现代爆破技术课件第五章 岩石爆破理论
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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。
第5章 爆破工程岩石爆破基本原理
• 也就是药包在自由面附近爆炸时，岩石是怎样破坏的。 又称自由面的破坏作用。
§5
岩石爆破基本ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理
• (1)反射拉应力波引起自由面岩石破坏(片落)
• 即由霍布金森效应引起的破坏。
• ①当入射压应力波传播到自由面时，一部分或全部反 射回来成为同传播方向正好相反的拉应力波，拉应力 超过岩石的抗拉强度时，发生片落现象。这种效应叫 做霍布金森(Hopkinson)效应。
下
§5
岩石爆破基本原理
σr σr
径向拉应力 岩石开裂 环向裂隙 返回
`
`
§5
岩石爆破基本原理
• ④产生剪切裂隙的原因
• 在径向裂隙和环向裂隙形成的同时,岩石还受到径向 应应力和切向应力的的共同作用,进而产生剪切裂隙。 如下图所示。
• 4. 岩石的分区 • 根据岩石的破坏特征，由内向外，可将岩石大致分为 三个区： • ① 压缩（粉碎）区（近区） • 形成的空腔称为压缩区。
§5
岩石爆破基本原理
• ②(8～150)r：应力波作用区;
• 特点：冲击波压应力波，波阵面上的状态参数变化 比较平缓；波速等于岩石中的声速。
• 由于压应力波的作用，岩石处于非弹性状态，可导致 岩石的破坏或残余变形。 • 应力衰减与距离二次方成正比。
爆炸应力波及其作用范围 r—药包半径 tH—介质状态变化的时间 ts—介质状态恢复到静止状态的时间
§5
岩石爆破基本原理
• 3.爆破漏斗的几何参数
θ
r
H h W
• (1)最小抵抗线W • (3)爆破作用半径R
•(4)爆破漏斗深度H •(6)爆破漏斗张开角θ
• (2)爆破漏斗底圆半径r •(5)爆破漏斗可见深度h •说明：(1)、(2)、(3)称为爆破漏斗三要素。
现代爆破理论与技术
406室1.周边控制爆破有哪些方法，应用如何？各自的优缺点是什么？1）光面爆破。
先将光爆层意外的岩石爆破崩落，再爆破轮廓炮孔，形成设计轮廓。
优点：能减少超挖，加快掘进速度，爆破后成型规整，并且隧道轮廓外的围岩不产生或很少产生爆破裂缝，有效保持了围岩的稳定性和减少了其承载能力的降低。
2）预裂爆破。
事先沿设计轮廓线爆破轮廓炮孔，形成裂缝，再起爆轮廓范围内的炮孔爆落岩石。
优点：预裂缝一旦形成，对防止主爆区产生的振动及保留岩体的损坏起着重要的保护作用。
预裂缝形成后有二个重要作用，第一，防止主爆区的破裂缝伸向保留区。
第二，减小主爆区对保留区的振动影响。
缺点：预裂爆破是一种处在夹制作用很大情况下的爆破，振动强度大和使保留岩石受到某种影响在所难免。
3）切槽爆破。
将爆破的圆形孔断面结构改为带锥形的刻槽孔。
这种爆破效果好，断面平整，对于石材的开采，岩石边坡的爆破，隧道的掘进，均有较好的效果，但是打孔施工较困难。
4）切缝药包爆破。
具有一定密度和强度的炸药外包装上开有不同角度、不同形状和目的的切槽。
优点：不需要采用特殊形状的炮孔，直接将药包做成特殊形状，缺点：药包要做成特殊形状。
5）聚能药包爆破。
在装药前端做成空穴，衬以金属药形罩，爆炸瞬间金属变成液态沿着轴线方向向前高速射出，这样可使爆炸产物聚集起来，提高能流密度，增强爆破作用。
2.高耸建筑物定向倒塌拆除爆破有哪些危害，各是如何控制的？爆破飞石：严格控制装药量；采用小孔径分散装药或不耦合装药；调整局部装药结构；提高炮孔堵塞质量；合理确定起爆顺序和间隔时间；在爆破缺口部位做必要的覆盖防护、近体防护、保护性防护，防护材料可以用荆笆、胶帘等。
爆破振动：在构筑物周围开挖一定深度的减震沟触地飞石：紧贴构筑物周围环绕一层网格较密的铁丝网，倒塌过程中碎块在铁丝网的牵引下不可能飞散较远；在与高耸建筑物倒塌撞击的部分地面铺上一层软土，吸收撞击能量，减少反弹的碎块；在与建筑物倒塌撞击的部分地面周围设置防护栅栏,阻隔触地飞石。
现代爆破技术课件第五章 岩石爆破理论
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
2019/9/17
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
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 ）
2019/9/17
第五章 岩石爆破理论
31
三、延长药包的药量计算
延长药包（extended charge）是在工程爆破 中应用最为广泛的药包。如炮眼爆破法和深 孔爆破法中使用的柱状药包(column charge)以 及峒室爆破法中使用的条形药包（linear charge）都属于延长药包。
