第4章 爆破破岩机理
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爆破破岩机理【转发】:一、爆生气体膨胀压力作用破坏论Kutter和Hagan从静力学的观点出发,提出了“气楔作用”(PneumaticWedgtng)这种假说,认为炸药爆炸后产生的高温高压的气体,由于膨胀而产生的推力作用在炸药周围的岩壁上,引起岩体质点的径向位移,从而在岩体中形成剪切应力。
当这种剪切应力超过岩体的极限抗剪强度时,就会引起岩体的破坏。
当爆生气体的膨胀推力足够大时,还会引起自由面附近的岩体隆起、鼓开并沿径向方向抛掷。
这种假说认为,动能仅占炸药总能量的5%~15%,绝大部分能量包含在爆生气体产物中,另一方面,岩体爆破时岩石发生破裂和破碎所需的时间小于爆生气体作用于岩体的时间。
二、应力波反射拉伸作用破坏论以Coates和Hin。
为代表的这种假说,从爆轰动力学的观点出发,认为炸药爆炸后,强大的冲击波冲击和压缩周围的岩体,在岩体中激发出强烈的压缩应力波。
当压缩应力波传播到自由面时,从自由面处反射而形成拉伸波。
当拉伸波的强度超过岩体的极限抗拉强度时,从自由面处开始向爆源方向产生拉伸片裂作用。
三、应力波和爆生气体联合作用破坏论以Fairhurst为代表的这种假说认为,爆破时岩体的破坏是应力波和爆生气体共同作用的结果。
但在解释破碎岩体的主导原因时存在不同观点。
一种观点认为,应力波在破碎岩体时不起主导作用,只是在形成初始径向裂隙时起先锋作用,岩体的破碎主要依靠爆生气体的膨胀推力和尖劈作用;另一种观点则认为,爆破时破碎岩体的主导作用取决于岩体的性质,即取决于岩体的波阻抗。
对于波阻抗为(10一15)× 10^5g/(cm^2.s)的高波阻抗的岩体,即极致密坚韧的岩体,爆炸应力波在其中的传播性能好,波速高。
爆破时岩体的破碎主要由应力波引起。
对于波阻抗为(2一5)× 10^5 g/(cm^2. s) 低波阻抗的松软而具有塑性的岩体,爆炸应力波在其中的传播性能较差,波速低,爆破时岩体的破碎主要依靠爆生气体的膨胀压力;对于波阻抗为(5~10)× 10 ^5g/〈cm^2.S )的中等波阻抗的中等坚硬的岩体,应力波和爆生气体同样起重要作用。
培训笔记(三)——破岩机理一、破岩过程一阶段:炸药爆炸阶段二阶段:冲击波反射阶段三阶段:气体膨胀阶段二、破岩理论1.爆炸气体产物膨胀压力破坏理论:岩石主要由于装药空间内爆炸气体产物的压力作用而破坏。
2.冲击波引起应力波反射破坏理论:岩石的破坏主要是由自由面上应力波反射转变成的拉应力波造成的。
3.爆炸气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用理论:爆破时岩石的破坏是爆炸气体和冲击波共同作用的结果,它们各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用。
三、波阻抗:即岩石密度与冲击波在岩石中传播速度的乘积。
岩石按波阻抗值分为三类:1、岩石波阻抗为10X105~25X105(g/cm2·s);2、岩石波阻抗为5X105~10X105(g/cm2·s);3、岩石波阻抗为2X105~5X105(g/cm2·s)。
四、爆破内部作用1.压缩区受到爆炸冲击波的强动作用,炮孔壁周围的介质被粉碎或强烈压缩,形成压缩区或粉碎区成压缩区或粉碎区。
2.破碎区爆炸冲击波在岩石中形成新鲜裂纹或激活原生裂纹,爆炸气体的高压气楔作用,对裂纹进行扩展,形成破碎区。
3.震动区在破坏区以外的岩体,只发生弹性震动。
五、爆破漏斗:当药包产生外部作用时,在地表会形成一个爆破坑,称为爆破漏斗。
