爆破应力波和地震波
爆破地震效应.
首先要利用经验公式初步估算爆破振动强度， 然后参照目前常用的爆破破坏判据，判断爆破振 动效应的大小。一般都要先进行小规模的爆破试 验，通过实地测试爆破振动强度的资料，求得符 合该爆破条件下的K、α 值，再用来作为进行爆破 设计的参数。
3.2爆破地震波的测试 爆破地震波测试的实质就是测量爆破地震动 下介质质点的振动规律。实际上只需要测量到爆 破地震动时介质质点的振动位移、速度、和加速 度的时间历程曲线（振动波形图）。通过分析计 算即可得到表征地震波特性的基本参量、幅值、 持续时间、主频率及频谱。
四、爆破地震预防措施
1.限制一次爆破的最大用药量；
2.选用低威力、低爆速的炸药；
3.改变装药结构可降低爆破震动； 4.采用毫秒爆破技术，限制最大一段的装药量； 5.采用预裂爆破技术；或在爆源与需要保护的建 （构）筑物之间开挖减震沟槽。
国内外对爆破地震效应进行了大量的研究。主
要研究的问题可以归纳为两个方面：
（1）爆破地震波的特征及传播规律； （2）爆破地震波对建筑物的影响。 为解决这一问题，一方面是加强对各种爆破条 件下爆破地震波的特性分析和对建构筑物危害的
现象和破坏爆破地震波 的特征参数、结构的动力响应及结构动力特性参 数的测试。以宏观调查资料以及爆破振动测试数 据为依据，确定爆破地震波的特性、传播规律以 及爆破地震波与建筑物动力响应关系。因此，爆 破振动测试是研究爆破地震效应的基本手段和方 法。
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实际工程中，主要通过求算齐发爆破允许的最 大装药量，或延期爆破中最大段的允许装药量 来满足安全需要。
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三.地震效应测试
3.1爆破地震效应测试目的 了解和掌握爆破地震波的特征、传播规律以及 对建筑物的影响、破坏机理等，以防止和减少对 建筑物的破坏，达到最有效地控制爆破地震波危 害的目的.
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。
爆破应力波和地震波
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地震工程
03
地震波在地震工程中被用于研究地震对建筑物的影响，以设计
出更抗震的建筑结构。
案例分析
工程背景介绍
某大型水利工程需要进行爆破施工， 同时需要考虑地震波对工程的影响。
爆破应力波影响评估
评估爆破施工产生的应力波对周围环 境的影响，包括对周围建筑物的安全 影响、对地下水的影响等。
衰减特性
随着传播距离的增加，应力波的强度逐渐衰减， 能量逐渐分散。
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折射与反射
当应力波遇到不同介质分界面时，会发生折射和 反射现象。
爆破应力波对周围环境的影响
介质破坏
爆破应力波对周围介质产生压力作用，可能导致介质 的破裂、破碎或振动。
振动效应
爆破产生的振动可能对周围建筑物、设施等造成破坏 或影响。
爆破应力波和地震波
目 录
• 引言 • 爆破应力波的基本原理 • 地震波的基本原理 • 爆破应力波与地震波的相似性和差异性 • 工程应用与案例分析 • 结论与展望
01 引言
主题简介
爆破应力波
指在炸药爆炸过程中，爆炸能量 以应力波的形式向周围介质传播 的现象。
地震波
由于地球内部岩层断裂、地壳运 动等原因产生的振动波，能够引 起地表和建筑物振动。
04 爆破应力波与地震波的相 似性和差异性
相似性分析
传播方式
两种波都通过介质传播，即通过岩石、土壤等固体物质传播。
影响因素
传播速度受介质密度、弹性模量等物理性质影响。
破坏作用
爆破有害效应
全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材（2003年6月气象出版社发行）第六章爆破有害效应爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下；空气或水中)、个别飞石、毒气或噪音等。
这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱，但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。
第一节爆破地震波当炸药包在岩石中爆炸时，邻近药包周围的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。
当应力波通过破碎圈后，由于应力波的强度迅速衰减，它再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生扰动，这种扰动以地震波的形式往外传播，形成地动波。
引起岩石震动的部分能量，占炸药爆炸时释放总能量的小部分，在岩石中约占2％～6％，在土中约占2％～3％，湿土中约占5％～6％。
爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。
为了衡量爆破震动的强度，目前国内外用震速作为判别标准。
当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。
通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。
