第三章 岩石爆破理论第一部分
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岩土爆破理论
岩土爆破理论
1
岩石爆破理论的发展 岩石中的爆炸应力波
岩石中的爆炸气体
2 3 4
岩石的爆破破碎机理
5
爆破漏斗理论 装药量计算原理
影响爆破作用的因素
6 7
1
岩石爆破理论的发展 岩石中的爆炸应力波
岩石中的爆炸气体
2 3 4
岩石的爆破破碎机理
1.1 岩石爆破理论的发展阶段
爆破理论作为一个学科，划分其发展的不 同阶段，在时间上是很难划分清楚的，但就其 发展过程来说，又必然存在着不同的发展阶段。 即早期发展阶段、爆破理论的确立阶段、爆破 理论的最新发展阶段。
反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落
反射拉应力波破坏过程示意图
a—入射压力波波前；b—反射拉应力波波前
反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落
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
反射拉伸波引起径向裂隙的延伸 从自由面反射回岩体 中的拉伸波，即使它的强 度不足以产生“片落”， 但是反射拉伸波同径向裂 隙梢处的应力场互相叠加， 可使径向裂隙大大地向前 延伸。
1 1 2
E G 2 2 C s =[ ] =[ ] 2ρ(1 + ν ) ρ
1
式中
E——介质的弹性模量，kPa； ν——介质的泊松比； G——介质的剪切模量，kPa。
2.3.3 应力波的反射 当波遇到界面时，一部分波改变方向，但 不透过界面，仍在入射介质中传播的现象称为 反射。当波从一个介质穿过界面进入另一介质， 入射线由于波速的改变，而改变传播方向的现 象称为透射。
4.1 炸药在岩石中爆破作用的范围
4.1.1 炸药的内部作用 假设岩石为均匀介质，当炸药置于无限均 质岩石中爆炸时，在岩石中将形成以炸药为中 心的由近及远的不同破坏区域，分别称为粉碎 区、裂隙区及弹性震动区。
1
岩石爆破理论的发展 岩石中的爆炸应力波
岩石中的爆炸气体
2 3 4
岩石的爆破破碎机理
5
爆破漏斗理论 装药量计算原理
影响爆破作用的因素
6 7
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岩石爆破理论的发展 岩石中的爆炸应力波
岩石中的爆炸气体
2 3 4
岩石的爆破破碎机理
1.1 岩石爆破理论的发展阶段
爆破理论作为一个学科，划分其发展的不 同阶段，在时间上是很难划分清楚的，但就其 发展过程来说，又必然存在着不同的发展阶段。 即早期发展阶段、爆破理论的确立阶段、爆破 理论的最新发展阶段。
反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落
反射拉应力波破坏过程示意图
a—入射压力波波前；b—反射拉应力波波前
反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落
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
反射拉伸波引起径向裂隙的延伸 从自由面反射回岩体 中的拉伸波，即使它的强 度不足以产生“片落”， 但是反射拉伸波同径向裂 隙梢处的应力场互相叠加， 可使径向裂隙大大地向前 延伸。
1 1 2
E G 2 2 C s =[ ] =[ ] 2ρ(1 + ν ) ρ
1
式中
E——介质的弹性模量，kPa； ν——介质的泊松比； G——介质的剪切模量，kPa。
2.3.3 应力波的反射 当波遇到界面时，一部分波改变方向，但 不透过界面，仍在入射介质中传播的现象称为 反射。当波从一个介质穿过界面进入另一介质， 入射线由于波速的改变，而改变传播方向的现 象称为透射。
4.1 炸药在岩石中爆破作用的范围
4.1.1 炸药的内部作用 假设岩石为均匀介质，当炸药置于无限均 质岩石中爆炸时，在岩石中将形成以炸药为中 心的由近及远的不同破坏区域，分别称为粉碎 区、裂隙区及弹性震动区。
爆破作用原理
在松软岩石、低猛度炸药、装药不偶合系数较大 旳条件下，爆轰气体旳破坏作用是主要旳。
二.爆破作用
一）单个药包旳爆破作用
㈠自由面和最小抵抗线 假如将一种球形或立方体形炸药包(爆破上称之为集中 药包)埋入岩石中，岩石与空气接触旳表面称为自由面。 最小抵抗线:药包中心到自由面旳垂直距离W。
爆破旳内部作用
光面爆破机理 光爆炮眼同步起爆，在各炮眼旳眼壁上产生细微旳
径向裂隙，因为起爆器材旳起爆时间误差，各炮眼不 可能在同一时刻爆炸，先爆炮眼旳径向裂隙，因为相 邻后爆炮眼所起旳导向作用，成果沿相邻两炮眼旳连 心线旳那条裂隙得到优先发展，并在爆愤怒体旳作用 下扩展，形成贯穿裂缝。贯穿裂缝形成后，周围岩体 内旳应力因释放而下降，从而能够克制其他方向上有 裂隙发展，同步又隔断了从自由面反射旳应力波向围 岩传播，因而爆破形成旳壁面平整。
衡量爆破作用旳效果： 当n=1时，形成原则抛掷漏斗（c）； 1<n<3时，形成加强抛掷漏斗（d）； 0.75<n<1时，形成减弱抛掷漏斗（b）； n=0.75时，岩石只形成松动而不形 成抛掷，叫做松动漏斗（a）； n<0.75时，爆破漏斗不能形成。二）多种药包旳爆破作用
