隧道爆破施工技术课件

药包爆炸
楔
入
爆轰波
气体产物
应
力
作用于岩壁
此时继续
波
压缩
作
产生冲击波
产生压碎区域
用 下
衰减为应力波
径向裂隙
的 破
继续衰减
环向裂隙
碎 岩
块
使破碎岩块向前延伸并进一步张开
若P足够大，则推动破碎岩块作径向抛掷运动
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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和外部作用。
(一)内部作用
柱状装药(延长药包)是工程爆破中应用最为广 泛的药包。
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二、 爆破材料 (一)炸药性能
炸药的性能指标：感度、爆速、作功能力、猛度 和殉爆距离等。
1.感度 在外界能量作用下，炸药发生爆炸的难易程度。 (1)炸药的热感度
热感度：在热的作用下，炸药发生爆炸的难易 程度。
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❖ 均匀加热(通常意义上的热感度)
W
W
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r 45° 45°
θ
(a)百度文库
r
θ
(c)
爆破漏斗分类
W W
r
θ
(b)
r
θ (d)
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(四)药包的分类
炸药装药分为：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）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时，即视为延长药包。实际上，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。
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一、 爆破对固体介质的破坏作用
➢ 炸药爆炸的定义 炸药爆炸是一种高速进行的，能自动传播的
化学反应，在此反应过程中放出大量的热，并 生成大量的气态产物。
➢ 炸药爆炸的三要素
❖ (1)放出热量
爆炸
❖ (2)生成气体产物
❖ (3)反应的高速度
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爆轰气体 与应力波 共同作用 学说
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2 破裂区
在粉碎区形成的同时，岩石中的冲击波衰减成 压应力波。在应力波的作用下，岩石在径向产生 压应力和压缩变形，切向方向将产生拉应力和拉 伸变形。当切向拉应力大于岩石的抗拉强度时， 该处岩石被拉断，形成与粉碎区贯通的径向裂隙。
径向裂隙形成后，作用在岩石上的压力迅速下 降，药室周围的岩石随即释放出在压缩过程中积蓄 的弹性变形能，形成与压应力波作用方向相反的拉 应力，使岩石质点产生反方向的径向运动。 当径向 拉应力大于岩石的抗拉强度时，该处岩石被拉断， 形成环向裂隙。
H h
θ W
④--破裂半径;R
R
⑤--爆破漏斗半径;r
⑥--爆破漏斗张开角;θ
⑦--自由面
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2.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，用n表示。
n r
(三)爆破漏斗的分类 W 根据爆破作用指数n值的不同，分为以下四种： 1.标准抛掷爆破漏斗(n=1) 2.加强抛掷爆破漏斗 (n＞1 ) 3.减弱抛掷爆破漏斗 (0.75＜n＜1 ) 4.松动爆破漏斗 (0＜n＜0.75 )
❖ 起爆药柱的最小质量
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2.爆速 爆轰波沿炸药装药传播的速度称为爆速。
影响因素：药柱直径、装药密度、药柱外壳
(1)药柱直径的影响
D
dc增加，D 增加。
DH
D
DH
1
a dc
Dk dk
dL
dc
图1-11 爆速与药柱直径的关系
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D DH
DH为理想爆速：
Dk dk
dL
dc
当药柱为理想封闭，爆轰产物图1不-11 发爆速生与药径柱直径向的关流系
剧增高到数万兆帕，并在药包周围的岩石中激发 冲击波，强度远远超过岩石的动态抗压强度。
冲击波的作用下，坚硬岩石，受到粉碎性破 坏，形成粉碎区；对于松软岩石（如页岩、土壤 等），被压缩形成空腔，空腔表面形成较为坚实 的压实层，这种情况下的粉碎区又称为压缩区。
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R0
R1
R2
R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2-破裂区半径
b.摩擦感度
机械摩擦下炸药的感度,炸药摩擦感度的测
定采用摆式摩擦仪。
测定过程录像
3
F
2
4
G
4 1
8
5 2
6
(a)
7
4 9 F (b)
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(3)炸药的起爆感度
a.定义 在其他炸药（起爆药、起爆具等）的引爆下，
猛炸药发生爆轰的难易程度。 b.表示方法 ❖ 最小起爆药量
习惯上用雷管感度来区分工业炸药的起爆感度。 凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具 有雷管感度，凡不能用1发8号工业雷管可靠起爆 的炸药称其不具有雷管感度。
爆炸的难易程度,常见形式有：
a.撞击感度 定义：炸药在撞击作用下发生
爆炸的难易程度。 猛炸药测定方法：立式落锤仪
1 5
6
7
8
2
9
3
4
图1－6 立式落锤仪
－落锤； －撞击器； 3－钢砧； 4－水泥基础； 5－上击柱； 6－炸药； 7－导向套； 8－下击柱； 9－底座
测定过程录像
炸药撞击感度的测定
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动时，炸药所能达到的爆速称为理想爆速。
当药柱直径减小到一定值后，爆轰波就不能稳定
热感度：均匀加热时炸药的感度。
炸药的热感度通常用爆发点来 表示。炸药爆炸的最低温度。
❖ 火焰感度:火焰点燃时炸药的感度
爆发点测定仪
火焰感度用上限距离和下限距离表示。用导火
索点燃装入加强帽中的0.05g炸药，上限距离是
100%发火的最大距离，下限距离是100%不发火的
最小距离。
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(2)炸药的机械感度 在机械作用下，炸药发生
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，这种情况下的爆破作用叫作爆破 的内部作用，相当于单个药包在无限介质中的爆破 作用。
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根据岩石的破坏特征，可将偶合装药条件下， 受爆炸影响的岩石分为三个区域 ：粉碎区、破裂 区和震动区。
1 粉碎区 岩体中药包爆炸时，爆轰压力在数微秒内急
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3 震动区 在破裂区外围的岩体中，应力波和爆轰气体 的能量已不足以对岩石造成破坏，应力波的能 量只能引起该区域内岩石质点发生弹性振动， 这个区域称为震动区。 在震动区，由于地震波的作用，有可能引起 地面或地下建筑物、构筑物的破裂、倒塌，或 导致路堑边坡滑坡、隧道冒顶片帮等灾害。
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(二)外部作用 当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可
以观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现 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，称 为爆破漏斗。
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1.爆破漏斗几何要素
①--爆破漏斗深度;H
②--可见深度;h
r
③--最小抵抗线;W