爆破引起的地震波速度通常采用下述的经验公式计算：式中：Q——炸药量，kg；齐发爆破取总药量，秒差爆破取最大一段的药量；R——从爆源中心到被保护物的距离，m；K、a——系数，通过试验确定，也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。
目前，我国对各种建、构筑物所允许的安全震动速度规定如下：(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm／s；(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2～3cm／s；(3)钢筋混凝土框架房屋和修健良好的木房为5．0cm／s；(4)水工隧洞为10cm／s；(5)地下巷道：岩石不稳定但有良好的支护为10cm／s；岩石中等稳定有良好的支护为20cm／s；岩石坚硬稳定，无支护为30cm／s。
爆破振动速度
概述爆破时通过炸药能量的释放，使炮孔周围介质破碎，同时由于爆破应力波作用又使远处介质产生剪应力和拉应力，使介质产生裂隙；剩余的一部分能量以波的形式传播到地面，引起地面质点的振动，形成爆破地震。
地面与地下工程结构均受爆破地震的影响，在爆破工程设计时需根据实际情况进行爆破地震强度的检算。
近年来，爆破拆除工程日益增多，为了不致损伤破坏爆体周围的建筑与设备，严格控制爆破振动是极为重要的。
因此，在控制爆破设计中，同样需要进行爆破强度的检算。
爆破地震与自然地震爆破地震与自然地震有相似之处，即二者都是急剧释放能量，并以波动的形式向外传播，从而引起介质的质点振动，产生地震效应。
但爆破地震还有以下特点：一、爆破地震的震源能量小，影响范围小；二、持续时间短，爆破地震一般在0.1～0.2 S左右，而自然地震持续时间长，一般在10～40 S左右；三、爆破地震振动频率高，而自然地震一般是低频振动；四、可以控制爆破震源大小及作用方向；五、通过改变爆破技术可以调节振动强度。
虽然在同一地点的两种地震波参数相同，但爆破地震对该处建筑的影响和破坏程度要比自然地震轻。
因此，对于爆破地震问题不应按自然地震的计算方法来处理。
爆破振动速度爆破所引起的地面振动与天然地震一样，是一个非常复杂的随机变量。
它是以波的形式传播的，其振幅、周期和频率都随时间而变化。
振动的物理量一般用质点的振速、加速度、位移和振动频率等表示。
用振动的哪些物理量作为衡量爆破地震效应强度的判据，在不同的工程实践中，各有侧重。
目前，国内外多采用地面质点的振动速度作为衡量爆破地震效应强度的判据。
这是因为：一、它可以使爆破振动的烈度与自然地震烈度相互参照；二、目前采用的速度传感器及二次仪表比较普遍，标定与信号检测较容易。
三、便于换算与结构破坏判据相关的参数。
爆破振动速度的计算岩石介质的振动矢量是由相互垂直的三个方向的矢量和求得的。
一般用垂直振动速度作为判据。
在理论的推导上，由于爆破振速的大小与炸药量、距离、地形、爆破方法等有关，推导出的公式（经验公式）较多，目前使用较多的是由相似理论量纲分析的结果，给出按药量立方根比例推算的方法决定函数关系（萨道夫斯基提出的经验公式）v=k(Q^(1/3)/R)^α式（1）式中：V为爆破产生的振动速度（cm/s）；K为介质系数；α为衰减系数；Q为最大一段装药量（kg）；R为测点与爆心的距离（m）。
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超动态测试
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7）应变砖的埋没 将应变砖放入钻好的孔中，用环氧胶泥回填， 回填过程中要注意保护导线，并要严格控制好 角度。
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3.测量过程的几个问题
1)导线 现场测试，应变砖往往要埋置岩体很深的位
置，爆破时冲击波有可能同时作用于应变砖及导线， 导线受到应力波的作用将会引起虚假信号。为了防止 这种现象。可在导线上加一橡胶管或小型钢管，使导 线有一缓冲层。应变片中引线校多，必须合理布线，
率越低。
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（2）传感器及系统的标定
标定系统可以在振动台上进行。 标定内容 灵敏度；频响特性；线性度。 压电式加速度传感器，其灵敏度和传感器的电容值，所 用的电缆的电容值，标定时所用的阻抗变换器的输入电 容值有关。标定时必须注明。如果测试时发生变化，则 必须对灵敏度进行修正 C C2 / （3.3） Kq Kq 1
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5）应变砖的制作 •根据介质的特征阻抗，将环氧树脂、二丁脂、乙二胺按 比例配制，再按级配比将金刚砂、水泥、石英粉一起倒 入环氧树脂中，进行搅拌，使骨料均匀，制成环氧胶泥。 然后将这种胶泥注入模具中。 •浇注之前，先在模具内涂上一层脱模剂。浇注时一定要 振捣，防止有气泡。24小时后即可拆模，养护28天后便 可使用。 •使用前将应变砖用丙酮洗净，然后按测试的需要，贴上 选好的电阻应变片。贴片时要确立坐标系，使各电阻应 变片位置准确。不同平面，不同角度的应变片采用不同 10 搞活搞好 颜色的引线，以免混淆，应变砖一般粘贴几组应变片，
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爆破地震