三、微差爆破
利用毫秒雷管或其他设备控制放炮旳顺序，使每段 之间只有几十毫秒旳间隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。
随即，爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎旳岩 石，爆轰气体“楔入”在应力波作用下产生旳裂隙中， 使之继续向前延伸和进一步张开。当爆轰气体旳压力 足够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。
对于不同性质旳岩石和炸药，应力波与爆轰气体 旳作用程度是不同旳。
在坚硬岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不偶 合系数较小旳条件下，应力波旳破坏作用是主要旳；
二.爆破作用
一）单个药包旳爆破作用
㈠自由面和最小抵抗线 假如将一种球形或立方体形炸药包(爆破上称之为集中 药包)埋入岩石中，岩石与空气接触旳表面称为自由面。 最小抵抗线:药包中心到自由面旳垂直距离W。
爆破旳内部作用
光面爆破机理 光爆炮眼同步起爆，在各炮眼旳眼壁上产生细微旳
径向裂隙，因为起爆器材旳起爆时间误差，各炮眼不 可能在同一时刻爆炸，先爆炮眼旳径向裂隙，因为相 邻后爆炮眼所起旳导向作用，成果沿相邻两炮眼旳连 心线旳那条裂隙得到优先发展，并在爆愤怒体旳作用 下扩展，形成贯穿裂缝。贯穿裂缝形成后，周围岩体 内旳应力因释放而下降，从而能够克制其他方向上有 裂隙发展，同步又隔断了从自由面反射旳应力波向围 岩传播，因而爆破形成旳壁面平整。
衡量爆破作用旳效果： 当n=1时，形成原则抛掷漏斗（c）； 1<n<3时，形成加强抛掷漏斗（d）； 0.75<n<1时，形成减弱抛掷漏斗（b）； n=0.75时，岩石只形成松动而不形 成抛掷，叫做松动漏斗（a）； n<0.75时，爆破漏斗不能形成。二）多种药包旳爆破作用
三、微差爆破
利用毫秒雷管或其他设备控制放炮旳顺序，使每段 之间只有几十毫秒旳间隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。
随即，爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎旳岩 石，爆轰气体“楔入”在应力波作用下产生旳裂隙中， 使之继续向前延伸和进一步张开。当爆轰气体旳压力 足够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。
对于不同性质旳岩石和炸药，应力波与爆轰气体 旳作用程度是不同旳。
在坚硬岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不偶 合系数较小旳条件下，应力波旳破坏作用是主要旳；
岩土中爆炸的基本理论
炸药在岩土介质中爆炸发展图像
1)岩石中爆炸应力波的演变
炸药在岩土介质中爆炸发展图像（续）
2) 冲击 载荷作 用下岩 石的变 形及其 对应的 各种应 力波
冲击载荷作用下岩石的变形规律
炸药在岩土介质中爆炸发展图像（续）
2)冲击载荷作用下岩石的变形及其对应的各种应力波不同应力幅值时岩Fra bibliotek中传播的各种应力波
内部作用时根据岩石的破坏情况除在装药周围扩大爆腔外还将在岩石中自爆源向外依次形成粉碎区或称压缩区压碎区破裂区或称裂隙区和震爆破内部作用岩石破坏分区示意图r0r2r1破裂区半径装药内部爆破作用粉碎区密闭在岩体中的药包爆炸时产生高温高压气体爆轰压力在数微秒内急剧增高到数万兆帕强烈冲击药包周围岩石激起起冲击波产生很高的径向和切相压应力其强度远远超过岩石的动态抗压强度
式中Cp为岩石中的弹性波速度； r 为岩石的密度； D1为 爆轰波速度。
传入岩石中的爆炸载荷（续）
不耦合装药时炮孔压力 不耦合装药情况下，爆轰波首先压缩装药与孔壁间间 隙内的空气，引起空气冲击波，而后再由空气冲击波 作用于孔壁，对岩石加载。假定： a）爆炸产物在间隙内的膨胀为绝热膨胀，其膨胀规律 为PV 3=常数；b）忽略间隙内空气的存在；c）爆轰产 物开始膨胀时的压力按平均爆压Pm计算，即有： 因此求得不耦合装药时， 孔壁冲击压力为：
爆生气体膨胀推力作用假说
这种学说从静力学观点出发，认为岩石的破碎主要是 由于爆轰气体的膨胀压力引起的。这种学说忽视了岩体中 冲击波和应力波的破坏作用，其基本观点如下： 药包爆炸，产生大量高温高压气体，这些爆炸气体迅 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。作用于岩壁上的压力引起岩石质 点径向位移，由于不同方向受力不等引起径向位移速度不 等，导致在岩石中形成剪切应力。当剪切应力超过岩石抗 剪强度时，岩石即产生剪切破坏。破碎岩块又在爆轰气体 推力作用下沿径向抛出，形成爆破漏斗坑。（内——外）
(完整版)第三章爆破工程
第三章爆破工程一、本章主要内容1.爆破的基本原理2.炸药及炸药量计算3.爆破基本方法4.钻孔与起爆5.特种爆破技术6.爆破安全控制二、学习的目的与教学要求应用于水工建筑物基础、导流隧洞与地下厂房等的开挖、料场开采、定向爆破筑坝和建筑物拆除等。