2019/9/17
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
2019/9/17
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。
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
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 ）
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第五章 岩石爆破理论
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三、延长药包的药量计算
延长药包（extended charge）是在工程爆破 中应用最为广泛的药包。如炮眼爆破法和深 孔爆破法中使用的柱状药包(column charge)以 及峒室爆破法中使用的条形药包（linear charge）都属于延长药包。
2019/9/17
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。
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
2.爆炸 爆炸是某一种物质系统在有限空间和极短 时间内,大量能量迅速释放或急聚转化的物理、化学 过程。在这种变化过程中通常伴随有强烈放热、发 光和声响等效应。通常可以将爆炸归纳为三大类， 即：物理爆炸、核爆炸和化学爆炸。
3.爆轰 炸药以最大而稳定的爆速进行传播的过程 叫做爆轰。它是炸药所特有的一种化学变化形式， 并且与外界的压力、温度等条件无关。各种不同炸 药爆轰的传播速度一般为每秒数千米乃至万米。比 如，梯恩梯的爆速为6800m/s，对于任何一种炸药 来说，在给定的条件下，爆轰速度均为常数。在爆 轰条件下，爆炸具有最大的破坏作用。
▪ ①裂隙岩体爆破理论的深入研究和岩体结构面对岩 石爆破的影响和控制。
▪ ②断裂力学和损伤力学的引入。
▪ ③计算机模拟和再现爆破过程，用以研究裂纹的产 生、扩展；预测爆破块度的组成和爆堆形态；供计
▪ 算机模拟用的爆破模型不断涌现。
▪ ④一些新的思想，新的研究方法开始进入爆破理论 的研究。
▪ 4.岩石爆破理论研究的内容 ▪ 岩石爆破理论研究的内容包括以下几方面： ▪ ⑴爆轰波理论的研究；
▪ 十一、临界埋深和最佳埋深
▪ 药包大小一定，在一定的埋深范围内，随着埋置深度的 增加，爆破漏斗的体积也有所增加，当深度达到一定值时， 再增加埋置深度，漏斗体积反而减小，到达某一个深度时， 不再出现爆破漏斗。把爆破漏斗体积最大的埋深成为最佳埋 深，把不再出现爆破漏斗的最小埋深称为临界埋深。美国科 罗拉多矿业学院的利文斯顿经长期研究，发现临界埋深和最 佳埋深均与炸药量的三分之一次方成正比。
爆炸和爆轰并无本质上的区别，只不过传播速 度不同而已。爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的传 播速度是可变的。从这个意义上来讲，也可认为爆 炸就是爆轰的一种形式，即不稳定的爆轰。
岩石爆破理论
5岩石爆破理论5.1岩石爆破破坏基本理论炸药爆炸引起岩石破坏，这是一个高能转化释放、传递作功的过程。
在这个过程中，岩石受力情况极其复杂，而历时又极为短暂，因此要正确地解释岩石爆破破碎机理，就极为困难，人们已作了多年的努力，仍没有一个确切全面的唯一的解释，而是各执一词。
但将多类解释的基本观点与理论依据归类，可概括为三大假说：5.1.1 爆生气体膨胀作用理论这种理论是从静力学的观点出发，认为：岩石的破碎主要是由爆炸气体产物的膨胀压力引起。
(1) 炸药爆炸时，产生高压膨胀气体，在周围介质中形成压应力场。
炸药爆炸生成大量气体产物，在爆热的作用下，处于高温高压的状态，而急剧膨胀，这些膨胀气体以极高的压力作用于周围介质，而形成压应力场。
(2) 气体膨胀推力使质点产生径向位移，而产生径向压应力，其衍生拉应力，产生径向裂隙。
很高的压应力场，势必使周围岩石质点发生径向移动，这种位移又产生径向压应力，形成径向压应力的传递；质点在受径向压应力时，将产生径向压缩变形，而在切向伴随有拉伸变形生产，这个拉伸应变就是径向压应力所衍生的切向拉应力所产生。
当岩石的抗拉强度低于此切向拉应力时，就将产生径向裂隙；岩石的抗拉强度远远地小于抗压强度（常为其1/10～1/15），所以拉伸破坏极易发生，而形成径向裂隙。
(3) 质点移动所受阻力不等，引起剪切应力，而导致径向剪切破坏。