爆破地震地震学用震级和烈度来衡量地震的大小。
（1）震级震级也称地震强度，用以说明某次地震本身的大小。
它是直接根据地震释放出来的能量大小确定的。
用一种特定类型的、放大率为2800倍的地震仪，在距震中100km处，记录图上量得最大振幅值（以1/1000mm计）的普通对数值，称为震级。
例如，最大振幅为0.001mm时，震级为“0”级；最大振幅值为1mm时，震级为“3”级；最大振幅值为1m时，震级为“6”级。
地震震级的能量可用爆炸能量来说明。
在坚硬岩石（如花岗岩）中，用2～3×106kg炸药爆炸，相当于一个4级地震。
一个8级地震的功率大约相当于100万人口城市的发电厂在20～30年内所发出电力的总和。
由此可见，虽然地震仅仅发生于瞬时的变化，但地震释放出来的能量却是巨大的。
（2）烈度烈度是指某一地震在具体地点引起振动的强度标准，它标志着地震对当地的实际影响，作为工程建筑抗震设计的依据。
烈度不是根据地震仪器测定的。
判断烈度大小是根据人们的感觉、家具及物品振动情况、房屋及建筑物受破坏的情况，以及地面出现的崩陷、地裂等现象综合考虑后确定的。
因此，地震烈度只能是一种定性的相对数量概念，且有一定的空间分布关系。
必须指出：地震震级与地震烈度是两个不同的概念，不可混淆。
如把地震比作装药爆炸，那么，装药量就相当于地震震级，而装药在爆炸时的破坏作用则是地震烈度。
一个地震只有一个震级，但在不同地区可以有不同的烈度，因为在一个地震区域内，不同部位的破坏程度是不同的。
在地底下发生地震的地方，叫震源。
地面上与震源相对处，叫震中。
显然，震中区的烈度（叫震中烈度）就比其他地方的大。
所以震中烈度就是最大烈度，用以表示该次地震的破坏程度。
天然地震烈度表2、爆破地震波（1）爆破地震波的产生当装药在固体介质中爆炸时，爆炸冲击波和应力波将其附近的介质粉碎、破裂（分别形成压碎圈和破裂圈），当应力波通过破裂圈后，由于它的强度迅速衰减，再也不能引起岩石的破裂而只能引起岩石质点产生弹性振动，这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播，与天然地震一样，也会造成地面的震动，这种弹性波就叫爆破地震波。
岩石爆破破岩机理
岩石爆破破岩机理论文导读：岩体在冲击荷载的作用下产生应力波或冲击波，它在岩体中传播，引起岩石变形乃至破坏。
炸药爆炸首先形成应力脉冲，使岩石表面产生变形和运动。
爆生气体膨胀力引起岩石质点的径向位移，由于药包距自由面的距离在各个方向上不一样，质点位移所受的阻力就不同，最小抵抗线方向阻力最小，岩石质点位移速度最高。
破碎的岩石又在爆生气体膨胀推动下沿径向抛出，形成一倒锥形的爆破漏斗坑。
岩体中爆炸应力波在自由面反射后形成反射拉伸波引起岩石破碎，岩石的破坏形式是拉应力大于岩石的抗拉强度而产生的，岩石是被拉断的。
同样，反射拉伸波也加强了径向裂隙的扩展。
关键词：爆炸，气体膨胀，应力波，爆破，自由面，径向裂隙岩体在冲击荷载的作用下产生应力波或冲击波，它在岩体中传播，引起岩石变形乃至破坏。
炸药爆炸首先形成应力脉冲，使岩石表面产生变形和运动。
由于爆轰压力瞬间高达数千乃至数万兆帕，从而在岩石表面形成冲击波，并在岩石中传播。
1、爆生气体膨胀作用炸药爆炸生成高温高压气体，膨胀做功引起岩石破坏。
爆生气体膨胀力引起岩石质点的径向位移，由于药包距自由面的距离在各个方向上不一样，质点位移所受的阻力就不同，最小抵抗线方向阻力最小，岩石质点位移速度最高。
正是由于相邻岩石质点移动速度不同，造成了岩石中的剪切应力，一旦剪切应力大于岩石的抗剪强度，岩石即发生剪切破坏。
破碎的岩石又在爆生气体膨胀推动下沿径向抛出，形成一倒锥形的爆破漏斗坑。
2、爆炸应力波反射拉伸作用岩体中爆炸应力波在自由面反射后形成反射拉伸波引起岩石破碎，岩石的破坏形式是拉应力大于岩石的抗拉强度而产生的，岩石是被拉断的。
岩石爆破破碎正是爆生气体和爆炸应力波综合作用的结果。
因为冲击波对岩石的破碎作用时间短，而爆生气体的作用时间长，爆生气体的膨胀促进了裂隙的发展；同样，反射拉伸波也加强了径向裂隙的扩展。
岩体内最初裂隙的形成是由冲击波或应力波造成的，随后爆生气体渗入裂隙并在准静态压力作用下，使应力波形成的裂隙进一步扩展。
应力波
编辑炸药在土岩介质中爆炸时，其冲击压力以波动形式向四外传播，这种波统称为应力波。
当应力与应变呈线性关系时，介质中传播的是弹性波；呈非线性关系时，为塑性波和冲击波。
目录1基本介绍2描述分类▪速率无关材料中的应力波▪卸载波▪速率相关材料中的应力波3反射透射▪反射和透射▪反射断裂4研究简史5发展趋势1基本介绍编辑应力和应变扰动的传播形式。
在可变形固体介质中机械扰动表现为质点速度的变化和相应的应力、应变状态的变化。
应力、应变状态的变化以波的方式传播，称为应力波。
通常将扰动区域与未扰动区域的界面称为波阵面，波阵面的传播速度称为波速。
地震波、固体中应力波相关图书的声波和超声波等都是常见的应力波。
应力波的研究同地震、爆炸和高速碰撞等动载荷条件下的各种实际问题密切相关。
在运动参量不随时间变化的静载荷条件下，可以忽略介质微元体的惯性力，但在运动参量随时间发生显著变化的动载荷条件下，介质中各个微元体处于随时间变化着的动态过程中，特别是在爆炸或高速碰撞条件下，载荷可在极短历时（毫秒、微秒甚至纳秒量级）内达到很高数值（1010、1011甚至1012帕量级），应变率高达102～107秒-1量级，因此常需计及介质微元体的惯性力，由此导致对应力波传播的研究。