1.掌握爆破工程的基本方法、钻爆开挖方法；2.理解爆破的基本概念和爆破材料的主要性能，了解定向爆破、预裂爆破、光面爆破的概念及技术要求。
3.掌握爆破工程的施工特点和程序及施工的主要内容；4.对爆破安全与防护计算能灵活应用，对安全防护引起足够重视。
要严格执行各项安全计算的标准。
三、学习重点1.爆破作用指数概念及根据爆破作用指数对爆破进行分类。
2.浅孔、深孔爆破的炮孔布置和装药量计算；3.光面爆破、预裂爆破的应用和区别；主要参数的选用、确定和装药量的计算。
第一节爆破的基本概念一、爆破作用的概念（一）爆炸炸药爆炸属于化学反应。
从广义的角度来说，能量在瞬间释放的现象都可称为爆炸。
（二）爆破爆破是利用炸药的爆炸能量对炸药周围的介质，使其发生变形并进行破坏。
二、无限均匀介质中的爆破1．压缩圈（粉碎圈）这是与球形药包直接接触的介质。
2．抛掷圈紧贴着压缩圈外面的介质。
3．破坏圈（松动圈）位于抛掷圈外。
三、有限均匀介质中的爆破（一）自由面半无限介质的爆破是指药包埋设深度不大，爆破作用受到临空面的影响的爆破。
在水利工程建设中的爆破多属于这种爆破。
在半无限介质的爆破中，临空面起到反射拉应力作用和聚能作用。
（二）爆破漏斗的概念爆破漏斗：当爆破在有临空面的半无限介质表面附近进行时，若药包的爆破作用具有使部分破碎介质具有抛向临空面的能量时，往往形成一个倒立圆锥形的爆破坑，形如漏斗，称为爆破漏斗。
爆破漏斗的形状多种多样，随着岩土性质、炸药的品种、性能及药包大小及药包埋置深度不同而变化。
（三）爆破漏斗的几何参数1．药包中心O：2．最小抵抗线W：药包中心到临空面（自由面）的最短距离，即最小抵抗线长度Ｗ。
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。
岩土爆破理论sjs
岩土爆破理论sjs
3 岩石爆破作用机理三大学说
• 药包爆炸时，产生高温、
压气体。气体迅速膨胀，以极 高压力（104MPa量级）作用 于药包周围岩壁上，形成径向 压应力场、同时衍生切向拉应 力场。 ❖ 当岩石抗拉强度低于切向拉
应力时，将产生径向裂隙。
θ
σr σσ
σr
θ
θ
σ
σ
θ
岩土爆破理论sjs
(a)
岩土爆破理论sjs
3 岩石爆破作用机理三大学说
爆轰波、爆轰气体，作用于 药包周围岩壁上，在岩石中 形成冲击波并很快衰减为应 力波。
冲击波在药包附近产生 “压 碎”现象，应力波在压碎区 域之外产生径向裂隙。
岩土爆破理论sjs
R0
R1 R2
3 岩石爆破作用机理三大学说
随后，爆轰气体继续压缩压碎的岩石，并“楔入”应力波作 用下产生的裂隙中，使之继续延伸和张开。
❖ 了解岩石爆破破碎作用机 理是优化爆破参数，获得 良好爆破效果的基础。
岩土爆破理论sjs
施工人员正在钻孔
3 岩石爆破破碎机理三大学说
❖ 经典岩石爆破破碎机理有如下三大学说：
村田勉等提出的爆炸气体膨胀压力作用学说； 日野熊雄等提出的爆炸冲击波（应力波）作用学说； 综合2派观点的爆炸应力波和气体膨胀共同作用学说。
冲击波作用区之外，是应力波，其衰减规律与冲击波相
同，但衰减指数较小。前苏联学者给出的衰减指数为
• 我国武汉岩土力学研究所通过现场试验得出的应力波
衰减指数为：
• 在应力波作用区，岩石中柱状应力波的径向应力与切向
应力之间有如下关系：
岩土爆破理论sjs
3 岩石爆破作用机理三大学说
• 在交通、水利水电、采矿 等工程领域，爆破是最广 泛、有效破岩手段。
3 岩石爆破作用机理三大学说
• 药包爆炸时，产生高温、
压气体。气体迅速膨胀，以极 高压力（104MPa量级）作用 于药包周围岩壁上，形成径向 压应力场、同时衍生切向拉应 力场。 ❖ 当岩石抗拉强度低于切向拉
应力时，将产生径向裂隙。
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岩土爆破理论sjs
(a)
岩土爆破理论sjs
3 岩石爆破作用机理三大学说
爆轰波、爆轰气体，作用于 药包周围岩壁上，在岩石中 形成冲击波并很快衰减为应 力波。
冲击波在药包附近产生 “压 碎”现象，应力波在压碎区 域之外产生径向裂隙。
岩土爆破理论sjs
R0
R1 R2
3 岩石爆破作用机理三大学说
随后，爆轰气体继续压缩压碎的岩石，并“楔入”应力波作 用下产生的裂隙中，使之继续延伸和张开。
❖ 了解岩石爆破破碎作用机 理是优化爆破参数，获得 良好爆破效果的基础。
岩土爆破理论sjs
施工人员正在钻孔
3 岩石爆破破碎机理三大学说
❖ 经典岩石爆破破碎机理有如下三大学说：
村田勉等提出的爆炸气体膨胀压力作用学说； 日野熊雄等提出的爆炸冲击波（应力波）作用学说； 综合2派观点的爆炸应力波和气体膨胀共同作用学说。
冲击波作用区之外，是应力波，其衰减规律与冲击波相
同，但衰减指数较小。前苏联学者给出的衰减指数为
• 我国武汉岩土力学研究所通过现场试验得出的应力波
衰减指数为：
• 在应力波作用区，岩石中柱状应力波的径向应力与切向
应力之间有如下关系：
岩土爆破理论sjs
3 岩石爆破作用机理三大学说
• 在交通、水利水电、采矿 等工程领域，爆破是最广 泛、有效破岩手段。
《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。
岩石爆破理论
炸药性能——炸药密度、爆热和爆速
爆轰压力、爆炸压力、爆炸作用时间、能量利用率
