全国工程爆破技术人员统一培训内容之岩土爆破理论
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1、岩石爆破破碎机理的几种假说
之后其学生巴隆进行了修正。f =σc / 30+ c 3
2）岩石波速和波阻抗分级法—简便测定、便于计算，应用不太广。 3）可爆性指数分级法—可靠性准确性好，方法复杂难推广。
§5.2岩石中爆炸应力波
装药在岩石中爆炸时，最初加载的是冲击荷载，迅速上 升到峰值并下降，过程很短，在此冲击荷载作用下岩石内 激起应力扰动，然后以爆炸应力波的形式在岩石中传播。
冲击波作用范围很小，一般不超过装药半径的3～7倍，
衰减很快变成压缩应力波。
其衰减规律：
P
P2 r
r r r0
对比距离， 为压力
衰减指数，对冲击波近似取3。
4、岩石中爆炸应力波
冲击波衰减成应力波后，应力的峰值： r max
Pr r
，随着距离
增大，峰值将不断减小。 Pr 为初始径向应力峰值，其计算分
§5.1 岩石的动态特性和可爆性
本节主要介绍：
岩石的物理性质、 岩石爆破荷载特性、 爆炸荷载下 岩石的强度特性、 岩石的可爆性及可爆性分级。
1、岩石的物理性质（从反应爆破特征和爆破破碎角度解释。）
1）空隙度——指岩石中各空隙的总体积 V0 与岩石总体积 V 之比。
空隙的存在削弱了岩石的强度。
2）密度 ——有密度（ρ）和重力密度（ ）之分，ρ=M/(V-V0), = G/V ；
2、爆炸荷载下岩石的本构关系
在爆炸荷载作用下，岩石的(p、T、 )状态之间的关系，
为岩石的本构关系。
即岩石的状态方程：p=p( ,T )。
鲍姆把炸药爆炸荷载作用下的爆源近区岩石视为“可压 缩流体”，该处无剪应力存在，由此给出岩石的本构方程为：
p1 B 4 1
3、岩石中爆炸冲击波
邻近药包的岩石失去刚性，变成似流体介质，产生塑性流 动破坏。 岩石中冲击波也遵守三个基本方程
一般岩石的ρ 和越大岩石越难以破碎，抛掷爆破时需消耗较
多的能量克服重力。
3）波阻抗——指岩石的密度ρ与该岩石中纵波波速Cp的乘积。
反应了岩石阻止波能传播的作用，通常认为炸药的波阻抗与
岩石的波阻抗相匹配时，爆破能量传递最多，可获得较好的
岩石爆破效果。
4）碎胀性——岩石破碎后因碎片间孔隙增多而使体积增大的性质。
爆炸荷载下，应力脉冲首先形成冲击波，迅速衰减为应力 波。岩石中各点的应力、变形、位移均与时间有关，为动态 应力场。
3、爆炸荷载下岩石的强度特性
1）同一岩石在不同受力状态下的强度 其一般特性：
三轴抗压强度 > 双轴抗压强度 > 单轴抗压强度 > 抗剪强度 > 抗拉强度
岩石的强度差异性很大。
2）岩石的动态强度 提高加载速度，岩石由弹塑性、塑性向脆性转化，其弹性
0D (D u)
0 Du P P0
E
1 2
(P
P0 )(v0
v)
P B( 4 1)
式中： B 0C p 2
n
n Cp Cv
（鲍姆认为：当冲击波波速达千米以上时B为定值，即n = 4）
以上四个方程有五个未知数（P、u、、D、E），要求
解，必须先用实验方法测出一个参数，然后解其它。
大多数岩石存在 D=a+bu a、b 为常数，有表可查。
模量增大、强度也随之提高。
d Kg j
—动态抗压或抗拉强度； —静态抗压或抗拉强度；K —系数。
d
j
上式表明：动载作用下岩石的强度与加载速度有关。
3）岩石的动态弹性常数 （见P107－108）都与弹性波参数有关（波速、波阻抗）。
总之：在爆炸动荷载作用下，岩石表现有如下动态特点：
（1）岩石由弹塑性、塑性向脆性转化； （2）岩石的弹性模量增大； （3）岩石的强度提高。
( =V1/V ),岩石爆破破碎必须有一定的碎胀空间，包括外部 空间和内部孔隙。
2、岩石爆破荷载特性
即（ ）特性，或变形特性。
爆炸荷载作用是一种动载，在岩石内引起应力、应变以波 的形式在岩石中传播。 1）岩石表现为脆性化
加载速度不同时，岩石表现的变形性质不同 E来自百度文库
提高应变率，岩石将由塑性向脆性转化，弹性模量提高， 如表5－1 。 2）动态应力场
第五章 岩土中爆炸的基本理论