对于一切具有惯性的可变形介质，当在应力波传过物体所需的时间内外载荷发生显著变化的情况下，介质的运动过程就总是一个应力波传播、反射和相互作用的过程，这个过程的特点主要取决于材料的特性。
应力波研究主要集中在介质的非定常运动、动载荷对介质产生的局部效应和早期效应以及载荷同介质的相互影响（见冲击载荷下材料的力学性能），研究时需要考虑材料在高应变率下的动态力学性能和静态力学性能的差别。
问题的复杂性在于，应力波分析是以已知材料动态力学性能为前提的，而材料动态力学性能的实验研究又往往依赖于应力波的2描述分类编辑应力波波速的描述与参考坐标系的选择有关，若以X表示在物质坐标中波阵面沿其传播方向的位置，t表示时间，则C=dX/dt称为物质波速或内禀波速。
爆破地震波特性研究
爆破地震波特性研究3张义平,吴桂义(贵州大学矿业学院, 贵州贵阳 550003)摘 要:结合现场爆破震动信号,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面分析了爆破地震波特性。
结果表明:爆破地震波是一种与自然地震波相似但又相区别的非常复杂的随机过程,它是不同幅值、不同频率与不同相位的各种波型叠加而成的复合波。
爆破地震波在传播过程中会发生多次反射、折射、绕射、衍射、波型转换甚至波导、层间波等复杂现象,传播过程中波的有关参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的物理性质、场地特征及地形等因素紧密相关。
地震波在发生几何衰减的同时,还因粘弹性介质的内摩擦和热传导导致能量耗散,使得波能不断衰减。
关键词:爆破地震波;波特性;衰减与吸收中图分类号:T D235.1 文献标识码:A文章编号:1005-2763(2007)06-0068-05Study on Character isti cs of Bl a sti n g-Caused Se is m i c W aveZhang Y iping,W u Guiyi(College ofM ining,Guizhou University,Guiyang,Guizhou550003,China)Abstract:Combined with the data collected fr om the in-site monit oring of blasting vibrati on,the characteristics of blasting-caused seis m ic wave are analyzed comp rehensively fr om its p r op2 agati on for m,p r opagati on mode,p r operties,attenuati on,ab2 s or p ti on and the mechanics model of p r opagati on mediu m s.The results show that blasting-caused seis m ic wave,which is a very comp lex random p r ocess rese mbling t o be diffence fr om seis m ic wave,is a composite wave composed of kinds of waves with dif2 ferent ranges,frequencies and phases.I n the p r opagati on p r ocesses of blasting-caused seis m ic wave,comp lex phenome2 na such as many ti m es of wave reflecti on,refracti on,diffracti on and wave type diversi on even wave-guide and layer wave will happen,and relati onal para meters and ti m e-frequency charac2 teristics of waves are cl osely related t o the conditi ons of exp l osi on s ource,physical p r operties of p r opagati on mediu m,field charac2teristics and terrain.The dissi pati on of wave energy caused by the inner fricti on and heat exchange of viscous-elastic mediu m s accompanied with its geometry attenuati on induces the gradual attenuati on of wave energy.Key W ords:B lasting-caused seis m ic wave,Characteristics of wave,A ttenuati on and abs or p ti on爆破是矿山开采中的一个重要环节。
爆炸应力波与爆破作用原理简介
爆炸应力波与爆破作用原理简介一、岩体内的爆炸应力波装药在岩体或其他固体介质中爆炸所激起的应力扰动的传播称为爆炸应力波。
爆炸应力波在距爆源点不同距离的区域内可出现塑性波、冲击波、弹塑性波、弹性应力波和地震波等。