炸药爆热、爆温、 爆轰气体体积
7.7.2 岩石特性对爆破作用的影响
• 岩石特性——物理力学性质、动载特性和地 质条件。实际是岩石对应力波传播的影响
• 结构面对应力波传播的影响：加剧了应力波 能量的吸收；改变了应力波的传播方向（反 射、透射）。决定了爆破裂隙的扩展程度。
为了获得较好的爆破效果，应使炸药的波阻抗尽量 接近岩石的波阻抗。
• 岩石中的动应力场
爆炸荷载为动荷载，在爆炸荷载作用下，岩石中引 起的应力 状态表现为动的应力状态。它不仅随时 间变化，而且随距离远近而变化。
最大主应力、最小主应力、剪应力
7.3岩石中的爆炸气体
• 冲击波在前，爆炸气体在后 • 冲击波时间短，爆炸气体作用时间长 • 爆炸气体能量大 • 按准静态分析
爆破理论确立阶段 ：冲击波拉伸破坏理论；爆炸气体膨胀压破坏理论； 冲击波和爆炸气体综合作用理论，爆破过程3阶段论。
爆破理论最新发展阶段 ：裂隙岩体爆破理论；断裂力学和损伤力学引入； 计算机模拟和再现，爆破块度和爆堆形态预测； 新思想和新方法进入爆破理论研究。
岩石爆破理论研究的内容：
• 爆轰波理论的研究
• 应力波分类：
应力波 （传播途径）
体积波
表面波
纵波P波
运动方向一致 压缩波
横波S波
运动方向垂直 剪切波
瑞利波R波
能量大 地震破坏
勒夫波 Q波
按波阵面形状分类：球面波、柱面波、平面波 按介质变形性质分类：弹性波、粘弹性波、塑性波、冲击波
冲击荷载的特征： 承受载荷作用的物体自重非常重要； 在承载体中诱发出的应力是局部性的； 承载体的反应是动态的
爆轰压力、爆炸压力、爆炸作用时间、能量利用率
炸药爆热、爆温、 爆轰气体体积
7.7.2 岩石特性对爆破作用的影响
• 岩石特性——物理力学性质、动载特性和地 质条件。实际是岩石对应力波传播的影响
• 结构面对应力波传播的影响：加剧了应力波 能量的吸收；改变了应力波的传播方向（反 射、透射）。决定了爆破裂隙的扩展程度。
为了获得较好的爆破效果，应使炸药的波阻抗尽量 接近岩石的波阻抗。
• 岩石中的动应力场
爆炸荷载为动荷载，在爆炸荷载作用下，岩石中引 起的应力 状态表现为动的应力状态。它不仅随时 间变化，而且随距离远近而变化。
最大主应力、最小主应力、剪应力
7.3岩石中的爆炸气体
• 冲击波在前，爆炸气体在后 • 冲击波时间短，爆炸气体作用时间长 • 爆炸气体能量大 • 按准静态分析
爆破理论确立阶段 ：冲击波拉伸破坏理论；爆炸气体膨胀压破坏理论； 冲击波和爆炸气体综合作用理论，爆破过程3阶段论。
爆破理论最新发展阶段 ：裂隙岩体爆破理论；断裂力学和损伤力学引入； 计算机模拟和再现，爆破块度和爆堆形态预测； 新思想和新方法进入爆破理论研究。
岩石爆破理论研究的内容：
• 爆轰波理论的研究
• 应力波分类：
应力波 （传播途径）
体积波
表面波
纵波P波
运动方向一致 压缩波
横波S波
运动方向垂直 剪切波
瑞利波R波
能量大 地震破坏
勒夫波 Q波
按波阵面形状分类：球面波、柱面波、平面波 按介质变形性质分类：弹性波、粘弹性波、塑性波、冲击波
冲击荷载的特征： 承受载荷作用的物体自重非常重要； 在承载体中诱发出的应力是局部性的； 承载体的反应是动态的
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。
岩土爆破知识
18
㈢ 磨擦感度
炸药在磨擦作用下发生爆炸的难易程度 称为磨擦感度。磨擦感度用摆式磨擦仪 测定。摆锤重1500克，摆角90°，表 压5.0千帕，低感度混合炸药测定药量取 0.02克，试验25次，磨擦感度即用爆炸 的次数与试验总次数的百分比表示。
19
磨 擦 感 度
20
撞击感度和摩擦感度
21
㈣ 爆炸冲能感度
8
第二节 炸药的起爆和感度
一. 炸药的起爆 炸药具有爆炸的可能性，但在常态下它不会 自行发生爆炸。要使炸药发生爆炸，必须给炸药 施加一定的外能作用。炸药在外能作用下发生爆 炸的过程，称为炸药的起爆。使炸药起爆所需的 外能，则称为起爆能。 多种形式的外能都可以激起炸药爆炸，但从 工程爆破技术、作业安全和有效使用炸药的角度 看，热能、爆炸能和机械能较有实际意义。
51
第三章 起爆器材与起爆技术
52
起爆器材
53
雷管
54
雷管型号及规格表
55
一. 火雷管
56
火雷管
57
火雷管结构
管壳 加强帽 正起爆药 副起爆药
a
聚能穴
58
火雷管结构
59
火雷管能量分布
60
二. 电雷管
61
电 雷 管
62
电 雷 管
63
电雷管结构
卡口塞
脚线
引火头
64
电雷管结构
65
86
三. 起爆药包的制作
将炸药卷平端捏软用竹或木、铜、铝等制成的 专用锥子扎一个直径稍大于雷管的小孔，轻轻 插入加工好的起爆雷管，用胶布或细绳捆好。 加工起爆药包应在爆破工作面附近的安全地点 进行，制备时，不许将雷管往复推入药包又拉 出，以免导火索从雷管中拉出造成瞎火。爆破 多少炮孔就加工多少起爆药包，不得过量制备。
㈢ 磨擦感度
炸药在磨擦作用下发生爆炸的难易程度 称为磨擦感度。磨擦感度用摆式磨擦仪 测定。摆锤重1500克，摆角90°，表 压5.0千帕，低感度混合炸药测定药量取 0.02克，试验25次，磨擦感度即用爆炸 的次数与试验总次数的百分比表示。
19
磨 擦 感 度
20
撞击感度和摩擦感度
21
㈣ 爆炸冲能感度
8
第二节 炸药的起爆和感度
