第五章爆破工程

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第五章爆破工程
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单个药包爆破外部作用（2）
外 （2）反射拉伸波引起径向裂隙的延伸 部 作 用
反射拉伸波对径向裂隙的影响
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第五章爆破工程
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单个药包爆破外部作用（3）
外 （3）自由面影响下的应力场分析 部 作 用
拉伸应力 2达到极大值时 1和 2的方向
岩体中任一点A的应力分析
指数
爆破作用指数n ：它是爆破漏斗半径r和最小抵抗线W的比值，即：
n r W
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爆破漏斗的基本形式
a n = 1.0
标准抛掷爆破漏斗
b n > 1.0
加强抛掷爆破漏斗
0.75 < n < 1.0
c 减弱抛掷爆破漏斗 （也称加强松动爆破漏斗）
d n < 0.75
松动爆破漏斗
f(n)0.40.6n3
集中药包抛掷爆破装药量的计算通式：
Qp(0.40.6n3)kbW3
Q p(0.40.6n3)kbW 3 1W/
第五章爆破工程
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爆炸应力波反射拉抻作用理论 的试验基础
岩石杆件的爆破
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板件爆破试验
1—装药孔 2—破碎区 3—拉裂区 4—震动区
水泥板的爆轰破坏
1—空气冲击波波阵面； 2—水泥板中冲击波波阵面； 3—水泥板
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第二节 单个药包爆破作用
内
（1）粉碎区（压缩区）
部
（2）裂隙区（破裂区）
武汉理工大学
第五章爆破工程
第五章 岩石爆破理论
主要内容 ：
5.1 岩石爆破破坏基本理论 5.4 成组药包爆破时岩石破坏特征
5.2 单个药包爆破作用
5.5 炸药起爆能量平衡原理与装药量计算
5.3 延长装药爆破作用
5.6 影响爆破作用的主要因素
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第一节 岩石爆破破坏基本理论（1）
当相邻两药包齐发爆破时，在沿炮孔连心线上的应力得到加强，而在炮 孔连心线中段两侧附近则出现应力降低区。
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相邻炮孔应力波相遇叠加
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相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分析
（a）单个A孔产生的切向伴生拉应力 （b）单个B孔产生的切向伴生拉应力 （c）两孔合成的切向伴生拉应力
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应力降低的分析
作
用
径向压缩引起的切向拉伸
爆破的内部作用
1—径向裂隙 2—环向裂隙
Rc－药包半径；Rp－粉碎区半径；Rc－破裂区半径 径向裂隙和环向裂隙的形成原理
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单个药包爆破外部作用（1）
外 （1）反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落 部 作 用
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
主应力 1和 2 的作用方向
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炸药在岩石中爆破的破坏过程
A
第一阶段
炸药爆炸 后冲击波径 向压缩阶段.
B
第二阶段
对应力波 反射引起自 由面处的岩 石片落。
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C
第三阶段
爆炸气体膨胀， 岩石受爆炸气体超 压力的影响，在拉 伸应力和气楔的双 重作用下，径向初 始裂隙迅速扩大。
哈努卡耶夫把岩石按波阻抗值分为三类：
(1) 第一类岩石属于高阻抗岩石。其波阻抗为15~25MPa·s/m . 这类岩石的破坏，主要取决于应力波，包括入射波和反射波。 (2) 第二类岩石属于中阻抗岩石。其波阻抗为5~15MPa·s/m。 这类岩石的破坏,主要是入射应力波和爆生气体综合作用的结果 (3) 第三类岩石属于低阻抗岩石。其波阻抗小于5MPa·s/m。 这类岩石的破坏，以爆生气体形成的破坏为主。
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在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体积同所用的装药量
成正比，即： Q=KV
如果药包是集中药包,标准抛掷爆破时爆破作用指数n的值为1，
即：
r=W
所以，爆破漏斗体积的大小为：
V r2 W W3
3 标准抛掷爆破的装药量可以认为是：
Q标 KW3
于是：
Q抛f(n)KW3
f(n)为爆破作用指数函数（function of crater index）
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
爆炸生成气体产物的膨胀作用
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岩石爆破破坏基本理论（2）
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
反射拉应力波破坏作用
(a)入射压力波波前；(b)反射拉应力波波前
应力降低的分析图
多排成组药包的齐发爆破效果不好，得不到实际使用。
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第五节 能量平衡原理与装药量计算
相 似 法
R' R
Q' Q
1/ 3
则
体
积
法
则
外部药包效应
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能量平衡原理与装药量计算（2）
体 积 法 则
相 似 法 则
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炸药在岩石中爆破的破坏模式
1 炮孔周围岩石的压碎作用；
主要的 五种破 坏模式
2 径向裂隙作用 ； 3 卸载引起的岩石内部环状裂隙作用； 4 反射拉伸引起的“片落”和引起径向裂隙的延伸；
5 爆炸气体扩展应力波所产生的裂隙。
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爆破漏斗
爆破作用 （crater index）
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岩石爆破破坏基本理论（3）
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
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爆生气体和应力波综合作用理论的实质：
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。爆生气体膨胀的准静态能量，是破碎岩石的主 要能源。
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利文斯顿爆破漏斗理论
利文斯顿爆破漏斗示意图
利文斯顿将岩石爆破时的变形和破坏形态分为四种类型：
相关名词解释：临界深度 ，最适宜深度 ，转折深度。
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第五章爆破工程
（1）弹性变形 （2）冲击破坏 （3）碎化破坏 （4）空气中爆炸
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集中药包装药量计算
鲍列斯阔夫提出的经验公式（适用于抛掷爆破装药量的计算 ）：
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第三节 延长装药爆破作用
延长药 （extended charge）
包
当药包的长度和它横载面的直径（或
最大边长）之比值 大于某一值时，叫
做延长药包。
装药平行自由面的爆破漏斗
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装药倾斜自由面的爆破漏斗
第五章爆破工程
装药垂直自由面的爆破漏斗
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第四节 成组药包爆破时岩石破坏特征