大多数岩石在爆炸冲击荷载作用下所激起的爆炸应力波主要是冲击波、弹性应力波和爆炸地震波。
冲击波具有陡峭波头，以超声速传播，传播过程中能量损失较大，应力衰减很快，作用范围很小，衰减后变为压缩应力波。
压缩应力波以声速传播，传播过程中能量损失比冲击波小，衰减较慢，作用范围则较大，衰减后变为地震波。
冲击波和应力波都是脉冲波，不具有周期性，能对岩石造成不同程度的破坏作用，而地震波为周期振动的弹性波，应力上升时间与应力下降时间大体相等，以声速传播，衰减很慢，作用范围最大，但不再能对岩石造成直接的破坏作用，只能扩大岩体内原有的裂隙，和威胁爆破地点附近建筑物的安全。
炸药爆炸的基本理论对于应力波，当应力应变呈线性关系时，介质中传播的是弹性波；呈非线性关系时，为塑性波和冲击波。
二、装药的内部作用与外部作用装药中心距自由面的垂直距离称为最小抵抗线，对于一定量的装药来说，若其最小抵抗超过某一临界值(临界抵抗)，当装药爆炸后，在自由面上不会看到爆破的迹象。
也就是爆破作用只发生在岩体的内部，未能达到自由面。
这种作用称为装药的内部作用。
发生这种作用的装药称为药壶装药。
临界抵抗决定于炸药的类型、岩石性质和装药量。
当装药发生内部作用时，除在装药处形成扩大的空腔外，还形成压碎圈、裂隙圈和震动圈。
在压碎圈内变形向方向成45°角的滑移面。
在裂隙圈内，但形成辐射状的径向裂隙，有时在径向裂隙之间还形成有环状的切向裂隙。
震动圈内的岩石没有任何破坏，只发生震动，其强度随距爆炸中心的距离增大而逐渐减弱，以致完全消失。
当装药的最小抵抗小于其临界抵抗时，在装药爆炸后，除在装药下方岩体内形成压碎圈、裂隙圈和振动圈外，装药上方一部分岩石将被破碎，脱离岩体，形成爆破漏斗。
爆破震动作用下巷道稳定性PPT学习教案
理论分析
纵波作用下巷道周围的径向应力也 随应力波周期变化而异； 不同时期应力分布形式基本相同， 应力值有差别； 在应力波作用一侧围岩径向应力要 大于其它方向。
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数值分析
动应力场数值解法结果与理论分析结果相似。研究结果表明： 例：把爆破荷载简化成三角形波形，采用有限元计算得到的巷道周边环 向应力分布图。 应力波作用下，巷道周边环向 应力分布是非对称的； 巷道在迎爆方向的应力大于背 爆方向的，两者相差近20倍； 应力波传播一个周期后，有波 的叠加现象。
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8.4 爆破震动效应的现场研究
现场测震的意义
应力波传播受多因素影响，是一个复杂物理过程，很难用统一力学模 型描述其规律，现场测震研究更有意义，可以给出以下结果： ①应力波波型参数及其衰减结果； ②动应力大小及其分布； ③爆炸地震波作用下的工程安全距离； ④震动作用下支护效果的评价，等等。
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冲击波、应力波和地震波
应力波波型及其特征： 横波：波的传播方向和介质振动方向相垂直，波速为cs 特征：横波在岩体中传播cs时引2起剪(E1g应力) 。计算时也可简化为简谐波。 地震波 地震波传播区：在爆源远区，即超出（400～500）R0以外。 特征：波长较大，振幅较小；导致岩体中裂隙张开并影响工程稳定性 。
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动应力作用下围岩破坏机理
波的传播过程： 直达压缩波到达自由表面时，A点受压缩 波前作用。 在极短t1时刻A点移到新位置2′ ，同时产生 反射拉伸波（2″至2′）抵消一部分压缩波 前。 经t2时刻，巷道表面A点移至3′点，直达波 前降至3″点，反射拉伸波为3′至3″区。
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岩土中爆炸的基本理论
2)隧洞掘进爆破（柱状装药）孔壁压力计算
炮孔岩石壁受到的冲击压力
式中为db dc 分别为炮孔直径和装药直径， lb lc分别为炮孔长度 和装药长度
3)硐室爆破、光面爆破孔壁压力计算
如果装药与药室之间存在较大的间隙（如：硐室、光面爆破装 药），则爆轰产物的膨胀宜分为高压膨胀和低压膨胀两个阶段。 当气体产物压力大于临界压力时，为高压膨胀阶段，膨胀规律为 PV3=常数，当气体产物压力小于临界压力时，为低压膨胀阶段， 膨胀规律为PVx=常数（x=1.2~1.3）。临界压力pcri 为
式度中。Cp为岩石中的弹性波速度；r 为岩石的密度； D1为爆轰波速
2)不耦合装药时传入岩石中的爆炸载荷
不耦合装药情况下，爆轰波首先压缩装药与药室壁之间间隙内的 空气，引起空气冲击波，而后再由空气冲击波作用于药室壁，对 药室壁岩石加载。为求得这一载荷值，先做3点假定： （a）爆炸产物在间隙内的膨胀为绝热膨胀，其膨胀规律为PV3= 常数，遇药室壁激起冲击压力，并在岩石中引起爆炸应力波。 （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：
3)不耦合装药类型：除不耦合装药外，也采用轴向 留有空气柱的空气间隔装药，分别用装药不耦合系 数和装药系数来表述各自的装药充满程度。
不耦合系数定义为：
4)不耦合系数： 5)装药系数： 式中k 为装药不耦合系数；
为装药系数；
db和dc分别为药室直径和药包直径； lb和lc分别为药室长度和药包长度。