一. 炸药的起爆 炸药具有爆炸的可能性，但在常态下它不会 自行发生爆炸。要使炸药发生爆炸，必须给炸药 施加一定的外能作用。炸药在外能作用下发生爆 炸的过程，称为炸药的起爆。使炸药起爆所需的 外能，则称为起爆能。 多种形式的外能都可以激起炸药爆炸，但从 工程爆破技术、作业安全和有效使用炸药的角度 看，热能、爆炸能和机械能较有实际意义。
51
第三章 起爆器材与起爆技术
52
起爆器材
53
雷管
54
雷管型号及规格表
55
一. 火雷管
56
火雷管
57
火雷管结构
管壳 加强帽 正起爆药 副起爆药
a
聚能穴
58
火雷管结构
59
火雷管能量分布
60
二. 电雷管
61
电 雷 管
62
电 雷 管
63
电雷管结构
卡口塞
脚线
引火头
64
电雷管结构
65
86
三. 起爆药包的制作
将炸药卷平端捏软用竹或木、铜、铝等制成的 专用锥子扎一个直径稍大于雷管的小孔，轻轻 插入加工好的起爆雷管，用胶布或细绳捆好。 加工起爆药包应在爆破工作面附近的安全地点 进行，制备时，不许将雷管往复推入药包又拉 出，以免导火索从雷管中拉出造成瞎火。爆破 多少炮孔就加工多少起爆药包，不得过量制备。
岩土中爆炸的基本理论
岩土中爆炸的基本理论第一节 岩石的动态特性和可爆性一、岩石的物理性质 (一)岩石的孔隙度岩石的孔隙度η是指岩石中各孔隙的总体积V 0。
对岩石总体积V 之比，用百分率 表示。
100%V Vη=⨯ 孔隙的存在削弱了岩石颗粒之间的连接力而使岩石强度降低，孔隙度越大，岩石强度的降低就越严重。
(二)岩石的密度和重力密度岩石的密度ρ是指构成岩石的物理质量M 对该物质所具有的体积0V V -之比，即M V V ρ=-岩石的重力密度γ是指岩石的重力G 对包括孔隙在内的岩石体积V 之比，即G Vγ=岩石的密度和重力密度性质不同，一般情况下，岩石的密度和重力密度越大，岩石就 越难以破碎，在抛掷爆破时需消耗较多的能量去克服重力的影响。
(三)岩石的波阻抗岩石的波阻抗是指岩石密度ρ与纵波在该岩石中传播速度p c 的乘积。
其物理意义是 使岩石介质产生单位质点运动速度所需要的应力波的应力值，它反应了应力波使岩石质点 运动时，岩石阻止波能传播的作用。
岩石的波阻抗值对爆破能量在岩石中的传播效率有直 接影响，通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配(相等或相接近)时，爆破传给岩石的能量最多，在岩石中引起的应变值就大，可获得较好的爆破效果。
(四)岩石的碎胀性岩石破碎后因碎片间孔隙增多而总体积增大，这一性质称为岩石的碎胀性。
碎胀性可 用碎胀系数η表示，其值为岩石破碎膨胀后的体积1V 与原岩破碎前体积V 之比，即1V Vη=二、岩石爆破荷载特性炸药爆炸施加于岩石的是冲击荷载，压力峰值高、作用时间短，即加载速度高，属动 力学范畴，研究岩石的爆破破碎就必须研究岩石的动态特性。
(一)岩石爆破的荷载性质静载时，岩石内应力场与时间无关，岩石呈静态。
爆炸荷载作用时，岩石内引起应力，应变以波的形式在岩石中传播，即岩石内应力场随时间变化，岩石呈动态。
区别动、静荷载，一般用应变率或加载速度作为指标。
应变率为应变随时间的变化率，它表征在时间增量dt 内，外荷载所引起的岩石应变增量d ε与dt 的比值，即d dtεε=式中t ——岩石受载时间；ε——岩石应变，l l ε∆=，l ∆为岩石受载后的变形量。
第三章爆破破岩机理(lihw)
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，其基本观点如下：
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（图3-1）。
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
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。
观点依据：
①岩石发生破坏的时间在爆炸气体作用的时间 内。 ②炸药中冲击波的能量仅占炸药总能量的 5%~15%。
对该观点的评论： 全面阐述了爆炸气体在岩石破碎中的作用。
际而为大多数研究者所接受。其基本观点如下：
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。
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。
对于不同性质的岩石和炸药，应力波与爆轰气
体的作用程度是不同的。
在坚硬岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不
偶合系数（本章第五节）较小的条件下，应力波的
破坏作用是主要的；
在松软岩石、低猛度炸药、装药不偶合系数较
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（图3-1）。
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
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。
观点依据：
①岩石发生破坏的时间在爆炸气体作用的时间 内。 ②炸药中冲击波的能量仅占炸药总能量的 5%~15%。
