水压控制爆破

武汉理工大学
水中冲击波
等量装药时在水中爆炸与空气中爆炸的不同 水中冲击波的压力比空气冲击波压力大得多； 水中冲击波的作用时间要比空气冲击波的作用时间小得多；
水中
1万MPa
80-130MPa
空气中
1万Mpa/100
l0ro
水中冲击波
高压爆炸气体生成物—气泡在周围水介质的作用 下膨胀和压缩，产生一次或多次脉动压力。冲击 波到达自由面后，在一定的水域内产生水冢效应。 试验表明，水下爆炸冲击波、气泡脉动压力是水 下非接触爆炸破坏容器类构筑物的二种主要载荷。
梯恩梯装药水中爆炸
 137kg TNT在水中爆炸，冲击波峰值压力随距离变化的情况：  爆炸近区，压力下降极快，远区，压力下降较缓慢。
 水中冲击波正压作用时间随着距离加大而逐渐增加，但比同 距离用药量的空气冲击波的正压作用时间要小，前者约为后 者的1／100。
 因为水中冲击波阵面速度与其尾部传播速度相差较小，例如 水中冲击波压力为P水＝500MPa时，冲击波速度V水=2040m/s
 对普通炸药，此种深度为 h = 9 Q0.33
水中爆炸计算公式
 容重为1.525g/cm3 的TNT在水中爆炸,水中冲击波 峰值压力P,比冲量I，水流能量密度E计算公式：
P

533
3
Q R
1.13   
kg / cm2
1.57

 
3
Q R
 

0.078
0.89
武汉理工大学
第七章水压控制爆破
 资源与环境工程学院  房泽法
2009.12
武汉理工大学
1
水压控制爆破
概述
2
设计
3
施工
4
实例
1 概述
 在容器状构筑物中注满水，起爆悬挂在
水中一定位置的药包，利用水作为中间
A
A
介质，传递爆破压力，达到破坏构筑物，
并使爆破中产生的振动、飞石和噪音等
有害效应都得到有效控制的施工方法，
q
w
气泡到达水面
 气泡到达水面时，气泡上升速度很快，这时气泡上方所有 的水都垂直向上喷射，从而形成一个高而窄的喷泉式水柱， 其高度和上升速度决定于装药的深度。
 当装药在足够深的水中爆炸时，气泡到达自由表面以前就 被分散和溶解了，水面上没有喷泉出现．如果在很深的水 中爆炸，则在自由表面看不到上述的水中爆炸现象．
 当压力下降到25MPa时， 水中冲击波阵面传播速度实际上已 接近于声速(P水约为1450—1500 m/s)，此时波头与波尾几乎以 同一速度传播(P气=5MPa时， V气=2230 m/s)。
137kg梯恩梯装药水中爆炸
P=240MPa
Q=137kgTNT R=10m P=24.5Mpa R=5m P=55.1Mpa
称为水压控制爆破。
 水压爆破拆除对象：容器类构筑物、旧 楼房和高耸建筑物
A--A
武汉理工大学
水介质为传能形式的爆破
以水介质传递爆炸能对介质破碎的基本爆破方法：
1
水压爆破
2
水孔爆破
3
水封爆破
4
水下爆破
水压控制爆破特点
1. 不需钻孔，节约了钻孔费用和钻孔时间； 2. 药包数量小，雷管用量少，爆破网络简单； 3. 水介质易获得，传能效率高，炸药用量少； 4. 飞石飞散距离小、爆破粉尘少、爆破噪音小； 5. 拆除速度快、爆破直接成本低； 6. 只能用于容器类构筑物； 7. 采用齐发爆破，爆破地震动大； 8. 容器体积大时，水患问题严重。
武汉理工大学
水压爆破的基本原理
 炸药在水中爆炸的载荷形式：  冲击波作用载荷，峰压大，衰减快，作用时间短；  高压气团的膨胀压力及由它产生的高速水流。  两者大约占全部炸药爆炸能量的80％，其余大约20
％的能量则消耗于所产生的光能和热能之中，这些 能量的确切比例取决于炸药的品种和密度。
武汉理工大学
药包在无限水域下爆炸
 药包在水中爆炸后首先产生冲击波，冲击波的压力波峰值以 指数的形式衰减。
 水中初始冲击波压力比空气中的大得多。例如空气中初始冲 击波压力约为80～130MPa，而在水中初始冲击波压力则超 过1万MPa。
 随着水中冲击波的传播，其波阵面压力和速度下降很快， 且波形不断拉宽。例如球形装药爆炸产生的冲击波，在离爆 炸中心1～1.5 ro时，其压力下降极快，而在约l0ro，(r0为装药 半径)处压力下降为初始压力的1/100。
i

0.05883
Q
 
3
Q R
 
kg.s / cm2
0.95

 
3
Q R
 

0.078
2.05
E

833
Q 
3
来自百度文库Q R
 
kgcm/ cm2
0.95

 
3
Q R
 

0.078
水压爆破的基本原理
 炸药在水中爆炸的瞬间，冲击波到达容器周壁时， 冲击波压力在几十MPa以上。在冲击波作用下，容器 壁开始向外位移变形。当周壁上的环向拉应力达到 材料的抗拉强度极限时，周壁产生裂纹，出现破裂。
武汉理工大学
气泡脉动现象
重250克的特屈儿在91.5m的深水爆炸，高速摄影机 拍摄到气泡半径随时间的变化关系
武汉理工大学
气泡脉动现象
 在脉动过程中，由于水的浮力作用，气泡逐渐上 升。气泡膨胀时，上升缓慢，几乎原地不动，而 气泡受压缩时上升较快。爆炸产物所形成的气泡 一般均接近于球形。如果装药本身非球形，长与 宽之比在1～6范围之内，则离装药25ro的距离处 就接近于球形了。
 接着周壁上又受到爆炸产生的高压气团膨胀引起的 水压力。将能量再次传递给建筑物的周壁，又一次 形成冲击性的加载，更加剧了周壁破坏。
 具有残压的水流从容器壁裂缝中向外喷出，并带出 少量飞石四处飞散。
高压水传能特点
 水做为传能介质，可压缩性小，传能效率高。  当压力为100Mpa时，水的密度变化5％，具有微压缩性,与
1.525m
15.6MPa
12.25m 15.25m
11.3MPa
149.5m
152.5m
当p=50~160MPa时潜艇将沉没，无装甲的舰艇将受到严重破 坏。 p=30~45MPa时潜艇将受到破坏。
冲击波到水面
 如下图所示，当炸药在水下附近爆炸时，水中冲击波首先 到达水面，在水面上出现一个迅速扩大的暗灰色的水圈， 它的移动速度很大，约几十个毫秒后就会消失；冲击波在 自由表面发生反射，在稀疏波的作用下，表面处水的质点 进一步向上飞溅，形成一个特有的飞溅水冢(右下图)。