实践表明，并非在所有岩石中都能生成冲击波，这取决于炸药与 岩石的性质。对大多数岩石而言，即便生成冲击波，也很快衰减 成弹性应力波，作用范围也很小，故有时也近似认为爆轰波与炮 孔壁岩石的碰撞是弹性的，岩石中直接生成弹性应力波（简称应 力波），进而按弹性波理论或声学近似理论确定岩石界面上的初 始压力。根据声学近似理论可推得
工程爆破知识点归纳
1.影响凿岩爆破的岩石物理性质有：1）岩石的矿物成分和组织特征；2）岩石的孔隙度、密度、容重3）岩石的碎胀性4）岩石的波阻抗。
岩石的力学性质；1，岩石的变形特性 2，岩石的强度特性3，岩石的硬度2.在不同受力状态下，岩石的各种强度极限不同，从载荷性质看，单向抗压强度>单向抗剪强度>单向抗弯强度>单向抗拉强度；从应力状态看，三向抗压强度>双向抗压强度>单向抗压强度。
3.比能：破碎单位体积岩石所消耗的能量称为比能。
4.岩石的硬度：岩石表面抵抗工具侵入的能力。
5.岩石的磨蚀性：岩石对工具的磨蚀能力。
6.岩石的普氏坚固系数直接用岩石的单向抗压强度来确定。
7.统一岩石分级法，用每凿1m炮眼磨钝的钢钎或硬质合金钎头个数和纯凿岩速度作凿岩性指标。
8.冲击式凿岩机有冲击、转钎、排粉、推进、操纵、配气等结构；主要用于坚硬性脆和磨蚀性强的岩石中。
9.钎子的结构：钎头、钎身、钎肩、钎尾、中心水孔；活动钎子还有钎梢。
10.凿岩工作对钎头的要求：形状、结构合理，凿岩速度高，耐磨性强，有足够的机械强度，排粉性能好，使用寿命长，制造和修磨方便，以及成本低廉。
冲击式凿岩原理；依靠凿岩机的冲击机构使活塞往复运动冲击钎杆，并通过钎头在炮眼底部的岩石面上形成一条凿痕A-a，随后在回转机构的扭矩作用下使钎杆转动一个角度。
再次冲击时，钎头在岩石上形成一条新的凿痕B-b，并破碎AOB，aob俩快扇形岩体，破坏的岩屑由排粉机够从孔底排至空外。
扎样，冲击，转钎，排粉等动作不断循环下去，即可凿出所需深度的炮眼。
冲击式凿岩机理（应力波理论）；认为凿岩机的活塞冲击钎杆尾后，在钎杆内便产生应力，这种应力以波的形式由钎尾向钎头传递。
应力波传到钎刃时，一部分进入岩石，另一部分反射回来。
当入射和反射的应力波合成后形成的合力超过了岩石的抗破坏强度时，岩石便会碎。
风动冲击式凿岩机有冲击，转钎，排粉，操纵，润滑等机构凿岩机主要组成部分；配气，转钎，排粉，推进，操纵等机构11.钎头构造的主要参数：刃角、隙角、曲率半径、体形结构、排粉槽和吹洗孔。
最新爆破应力波的传播研究现状述评
爆破应力波的传播研究现状述评爆破应力波的传播研究现状述评摘要:从研究爆破应力波的远区传播机理和确定其破岩效应出发，介绍了爆炸应力波的传播及其破岩效应研究从简单到复杂、从理想化材料到尽可能与现实实际相吻合的材料、从近到远的研究历程, 及其各阶段取得成果与不足。
认为目前的研究已由过去尽量简化岩性 ( 弹性均质体 )和爆源 (球状药包 ), 向尽量反应炸药爆炸与装药结构特征、反应岩体现状与本性的方向发展；由以破岩为目的, 向爆破后续的安全问题发展。
并为研究爆破对保留岩体的影响及其稳定性, 提出了今后应加强工作的具体意见。
关键词: 爆破应力波；传播机理；岩体稳定Abstract: From the far region of the blasting stress wave propagation mechanism and determine the effect of rock fragmentation, this paper introduces the explosion stress wave propagation and its effect of rock fragmentation should study from simple to complex, from the ideal material to as much as possible, in conformity with the actual reality, from near to far, studying process, and its various stages. The results and shortage believe that the current study has been developed from the past try to simplify the litho logy (elastic isotropic body) (spherical cartridge), an explosive source and to try to reflect the features of blast explosion and charge structure, the present situation in the reaction of rock mass and the nature of the direction of development; By for the purpose of broken rock, subsequent to the blasting safety development.keywords：blasting stress wave; mechanism of propagation; stability of mass rock 1 引言炸药在岩体中爆炸，引起周围介质扰动，并以波的形式向外传播。