对该观点的评论： 全面阐述了爆炸气体在岩石破碎中的作用。
际而为大多数研究者所接受。其基本观点如下：
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。
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。
对于不同性质的岩石和炸药，应力波与爆轰气
体的作用程度是不同的。
在坚硬岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不
偶合系数（本章第五节）较小的条件下，应力波的
破坏作用是主要的；
在松软岩石、低猛度炸药、装药不偶合系数较
第3章 爆破漏斗和裂隙岩体理论
5.0
1.97 1.58 1.72 1.98 1.13 0.77
加拿大铁矿公司，硝铵浆状 混合炸药 硝化甘油，淮南
铵油炸药，淮南
存在问题
• 柱状药包 • “最佳埋深：——未考虑爆破块度，实际工 程需要控制爆破块度 • “最佳破碎抵抗线”
两种理论的对比
苏联 漏斗试验 漏斗形状和大小，归纳药量 漏斗体积，临界深度和最佳深度 利氏
3、裂隙岩体爆破理论
• 裂隙影响爆破漏斗的形状 • 裂隙影响爆破的范围和体积 • 裂隙影响爆破的块度
层理对爆破漏斗的影响
• 当一组结构面（如层理）与最小抵抗线垂 直或平行时，抛掷方向不会改变，但爆破 漏斗形状和爆破方量将受影响，产生漏斗 变化。
集中药包
柱状药包
结构面对深孔爆破的影响
• 前排先引爆的药包对后排岩体产生强烈扰动，易 使周边岩体沿断裂面发生较大位移错动，若前后 排药包延期时差较大，足以使后排药包在雷管起 爆前被错断而中断了局部药柱传爆，发生局部拒 爆现象。
利氏一般方程
Ly Ly Lc Lc Lc ( Eb 3 Q )
最佳深度（最埋深）
Ly Ly Lc Lc Lc ( Eb 3 Q )
• 当Ly取最大值Lj时，
L j j Eb 3 Q
球形药包漏斗试验求出Eb和Δj（最佳深度 比），就能确定一定药量下，药包的最佳 深度Lj。
• 减弱抛掷爆破药包: 可见漏斗0.75<n<1, • 标准抛掷爆破药包：n=1 • 加强抛掷爆破药包：n>1
Q f (n) KW
3
f (n) 0.4 0.6n3
1.5 延长药包的爆破漏斗
通常人们把药包长度大于最短边或其换 算直径4倍时的药包，即称为条形（延长） 药包
岩石爆破作用原理
预裂爆破（presplitting）是一种控制爆破方法，其 特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距合适的预裂孔 并采用不耦合装药或其它特殊的装药结构，在开挖主体 爆破之前，同时起爆预裂炮孔内的装药，从而形成一条 贯穿预裂炮孔的裂缝,通过这条裂缝降低开挖主体爆破时 对保留岩体的破坏。
光面爆破的定义
光面爆破（smooth blasting）是一种控制爆破 方法，其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与 最小抵抗线相匹配的光爆孔并采用不耦合装药或其它 特殊的装药结构，在开挖主体的装药响炮之后，光爆 孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔， 光滑平整的开挖面。
预裂爆破的定义
一、单位用药量系数kb和ks
kb与ks相对于同类岩石来讲，存在式ks=(0.33~0.5)kb的关 系。因此，工程实际中常先选择kb值再决定ks的值。
选择kb或ks时，应考虑多方面的影响因素来加以确定， 主要有以下几个途径：
1. 查表。
2. 采用工程类比的方法，
3. 采用标准抛掷爆破漏斗试验确定kb。
θ W
R
r
图4-4 爆破漏斗的几何要素
W W
W
r 45° 45°
θ
(a)标准抛掷爆破漏斗
r
r
θ
(b)加强抛掷爆破漏斗
r
W
θ
θ
(c)减弱抛掷爆破漏斗
(d)松动爆破漏斗
图4-5 爆破漏斗分类
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第三节 体积公式
返回首页
一、体积公式的计算原理
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。
0.75~0.94 二级非许用乳化炸药
1.0~1.33
一、二级煤矿许用乳 化炸药
1~1.05 胶质硝化甘油炸药
光面爆破的定义
光面爆破（smooth blasting）是一种控制爆破 方法，其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与 最小抵抗线相匹配的光爆孔并采用不耦合装药或其它 特殊的装药结构，在开挖主体的装药响炮之后，光爆 孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔， 光滑平整的开挖面。
预裂爆破的定义
一、单位用药量系数kb和ks
kb与ks相对于同类岩石来讲，存在式ks=(0.33~0.5)kb的关 系。因此，工程实际中常先选择kb值再决定ks的值。
选择kb或ks时，应考虑多方面的影响因素来加以确定， 主要有以下几个途径：
1. 查表。
2. 采用工程类比的方法，
3. 采用标准抛掷爆破漏斗试验确定kb。