质点位移受到周围介质的阻碍，阻力不平衡在介质中就会引起剪切应力，若药包附近有自由面时，质点位移的阻力在最小抵抗线方向最小，其质点位移速度最高，偏离最小抵抗线方向阻力增大，质点位移速度降低，这样在阻力不等的不同方向上，不等的质点位移速度，必然产生质点间的相对运动而产生剪切应力。
在剪切应力超过岩石抗剪强度的地方，将发生径向剪切破坏。
(4) 当介质破裂，爆炸气体尚有较高的压力时，则推动破裂块体沿径向朝外运动，形成飞散。
上述破坏发生将消耗大量的爆炸能，如果爆炸气体还有足够大的压力，则将推动破碎岩块作径向外抛运动，若压力不够就可能仅是松动爆破破坏，而没有抛散，甚至只是内部爆破。
爆破施工技术课件
03
爆破器材与起爆技术
常用爆破器材介绍
炸药
包括硝铵类炸药、硝化甘油类炸药、 芳香族硝基化合物类炸药等，具有不 同的爆炸性能和适用条件。
雷管
分为电雷管、导爆管雷管等，用于引 爆炸药，具有不同的起爆方式和延时 精度。
导火索
用于传递火焰，引燃炸药，具有燃烧 稳定、速度适中等特点。
导爆索
用于传递爆炸波，引爆其他爆破器材 ，具有高爆速、高强度等特点。
拆除工程爆破安全控制
严格控制药量
根据结构类型、材料性质和周围环境条 件，精确计算药量，避免过量装药导致
安全事故。
合理安排起爆时间
避开人员活动高峰期和恶劣天气条件 ，减少爆破对人员和环境的影响。
加强防护措施
在爆破前应对周围建筑物、管线等设 施采取必要的防护措施，如搭设防护 棚、覆盖防护网等。
配备专业人员
爆破安全距离控制
根据地质条件、周围环境等因素，合理确定爆破安全距离 ，并采取必要的防护措施，确保人员和财产安全。
爆破振动和飞石控制
采取合理的爆破参数和装药结构，控制爆破振动和飞石对 周围环境的影响。同时，对可能产生的危害进行预测和评 估，制定相应的应对措施。
06
拆除工程爆破施工技术
拆除工程特点及要求
01
工程规模大，结构复杂
拆除工程往往涉及大型建筑物或构筑物，结构复杂，需要精确的爆破设
计和施工。
02
环境条件复杂
拆除工程周围环境条件复杂，包括邻近建筑物、地下管线、交通道路等
，需要充分考虑爆破振动、飞石、冲击波等对环境的影响。
03
安全要求高
拆除工程爆破施工必须确保人员安全，严格遵守国家相关法规和标准，
露天矿山爆破安全控制
石方爆破简介课件PPT
爆破作业安全规范
爆破作业人员资质
爆破器材管理
爆破作业现场安全管理
爆破后检查与处理
爆破作业人员必须经过专业培 训，取得相应的资格证书后方 可上岗作业。
爆破器材的购买、运输、储存 和使用必须符合国家相关法律 法规的规定，严禁非法买卖、 转让、出借、私藏爆破器材。
爆破作业现场必须设置警戒线 ，标明安全区域和危险区域， 并配备专职安全管理人员进行 现场监督。同时，应制定应急 预案，以应对可能发生的突发 事件。
根据评估结果，制定相应的风 险控制措施，降低事故发生概 率。
应急预案制定及演练实施
针对可能发生的突发事件，制定 完善的应急预案。
应急预案应包括应急组织、通讯 联络、现场处置、医疗救护、安
全防护等内容。
定期组织应急演练，提高员工应 急处置能力和协同作战能力。
事故报告、调查和处理程序
01
发生事故后，应立即启 动事故报告程序，及时 向上级主管部门报告。
事故。
03 石方爆破作业流程与方法
作业前准备工作及现场勘察
爆破作业前准备
明确爆破任务和目标，制 定爆破方案，准备所需器 材和设备。
现场勘察内容
了解地形地貌、地质构造、 岩石性质及周边环境，评 估爆破作业的安全性和可 行性。
勘察方法
采用现场踏勘、地质勘探、 试验钻孔等方法，获取准 确的地质资料和岩石力学 参数。
导爆管
内壁涂有薄层炸药的塑料 管，用于传递爆轰波，起 爆雷管或非电导爆系统。
起爆器
提供起爆能量的装置， 如发爆器、起爆器等。
钻孔机械和装药设备简介
01
02
03
钻孔机械
包括潜孔钻、牙轮钻、凿 岩机等，用于在岩石上钻 孔，为装药提供空间。
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18.09.2020
a
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
18.09.2020
a
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 .
18.09.2020
B
第二阶段
对应力波 反射引起自 由面处的岩 石片落。
a
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。
板件爆破试验
1—装药孔 2—破碎区 3—拉裂区 4—震动区
水泥板的爆轰破坏
1—空气冲击波波阵面； 2—水泥板中冲击波波阵面； 3—水泥板
a
4
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