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3）应变砖材料的选择 匹配 如果应变砖的弹性模量、泊松比和膨胀系数等物 理力学性质均与被测物相同，即达到完全匹配时，应 变测量中应变砖所感受到的应力就与被测物介质应力 相同，实际中这是很难满足的。 在介质中传播的应力波通常都以介质的声波阻抗作为 特征阻抗，所以原则上要术应变砖材料的容重和声速 与被测岩体介质的容重和声速甚本接近。 材料 制作应变砖时，一股以环氧树脂为主体并掺入 适量的填料配制而成。 环氧树脂的性能特点是机械强度较高、防水与绝缘性 能也较好，而其塑性大，弹性模量低，需要掺入弹性 模量较高、线膨胀系数较低的填料来改善其性能，如 石英粉、石英砂和重晶石粉等
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2）测点布置
在爆破振动测试中，测点布置工作非常重要，它直接影 响爆破振动测试的效果及观测数据的应用价值，不同的 观测目的有不同的测试方案。 当测试方案确定后，便应在现场勘察，了解场地的地质、
地形、地貌、附近建筑物的特征、巷道围岩和边被稳定
条件，然后选定测点数目和测点位置，测点数目过少， 观测数据没有说服力，或使描述的现象精度很低；测点 数目过多，则所需仪器数量及测试工作量又大。如果测 点布置不当，即使测点数目很多，但那些布置不合理的
动态应变测量及分析系统方框图
动态电阻 应变仪 动态测试 分析仪器 计算机
1)应变计的选择 选择应变计应着重考虑应变计的频率响应特性。影响 应变计频率响应的主要因素是应变计的栅长和应变波 在被测物材料中的传播速度。
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选择应变计的栅长
设应变计的栅长为L，应变波波长为 ，测量相对误 L 1 L 1 时， 1.62 ；当 差为 。当 20 时 0.52 应变计栅长与应变波波长之比愈小，相对误差愈小。 当选用的应变计栅长为被测应变波波长的1/20～1/10时， 测量误差将小于2％。 频率响应
•工作频率
主要根据被测应变梯度 根据需测点数来确定
•测量范围 应变范围
•仪器的线数或通道
•精度
按工程测量的要求来确定
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3）记录分析仪器的选择 目前动态应变测试中选用的记录仪器比以前先 进的多，国内有许多厂家生产此类仪器。选用 记录分析仪器，除考虑频率响应外，还须考虑 测试环境。
避免形成引线集中成束而出现空隙，破坏介质的连续
性，影响应力波传递，造成应变砖受力不均。尤其三 维应变测试时，这一问题更加突出。引线和导线接头， 必须采取防潮措施，简易又可靠的办法是用绝缘胶布 包好后，涂上“502”胶或“914”胶。
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2)补偿片的防护 有时工作片和补偿片不能同时安置在 一起，因此要保护好补偿片。可用砂、海棉隔振。但 这些材料只能隔离高频，对低频效果欠佳。另外还必 须避免冲击波先作用到补偿片上。 3)仪器间的干扰 多台应变仪同时工作时，各台应变 仪实际载波频率不完全相同也会产生“台间干扰”。 要抑制“台间干扰”，必须使各应变仪载波频率同步。 但同步的应变仪台数不宜过多。同步线要尽量短，并 尽量避免与电源线平行布线，将各组测量导线也要隔 离开。不管哪一种干扰，如果确定了干扰源，最好的 抑制办法是将干扰源屏蔽、接地等。
f 1 lg R
R —测点到爆源中心距离；
—介质待性有关的系数
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一般来说，几公斤到数百公斤的小药量爆破，f 在30～100Hz左右或更高一些。几吨至数十吨爆 破，10＜f＜440(Hs)，上百吨以上的爆破，振动
信号频率f为7～20Hz。爆破的规模越大，振动频
率越低。
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（2）传感器及系统的标定
标定系统可以在振动台上进行。 标定内容 灵敏度；频响特性；线性度。 压电式加速度传感器，其灵敏度和传感器的电容值，所 用的电缆的电容值，标定时所用的阻抗变换器的输入电 容值有关。标定时必须注明。如果测试时发生变化，则 必须对灵敏度进行修正 C C2 / （3.3） Kq Kq 1
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3）传感器的安装 •首先，测点的坐标要准确，测量的矢量方向要可靠， 特别是安放传感器的位置，要能真实地反映被测对象 的振动特征。 •其次，传感器与被测物间的连接要牢固，避免在振动 过程中两者发生相对运动。振动强度中等时，当拾振 器的重量大干0.5g时，通常利用其自重置于平整坚实的 基础上。振动强度大，拾振器轻时，可采用粘接法、 螺钉固定法和埋入法安放。采用埋入法，要对传感器 作密封防潮处理。采用螺钉固定，螺钉要短而固定牢 靠，避免其过长和松动带来的二次振动。
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爆破应力波与爆破地震波
参数测量
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一、应力波参数测量
测量内容：
爆炸应力波的传播规律； 构筑物在爆炸荷载作用下的受力状况； 岩体爆破应力波的压力测量；
动态应变测量。