θ W
R
r
图4-4 爆破漏斗的几何要素
W W
W
r 45° 45°
θ
(a)标准抛掷爆破漏斗
r
r
θ
(b)加强抛掷爆破漏斗
r
W
θ
θ
(c)减弱抛掷爆破漏斗
(d)松动爆破漏斗
图4-5 爆破漏斗分类
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第三节 体积公式
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一、体积公式的计算原理
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。
0.75~0.94 二级非许用乳化炸药
1.0~1.33
一、二级煤矿许用乳 化炸药
1~1.05 胶质硝化甘油炸药
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岩石爆破理论
当药包埋置在靠近地表的岩石中时，药包爆破后除产 生内部的破坏作用以外，还会在地表产生破环作用。 反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落和径向裂隙的 延伸。
1
2 (a) (b) (c) (c)
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围 爆破的外部作用
的过度破碎。当压缩应力波通过压碎带后，继续传播但强
度大大下降，不能直接引起岩石的压破碎。当达到自由面 时反射成拉应力波，虽然拉应力比较小但达到了岩石的抗 拉强度，岩石拉断。表现为“折断”、“片落”、“分离” 等现象。逐渐形成爆破漏斗范围内的完全拉裂。
2.岩体的爆破破碎机理 爆破破坏作用理论 爆炸冲击波反射拉伸破坏理论：
岩石爆破理论
爆破破坏作用理论
②爆炸气体膨胀压力破坏作用理论：
基本观点： 该理论从静力学观点出发，认为药包爆炸后，产生大 量高温、高压气体，这种气体膨胀时所产生的推力作 用在药包周围地的岩壁上，引起岩石质点的径向位移 ，由于作用力不等引起的不同径向位移，导致在岩石
中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的极限抗
爆炸
第三章岩石爆破理论
从爆炸到工程爆破：
岩石爆破理论
爆炸是某一物质系统在有限空间和极短
回 顾
的时间内，释放出大量能量的物理、化学
变化过程。在这个变化过程中，通常伴随
着热、光、声响和电磁等现象发生。
爆炸分物理爆炸、化学爆炸、核爆
炸三类
炸药爆炸属化学爆炸
岩石爆破理论
从爆炸到工程爆破
爆破：利用炸药爆炸的能量对介质作功。
剪强度时就会引起岩石的破裂。当爆炸气体膨胀推力 足够大时，还会引起自由面附近的岩石隆起、鼓开并 沿径向方向推出。
岩石爆破理论
爆破破坏作用理论
②爆炸气体膨胀压力破坏作用理论：
观点的依据： 岩石发生破碎的时间是在爆炸气体作用时间内
炸药中的冲击波能仅占炸药总能量的5%~15%。
对该理论的评述： 该理论全面阐述了爆炸气体在岩石破碎中的作用，可取
1、冲击波所携带的能量只占理论估算的炸药总能
量的5%~15%。
缺陷 时才能够引起岩石的片落。 2、K=5.0kg/m3
3、外部作用与内部作用比较，单耗相差3~7倍。 4、根据试验，在压碎带和片裂带之间，存在一个
非破碎带，这部分岩石有什么机理引起破碎的
，冲击波理论无法解释。
岩石爆破理论
爆破破坏作用理论
气体膨胀能的不同认识而提出来的，各有一定的理论 基础和试验依据，但又都有一定的不足之处。这一方
面是由于爆炸过程的“三性”（瞬发性、复杂性、
模糊性）造成的，另一方面也受当时的技术水平和测 试手段的限制。综合两派的论点吸收所长，结合各人 的研究成果，便提出了冲击波和爆炸气体综合作用
理论。
岩石爆破理论 2.岩体的爆破破碎机理 爆破破坏作用理论 ③ 爆炸冲击波反射拉伸破坏和爆生气体共同破 坏理论：
②爆炸气体膨胀压力破坏作用理论：
1966年《岩石爆破现代技术》（瑞典）全面论述
岩石的破碎是由冲击波和爆炸气体膨胀压力综合 作用的结果。即两种作用形式在爆破的不同阶段 和针对不同岩石所起的作用不同。爆炸冲击波（ 应力波）使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进 一步扩展；随后爆炸气体使这些裂隙贯通、扩大 形成岩块，脱离母岩。 爆炸冲击波对高阻抗的致密、坚硬岩石作用更大 。 爆炸气体膨胀压力对低阻抗的软弱岩石的破碎效 果更佳。
岩石爆破理论
按岩石破坏的特征，可将内部作用爆破范围内的岩 石划分为三个部分：
压碎区（压缩区）：装药爆炸时，在岩体内
产生的冲击荷载越过岩石冲击变形曲线上的临 界应力后（约等于岩石的体积压缩模量），就 会在岩体内激起冲击波。使岩体产生强烈压缩 和塑性变形，岩石结构遭到严重破坏，从而在 爆炸空腔外形成压碎区。 压碎区是由塑性变形或剪切破坏形成的，其半 径一般不超过装药半径的3～7倍。
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围 爆破的内部作用
岩石爆破理论
破裂区（破坏区）：爆炸冲击波在通过压碎区后，锐变
