裂缝，则要求岩石垂向上拉应力达到岩石垂向抗张强度S v ，此时要满足：v z S t r p -=-),(ασ （2-19）同样可以求得水平裂缝的破裂压力f p 的表达式：),(1)21(1)],([111t r p S t r p p vv f αφνναασ++---+-= （2-20） 如果水力裂缝在井壁处起裂过程中遭遇天然裂缝，则水力压裂能够沿着天然裂缝方向起裂，这时可以形成沿天然裂缝的剪切破裂，可以利用弱面模型[33,3,35]来研究这一问题。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。