§5.1 岩石的动态特性和可爆性 §5.2 岩土中爆炸应力波 §5.3 岩石爆破破碎机理 §5.4 爆破漏斗及利文斯顿爆破漏斗理论 §5.5 装药量计算原理
学习要点：
1、了解岩石性质及可爆性的基本概念； 2、熟悉岩石爆破破坏的几种假说； 3、掌握药包在岩石中的内部和外部破坏作用； 4、掌握爆破漏斗与爆破作用指数理论； 5、掌握装药量计算原理。
为：
耦合装药
Pr
1 4
e De2
2mCp eDe mCp
要求理解式中符号含义。
不耦合装药
Pr
1 8
e De2
rc rb
6 n
切向应力峰值 max b r max ，系数 b＝
1 爆炸近区； 随距离增大； 1
§5.3 岩石爆破破碎机理
本节介绍：岩石爆破破碎机理的几种假说； 爆破的内部作用和外部作用。
4、岩石的可爆性及可爆性分级
可爆性——指岩石对爆破破坏的抵抗能力或岩石爆破破坏的难易程度。 它是岩石自身物理力学性质、炸药和爆破工艺的综合反映。
可爆性分级：
1）岩石坚固性分级—普氏分级，提出坚固性的概念，岩石对外力的抵 抗作用是于一致的。
f =σc / 10, σc ——岩石静态单轴抗压强度，（MPa）。 将岩石分成十个级 f =（0.3~20）。
1、冲击荷载在岩体内引起的应力-应变
爆炸冲击加载，在距离爆心不同距离的区段内可表现为 不同的波传递：爆炸冲击波、爆炸应力波和地震波。
用岩石应力-应变关系曲线解释。见P111。
岩石应力-应变曲线
上述四种情况是由低应力到高应力对应不同的应力波，药 包在炮孔中爆炸首先形成的是冲击波随后衰减为非稳态冲击波 、弹塑性波、弹性应力波和地震波，其解释类似。
全国工程爆破技术人员统一培训内容
爆破设计与施工
（6）
中国工程爆破协会 编 汪旭光 主编
冶金工业出版社 （2011）
第六章 岩土爆破理论
6.1 岩石爆破理论的发展 6.2 岩石中的爆炸应力波 6.3 岩石中的爆炸气体 6.4 岩石的爆破破碎机理 6.5 爆破漏斗理论 6.6 装药量计算原理 6.7 露天台阶爆破的破碎机理 6.8 土中爆破机理 6.9 影响爆破作用的因素 6.10 爆破过程的数值模拟 6.11 精细爆破
之后其学生巴隆进行了修正。f =σc / 30+ c 3
2）岩石波速和波阻抗分级法—简便测定、便于计算，应用不太广。 3）可爆性指数分级法—可靠性准确性好，方法复杂难推广。
§5.2岩石中爆炸应力波
装药在岩石中爆炸时，最初加载的是冲击荷载，迅速上 升到峰值并下降，过程很短，在此冲击荷载作用下岩石内 激起应力扰动，然后以爆炸应力波的形式在岩石中传播。
冲击波作用范围很小，一般不超过装药半径的3～7倍，
衰减很快变成压缩应力波。
其衰减规律：
P
P2 r
r r r0
对比距离， 为压力
衰减指数，对冲击波近似取3。
4、岩石中爆炸应力波
冲击波衰减成应力波后，应力的峰值： r max
Pr r
，随着距离
增大，峰值将不断减小。 Pr 为初始径向应力峰值，其计算分
§5.1 岩石的动态特性和可爆性
本节主要介绍：
岩石的物理性质、 岩石爆破荷载特性、 爆炸荷载下 岩石的强度特性、 岩石的可爆性及可爆性分级。
1、岩石的物理性质（从反应爆破特征和爆破破碎角度解释。）
1）空隙度——指岩石中各空隙的总体积 V0 与岩石总体积 V 之比。
空隙的存在削弱了岩石的强度。
2）密度 ——有密度（ρ）和重力密度（ ）之分，ρ=M/(V-V0), = G/V ；
2、爆炸荷载下岩石的本构关系
在爆炸荷载作用下，岩石的(p、T、 )状态之间的关系，
为岩石的本构关系。
即岩石的状态方程：p=p( ,T )。
鲍姆把炸药爆炸荷载作用下的爆源近区岩石视为“可压 缩流体”，该处无剪应力存在，由此给出岩石的本构方程为：
p1 B 4 1
3、岩石中爆炸冲击波
邻近药包的岩石失去刚性，变成似流体介质，产生塑性流 动破坏。 岩石中冲击波也遵守三个基本方程
一般岩石的ρ 和越大岩石越难以破碎，抛掷爆破时需消耗较
多的能量克服重力。
3）波阻抗——指岩石的密度ρ与该岩石中纵波波速Cp的乘积。
反应了岩石阻止波能传播的作用，通常认为炸药的波阻抗与