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1.动态应变测试
电阻应变仪或 应变传感器
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5）应变砖的制作 •根据介质的特征阻抗，将环氧树脂、二丁脂、乙二胺按 比例配制，再按级配比将金刚砂、水泥、石英粉一起倒 入环氧树脂中，进行搅拌，使骨料均匀，制成环氧胶泥。 然后将这种胶泥注入模具中。 •浇注之前，先在模具内涂上一层脱模剂。浇注时一定要 振捣，防止有气泡。24小时后即可拆模，养护28天后便 可使用。 •使用前将应变砖用丙酮洗净，然后按测试的需要，贴上 选好的电阻应变片。贴片时要确立坐标系，使各电阻应 变片位置准确。不同平面，不同角度的应变片采用不同 颜色的引线，以免混淆，应变砖一般粘贴几组应变片，
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3.测试中的关键问题 1）系统的选择和标定 （1）系统及各个环节的选择 系统选择 要根据测试的目的和要求考虑。多点测试时，应尽量使 传感器，二次仪表，记录装置的技术指标接近或相同。 量程的估算 应使预计的测试值在系统可测范围的30％～70％之间。 工作频带 选择时，可按下式大致估算爆破振动信号的频率
测点的观测数据也无应用价值。
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确定测点数目及测点位置主要根据测试的目的和现场
条件等因素进行。
•如研究爆破地震波的传播规律，通常是沿爆源中心的
径向或环向布置一条或几条测线。
•在径向，地震波的强度随距离的增加按指数规律衰减，
测点距离应按对数关系布置。测点应在同一地层或基
岩上，每一测点最好能同时测三个互相垂直方向的量。 •当监测振动对巷道结构物的影响时，测点应围绕这些 特殊的地质构造和地形地物周围来布置。
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在测量方法上两者有相同或相似之处，但对振动的分 析，对数据处理的要求方面则不全相同。 爆破振动测试的内容 质点振动位移测试； 地表质点振动速度测试； 质点振动加速度测试； 结构，建筑物的反应谱测试等。 最普遍、工程上应用最多的是振动速度测试。
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7）应变砖的埋没 将应变砖放入钻好的孔中，用环氧胶泥回填， 回填过程中要注意保护导线，并要严格控制好 角度。
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3.测量过程的几个问题
1)导线 现场测试，应变砖往往要埋置岩体很深的位
置，爆破时冲击波有可能同时作用于应变砖及导线， 导线受到应力波的作用将会引起虚假信号。为了防止 这种现象。可在导线上加一橡胶管或小型钢管，使导 线有一缓冲层。应变片中引线校多，必须合理布线，
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6）应变砖试验 •应变砖在使用前，必须对其进行标定，也就是看它能 否适应于冲击动载荷测量，首先必须满足动载荷作用 下岩体的各种动态响应，脉冲作用时间、脉冲上升时 间、弹性线性范围和变形的均匀性等要求。因此，实 测前必须对应变砖进行冲击试验和静力试验。 冲击试验是将应变砖放在冲击振动台上进行冲击，记 录其应变波形。如果其应变波形的脉冲上升时间和形 状与冲击台的冲击特性相符，则说明该应变砖的动态 性质能反应岩体的动态特性。 静力试验一般可在压力机上进行。用压力计进行监视， 其目的是检验应变砖测量数据的可靠性和变形的均匀 性。
10
一定栅长的应变计，动态应变的最高频率与应变波在
v L 1 被测物材料中的传播速度有关，即 f 。若取 20 则可测的动态应变的最高频率为： v f 0.05 L
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2）应变仪的选择
应变仪的主要组成
同步触发部分 信号转换及放大部分 应变标定部分。 选择考虑的内容
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二、爆破地震波参数测量
意义 在爆区的一定范围内，当地震动达到一定的强度时，将 使地表和建筑物、构筑物不同程度的发生破坏。这种爆 破地震动引起的各种现象及其后果，称为爆破地震动效 应。爆破地震波参数测量也就是针对爆破振动参数的测 量。 1.爆破振动测试的主要内容 内容的确定因素 研究爆破过程地震波的衰减规律，地质构造及地形条件 对它的影响，地震波参数和爆破方式的关系； 研究建筑物，构筑物对于爆破振动的响应特征，以及这 一响应特性和爆破方式，构筑物结构特点的关系。
2.爆破振动测试方法
原理 利用敏感元件在磁场中的相对运动，产生气振动成一定比 例关系的电信号，经过二次仪表和记录装置得到振动信号。 传感器类型 位移计 速度计 加速度计。 按传感器量程大小可分为强震仪，中强震及弱震仪。
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整个测试系统包括三个环节：
感受振动并输出信号的传感器(拾振器)； 信号放大〔或微分，积分〕的二次仪表； 记录振动信号的记录装置，(有的记录装置本身就具有数 据处理功能，或是它的一个组成部分)。