为压缩波。此时压缩应力波径向应力峰值小于岩石的东 抗压强度，不能引起岩石的压碎破坏，只能使岩石质 点产生径向位移。径向方向产生压应力和压缩变形， 而切向方向产生拉应力和拉伸变形，由于岩石抗拉强 度很低，当拉应力超过岩石动抗拉强度时，就会在径 向方向上产生裂缝。爆生气体的气楔作用使裂隙得到 扩散和延伸。当应力波和爆生气体的压力进一步衰减 后，岩石受径向压缩面积蓄的能量将对外释放，转化 为卸载波而朝向爆源，形成径向拉应力，产生切向裂 隙，于是岩石被拉断成块，形成裂隙区。
岩石爆破理论
在装药量一定的条件下，若最小抵抗线超过某一
临界值，当装药爆炸后，在自由面上就不会看到
爆破迹象。我们把最小抵抗线的这一临界值称为
临界抵抗线Wc。
在自由面上没有爆破迹象，说明爆破作用只发
生在岩体内部，装药的这种作用称为内部作用。
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围 爆破的内部作用
抵 抗 线
入射波
反射波
入射反射拉压相互 作用使岩石破坏
1
2 (a) (b) (c) (c)
图3-1 反射拉伸波破坏过程示意图 1-压应力波波头；2-反射拉应力波波头
岩石爆破理论
爆破破坏作用理论
爆炸冲击波反射拉伸破坏理论：
对冲击波拉伸破坏理论的评述
⑴冲击波拉伸破坏理论的重要意义
⑵ 冲击波拉伸破坏理论的不足
爆破
岩石爆破理论
岩石爆破理论
有关知识
空气与岩石介质的分界面称为爆破自由面。 抵抗线：药包中心到自由面的距离。在英文中
为Burden，其意同负重、荷载、装载量，可看 作炸药爆炸时可以破碎的岩石量。
装药中心（轴）距自由面的最短距离称为最小
抵抗线，通常以W 来表示。
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围 爆破的内部作用
2.岩体的爆破破碎机理 爆破破坏作用理论
岩石爆破理论
爆破作用三个阶段
a 径向压缩阶段； b 冲击波反射阶段；c 爆炸气体膨胀阶段
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围
空 裸露 气 药包
岩石爆破理论
自由面
抵 抗 线
WO WC 岩 石
外部 作用
爆破 漏斗
最佳抵 抗线 临界 抵抗线
内部 作用
抵抗线 三个 破坏区 炸药
岩石爆破理论 2.岩体的爆破破碎机理 爆破破坏作用理论 ③ 爆炸冲击波反射拉伸破坏和爆生气体共同破 坏理论：
爆破作用三个阶段。 第一阶段：冲击波径向压缩阶段。爆轰波的高 压作用，炮孔孔壁粉碎并开始膨胀； 第二阶段：冲击波反射阶段。压应力波从炮孔 开始向外传播，其传播速度等于岩石中声速，当 其从自由面返回时，便在自由面和炮孔之间产生 拉应力，拉应力大于岩石的抗拉强度，岩石出现 破裂； 第三阶段：爆炸气体膨胀阶段。爆轰气体在高 压作用下进入裂隙，造成裂隙扩展，形成岩石的 破碎与移动。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
爆破
岩石爆破理论
岩石爆破理论
有关知识
炸药爆炸后进入岩体过程：
炸药爆炸后生成的高温、高压气体在岩体中 膨胀作功，使岩体破碎、移动、抛掷，它反 映了炸药爆力的大小。
爆炸气体作用的时间远远大于冲击波的作用 时间，相对于后者的“动”的作用，一般把 前者看作“静”的作用。
岩石爆破理论
爆破破坏作用理论
岩石爆破理论
震动区（弹性区）：破裂区以外，应力波 的瞬态应力和爆炸产物的作用不能再引起岩
石的破坏，岩体变形属于弹性变形，所以破
裂区之外的区域统称为震动区，在该区中应
力波可以传到很远的距离，变成正负相大体
对称的振动波，直至其能量完全被岩体吸收
。
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围 爆破的外部作用
爆炸 爆轰
炸药
岩石爆破理论
炸药
热能起爆 理论 灼热核 理论
起爆与感度
热感度 热能 机械能 爆炸冲击 能理论 爆炸能 机械感度 爆轰感度 起爆炸药 所需外能 小，则该 炸药的感 度高；起 爆炸药所 需外能大 ，则该炸 药的感度 低。
光能、超声振动、粒子轰击、高频电磁波 （如手机通话）等也都可激起炸药爆炸。
岩石爆破理论
观点依据： 1. 固体应力波的研究成果提供了可贵的借鉴；
①玻璃内的冲击波； ②日野氏等吸收了H.考尔斯基对固体应力波研究最主要 的成果；
2. 脆性固体的抗拉强度；
①抗拉强度的重要性。 ②破裂论提供了裂隙发展的原理和计算方法。
岩石爆破理论 2.岩体的爆破破碎机理 爆破破坏作用理论 爆炸冲击波反射拉伸破坏理论： 不破坏处为临界状态
R0
R1
R2
图3-2 爆破的内部作用 R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2-破裂区半径
σr
θ θ
σr
`
θ
σr
σr
`
σr
`
θ θ
σ
σ (a)
σr (b)
图3-3 破裂区裂隙的形成（管伯伦） σr-径向压应力；σθ-切向拉应力； σ’r-径向拉应力；σ’θ-切向压应力
θ
σ
σ
σ
σ
`
`
`
2.岩体的爆破破碎机理 炸药在岩石中的作用范围 爆破的内部作用
工程爆破：通过爆破达到预定工程目标的作业 。 炸药
大量放热 爆炸三要素 过程极快
回 顾
爆炸 岩土爆破 拆除爆破 特种爆破 工 程 爆 破
大量气体
岩土
介 质 爆 破 砼构件 金属构件
炸药
化学变化的四形式
岩石爆破理论