岩石的波阻抗相匹配时，爆破能量传递最多，可获得较好的
岩石爆破效果。
4）碎胀性——岩石破碎后因碎片间孔隙增多而使体积增大的性质。
爆炸荷载下，应力脉冲首先形成冲击波，迅速衰减为应力 波。岩石中各点的应力、变形、位移均与时间有关，为动态 应力场。
3、爆炸荷载下岩石的强度特性
1）同一岩石在不同受力状态下的强度 其一般特性：
三轴抗压强度 > 双轴抗压强度 > 单轴抗压强度 > 抗剪强度 > 抗拉强度
岩石的强度差异性很大。
2）岩石的动态强度 提高加载速度，岩石由弹塑性、塑性向脆性转化，其弹性
0D (D u)
0 Du P P0
E
1 2
(P
P0 )(v0
v)
P B( 4 1)
式中： B 0C p 2
n
n Cp Cv
（鲍姆认为：当冲击波波速达千米以上时B为定值，即n = 4）
以上四个方程有五个未知数（P、u、、D、E），要求
解，必须先用实验方法测出一个参数，然后解其它。
大多数岩石存在 D=a+bu a、b 为常数，有表可查。
模量增大、强度也随之提高。
d Kg j
—动态抗压或抗拉强度； —静态抗压或抗拉强度；K —系数。
d
j
上式表明：动载作用下岩石的强度与加载速度有关。
3）岩石的动态弹性常数 （见P107－108）都与弹性波参数有关（波速、波阻抗）。
总之：在爆炸动荷载作用下，岩石表现有如下动态特点：
（1）岩石由弹塑性、塑性向脆性转化； （2）岩石的弹性模量增大； （3）岩石的强度提高。
( =V1/V ),岩石爆破破碎必须有一定的碎胀空间，包括外部 空间和内部孔隙。
2、岩石爆破荷载特性
即（ ）特性，或变形特性。
爆炸荷载作用是一种动载，在岩石内引起应力、应变以波 的形式在岩石中传播。 1）岩石表现为脆性化
加载速度不同时，岩石表现的变形性质不同 E来自百度文库
提高应变率，岩石将由塑性向脆性转化，弹性模量提高， 如表5－1 。 2）动态应力场
第五章 岩土中爆炸的基本理论
§5.1 岩石的动态特性和可爆性 §5.2 岩土中爆炸应力波 §5.3 岩石爆破破碎机理 §5.4 爆破漏斗及利文斯顿爆破漏斗理论 §5.5 装药量计算原理
学习要点：
1、了解岩石性质及可爆性的基本概念； 2、熟悉岩石爆破破坏的几种假说； 3、掌握药包在岩石中的内部和外部破坏作用； 4、掌握爆破漏斗与爆破作用指数理论； 5、掌握装药量计算原理。
为：
耦合装药
Pr
1 4
e De2
2mCp eDe mCp
要求理解式中符号含义。
不耦合装药
Pr
1 8
e De2
rc rb
6 n
切向应力峰值 max b r max ，系数 b＝
1 爆炸近区； 随距离增大； 1
§5.3 岩石爆破破碎机理
本节介绍：岩石爆破破碎机理的几种假说； 爆破的内部作用和外部作用。
4、岩石的可爆性及可爆性分级
可爆性——指岩石对爆破破坏的抵抗能力或岩石爆破破坏的难易程度。 它是岩石自身物理力学性质、炸药和爆破工艺的综合反映。
可爆性分级：
1）岩石坚固性分级—普氏分级，提出坚固性的概念，岩石对外力的抵 抗作用是于一致的。
f =σc / 10, σc ——岩石静态单轴抗压强度，（MPa）。 将岩石分成十个级 f =（0.3~20）。
1、冲击荷载在岩体内引起的应力-应变
爆炸冲击加载，在距离爆心不同距离的区段内可表现为 不同的波传递：爆炸冲击波、爆炸应力波和地震波。
用岩石应力-应变关系曲线解释。见P111。
岩石应力-应变曲线
上述四种情况是由低应力到高应力对应不同的应力波，药 包在炮孔中爆炸首先形成的是冲击波随后衰减为非稳态冲击波 、弹塑性波、弹性应力波和地震波，其解释类似。
全国工程爆破技术人员统一培训内容
爆破设计与施工
（6）
中国工程爆破协会 编 汪旭光 主编
冶金工业出版社 （2011）
第六章 岩土爆破理论
6.1 岩石爆破理论的发展 6.2 岩石中的爆炸应力波 6.3 岩石中的爆炸气体 6.4 岩石的爆破破碎机理 6.5 爆破漏斗理论 6.6 装药量计算原理 6.7 露天台阶爆破的破碎机理 6.8 土中爆破机理 6.9 影响爆破作用的因素 6.10 爆破过程的数值模拟 6.11 精细爆破