工程爆破 第7讲

第四章
爆破漏斗的几何要素
r
--爆破漏斗张开角 爆破漏斗张开角。 θ--爆破漏斗张开角。
θθ
H--爆破漏斗深度; --爆破漏斗深度 爆破漏斗深度; h-- 可见深度; 可见深度; W--最小抵抗线; --最小抵抗线 最小抵抗线; R--破裂半径; --破裂半径 破裂半径; r--爆破漏斗半径; --爆破漏斗半径 爆破漏斗半径;
第四章
第一节 岩石爆破破碎原因的几种学说 • 爆轰气体压力作用学说 • 应力波作用学说 • 应力波和爆轰气体压力共同作用学说
第四章
一、爆轰气体压力作用学说
这种学说从静力学观点出发， 这种学说从静力学观点出发，认为岩石的破碎 主要是由于爆轰气体（ gas） 主要是由于爆轰气体（explosion gas）的膨胀 压力引起的。 压力引起的。这种学说忽视了岩体中冲击波和应 力波（ wave） 力波（stress wave）的破坏作用
药包爆炸
第四章
大量的高温高压气体 作用于周围岩壁 形成压应力场P 形成压应力场 P在切向衍生拉应力 l 在切向衍生拉应力P 在切向衍生拉应力
岩石抗拉强度R 若Pl＞岩石抗拉强度Rl
P引起径向位移，且不等 引起径向位移， 引起径向位移
产生径向裂隙
岩石中形成剪切应力
若剪切应力大于岩石抗剪强度 剪切破坏 足够大， 若P足够大，则推动破碎岩块作径向抛掷运动 足够大
Q = f(n)·kb·W3 (4-7) (4-
式中： 爆破作用指数函数。 式中：f(n) — 爆破作用指数函数。 前苏联学者鲍列斯阔夫提出的经验公式： 前苏联学者鲍列斯阔夫提出的经验公式：
f(n) = 0.4＋0.6n3 (4-8) (4(4-9) (4-
故:
Q= (0.4＋0.6n3)kbW3
但当最小抵抗线W大于25m 但当最小抵抗线W大于25m时，用(4-9)式计算出来 25m时 (4-9)式计算出来 的装药量偏小，应乘以修正系数： 的装药量偏小，应乘以修正系数：
第四章
药包爆炸
楔 入 应 力 波 作 用 下 的 破 碎 岩 块
爆轰波 作用于岩壁
气体产物 此时继 续压缩 产生压碎区域 径向裂隙
产生冲击波 衰减为应力波 衰减为振动波
使破碎岩块向前延伸并进一步张开 足够大， 若P足够大，则推动破碎岩块作径向抛掷运动 足够大
第四章
第二节 单个药包的爆破作用
为了分析岩体的爆破破碎机理， 为了分析岩体的爆破破碎机理，通常假定岩石 是均匀介质， 是均匀介质，并将装药简化为在一个自由面条件 下的球形药包。 下的球形药包。 根据炸药药包对介质影响程度的不同, 根据炸药药包对介质影响程度的不同,可以将 其影响作用分为内部作用 外部作用。 内部作用和 其影响作用分为内部作用和外部作用。
H
h
W
R
第四章
爆破作用指数 爆破漏斗底圆半径与最小抵抗线的比值称为爆破 作用指数， 表示。 作用指数，用n表示。
r n= W
在工程爆破中是一个极重要的参数。 爆破作用指数n在工程爆破中是一个极重要的参数。 值的变化， 爆破作用指数n值的变化，直接影响到爆破漏斗的大 岩石的破碎程度和抛掷效果。 小、岩石的破碎程度和抛掷效果。
第四章
二、应力波作用学说
这种学说以爆炸动力学为基础， 这种学说以爆炸动力学为基础，认为应力波是 引起岩石破碎的主要原因。 引起岩石破碎的主要原因。这种学说忽视了爆轰 气体的破坏作用
1 2
( a )
( b )
( c )
( c )
第四章
三、应力波和爆轰气体压力共同作用学说
这种学说认为， 这种学说认为，岩石的破坏是应力波和爆轰气 体共同作用的结果。 体共同作用的结果。这种学说综合考虑了应力波 和爆轰气体在岩石破坏过程中所起的作用， 和爆轰气体在岩石破坏过程中所起的作用，更切 合实际而为大多数研究者所接受。 合实际而为大多数研究者所接受。
第四章
二、装药分类
延长药包和集中药包。 延长药包和集中药包。 当药包的长度和它横截面的直径（或最大边长） 当药包的长度和它横截面的直径（或最大边长） 比值大于某一值时，叫做延长药包。 比值大于某一值时，叫做延长药包。就圆柱形装药 而言，通常当比值大于4 即视为延长药包。 而言，通常当比值大于4时，即视为延长药包。实 际上，要真正起到延长药包的作用， 际上，要真正起到延长药包的作用，药包的长度要 超过药包直径17倍以上。 17倍以上 超过药包直径17倍以上。
铁路工程爆破
第七讲
岩石爆破作用原理
主讲： 主讲：李宏建
第三章
内容回顾
1.导火索起爆法 1.导火索起爆法 2.电力起爆法 2.电力起爆法 3.导爆索起爆法 3.导爆索起爆法 4.塑料导爆管起爆系统 4.塑料导爆管起爆系统
第四章 岩石爆破作用原理
• • • • •
岩石爆破破碎原因的几种学说 单个药包的爆破作用 体积公式 爆破参数的意义及选择 影响爆破效果的因素