爆轰波波阵面的压力和传播速度大大高于爆 轰气体产物的压力和传播速度。 爆轰波首先作用 于药包周围的岩壁上，在岩石中激发形成冲击波 并很快衰减为应力波。冲击波在药包附近的岩石 中产生“压碎”现象，应力波在压碎区域之外产 生径向裂隙。
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
18.09.2020
a
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。
爆破漏斗张开角：爆破漏斗的顶角。（ θ）
18.09.2020
a
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
18.09.2020
a
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
18.09.2020
a
16
a n = 1.0
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。
18.09.2020
a
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
18.09.2020 相邻炮孔应力波相遇叠加
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
（b）单个B孔产生的切向伴生拉应力
a
（c）两孔合成的切向伴生拉应力 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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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。
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
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。
爆生气体和应力波综合 作用理论
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爆生气体膨胀作用理论
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
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。
爆 破 漏 斗
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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
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 ）
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。
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炸药在岩石中爆破的破坏模式
1 炮孔周围岩石的压碎作用；
主要的 五种破 坏模式
2 径向裂隙作用 ； 3 载卸引起的岩石内部环状裂隙作用；
4 反射拉伸引起的“片落”和引起径向裂隙的延伸；
5 爆炸气体展应力波所产生的裂隙。
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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。
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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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)
岩石杆件的爆破
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当单个药包在岩体中的埋置
外
部
深度不大时，可以观察到自由面
作
上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷
用
现象。这种情况下的爆破作用叫
爆破的外部作用。
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（1）反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落 外 部 作 用
霍普金森效应的破碎机理
A—应力波合成的过程；B—岩石表面片落过程