第四章
一、内部作用
当药包在岩体中的埋置深度很大， 当药包在岩体中的埋置深度很大，其爆破作用 达不到自由面时， 达不到自由面时，这种情况下的爆破作用叫作爆 破的内部作用， 破的内部作用，相当于单个药包在无限介质中的 爆破作用。 爆破作用。岩石的破坏特征随离药包中心距离的 变化而发生明显的变化 根据岩石的破坏特征，可将偶合装药条件下， 根据岩石的破坏特征，可将偶合装药条件下， 粉碎区、 受爆炸影响的岩石分为三个区域 ：粉碎区、破 裂区和震动区。 裂区和震动区。
Q= (0.4＋0.6n3)φkbW3
其中：
1 ϕ= W / 25
W ≤ 25m W > 25m
(4-10) (4-
第四章
四、延长药包的药量计算
延长药包垂直于自由面
Q=kbf(n)’W3
（4-14）
1 W= l2 + l1 2
r
2
1
W
第四章
延长药包平行于自由面 形成标准抛掷爆破沟槽
Q = kbV= kb·2rWl/2 = kb·rWl= kbW l 2 即 Q = k bW l
θ
θ
σr
`
σb r ) (
` `
第四章
二、外部作用
当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以 当单个药包在岩体中的埋置深度不大时， 观察到自由面上出现了岩体开裂、 观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现 这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用， 象。这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用， 其特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑， 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 爆破漏斗。 称为爆破漏斗。
2
2 r W
形成非标准抛掷爆破沟槽
Q = f(n)’kbW l
2
对于硐室爆破中使用的条形药包， 对于硐室爆破中使用的条形药包，装药量的计算公式可 以表示为： 以表示为： Q Qt= l = f(n)’kbW2
第四章 重点内容
1.岩石爆破破碎原因的三种学说 1.岩石爆破破碎原因的三种学说 2.爆破的内部作用和外部作用 2.爆破的内部作用和外部作用 3.爆破漏斗的几何要素 3.爆破漏斗的几何要素 4.爆破漏斗的分类 4.爆破漏斗的分类
第四章
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R 0
R 1
R 2
爆破的内部作用
R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2-破裂区半径
第四章
r
σ σ
r
σr σ σ
θ
r
` `
`
σ σ
θ
σ
σ
θ
σ ( a )
θ
破裂区裂隙的形成
径向压应力； 切向拉应力； σr-径向压应力；σθ-切向拉应力； 径向拉应力； σ’r-径向拉应力；σ’θ-切向压应力
爆破漏斗分类
第四章
第三节 体积公式
装药量计算中最为常用的一种经验公式
一、体积公式的计算原理
在一定的炸药和岩石条件下， 在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石 方体积与所用的装药量成正比。 方体积与所用的装药量成正比。这就是体积 公式的计算原理 。 Q=k·V 式中： 装药量， 式中：Q — 装药量，kg ; 3 单位体积岩石的炸药消耗量， k — 单位体积岩石的炸药消耗量，kg/m ; 3 被爆落的岩石体积， V — 被爆落的岩石体积，m 。
第四章
三、集中药包的药量计算
集中药包的标准抛掷爆破
Q=kb·V
1 V = π ⋅ r 2 ⋅W 3
(4-3) (4(4-4) (4(4-5) (4-
V =
π
3
⋅W 2 ⋅W =
π
3
W 3 = 1047W 3 ≈ W 3 .
所以: 所以:
Qb＝kb·W3
(4-6) (4-
第四章
集中药包的非标准抛掷爆破
第四章
r r
爆破漏斗的分类
θ θ ( a ) ( )
r r
θ θ ( ) )
(
(a)标准抛掷爆破漏斗(n=1) (a)标准抛掷爆破漏斗(n=1) 标准抛掷爆破漏斗
(b)加强抛掷爆破漏斗 (n＞ (b)加强抛掷爆破漏斗 (n＞1 )
(d)松动爆破漏斗 (0＜ (c)减弱抛掷爆破漏斗 (0.75＜ (c)减弱抛掷爆破漏斗 (0.75＜n＜1 ) (d)松动爆破漏斗 (0＜n≤0.75 )