1、爆破漏斗的构成要素(1)自由面;(2)最小抵抗线;(3)爆破漏斗底圆半径;(4)爆破作用半径;(5)爆破漏斗深度;(6)爆破漏斗可见深度;(7)爆破漏斗张开角。
图7-6 爆破漏斗2、爆破作用指数n=r/W在最小抵抗线相同的情况下,爆破作用愈强,爆破漏斗底圆半径愈大。
根据n的大小爆破漏斗分为:(1)标准抛掷(n=1);(2)加强抛掷(n>1);(3)减弱抛掷(0.75<n<1);(4)松动爆破(0<n<0.75)。
岩石爆破原理与方法嘿,咱今儿就来讲讲这岩石爆破!你说这岩石啊,那可真是顽固得很呢,就像那怎么都赶不走的倔驴!那咱要怎么对付它呢?这就得靠爆破啦!想象一下,岩石就像是一个坚固的堡垒,而爆破就是我们攻打这个堡垒的秘密武器。
爆破的原理呢,其实就是利用炸药爆炸时产生的巨大能量,让岩石瞬间破碎。
这就好比是给岩石来了一记猛拳,一下子就把它给打散了。
那这炸药是怎么发挥作用的呢?当炸药爆炸的时候,会产生极高的温度和压力,就像一个小太阳在岩石内部爆发一样。
这股强大的力量会迅速向四周扩散,把岩石从内部往外撑开,最后“嘭”的一声,岩石就被炸得七零八落啦!说到爆破的方法,那也是有讲究的。
就像做菜一样,不同的菜有不同的做法,这爆破也得根据岩石的具体情况来选择合适的方法。
有一种叫浅孔爆破的,就像是用小针轻轻地扎一下。
它适合那些不太厚的岩石,在岩石上打几个小孔,把炸药放进去,就能把岩石炸碎啦。
这种方法比较精细,就像绣花一样,一点点地把岩石瓦解。
还有深孔爆破呢,这可就像是用大锤子狠狠地砸下去。
它是在岩石上打很深的孔,放很多炸药进去,然后来个大规模的爆破。
这种方法适合对付那些大块头的岩石,一下子就能把它们炸得稀巴烂。
另外啊,还有预裂爆破,这就像是给岩石划一道口子,让它顺着这条口子裂开。
这样可以减少对周围岩石的破坏,让爆破更加精准。
不过啊,爆破可不是随便就能玩的,这可是个技术活,也是个危险活。
要是不小心弄错了,那可不得了,说不定会引起大灾难呢!就像放鞭炮一样,你要是不小心把鞭炮扔到了不该扔的地方,那后果可不堪设想啊!所以啊,进行岩石爆破的时候,一定要找专业的人来干,他们有经验,知道怎么安全地把岩石给炸了。
而且,爆破前的准备工作也很重要呢!得先好好勘察一下地形,看看周围有没有什么建筑物啊、人啊之类的,可不能伤到他们。
还要计算好炸药的用量,用多了浪费,用少了又炸不碎岩石,这可得好好掂量掂量。
总之啊,岩石爆破这事儿,既有趣又危险。
我们要好好利用它的原理和方法,把那些顽固的岩石给征服了,同时也要注意安全,可别让它反过来伤到我们自己哟!你说是不是这个理儿?。
4.3.2 钻爆作业1. 爆破破岩作用机理及有关概念(1)无限介质中的爆破作用假定将药包埋置在无限介质中进行爆破,则在远离药包中心不同的位置上,其爆破作用是不相同的。
大致可以划分为四个区域,如图7—1所示。
◆压缩粉碎区——指半径为1 R 范围的区域。
该区域内介质距离药包最近,受到的压力最大,故破坏最大。
当介质为土壤或软岩时,压缩形成一个环形体孔腔;介质为硬岩时,则产生粉碎性破坏,故称为压缩粉碎区。
◆抛掷区——1 R 与 2 R 之间的范围叫抛掷区。
在这个区域内介质受到的爆破力虽然比压缩粉碎区小,但介质的结构仍然被破坏成碎块。
炸药爆炸能量除对介质产生破坏作用外,尚有多余能量使被破坏的碎块获得运动速度,在介质处于有临空面的空间时,则在临空面方向上被抛掷出去,产生抛掷运动。
◆破坏区——该区又叫松动区,是指2 R 与 3 R 之间的区域。
爆炸能量在此区域内只能使介质破裂松动,已没有能力使碎块产生抛掷运动。
◆震动区——3 R 与 4 R 之间的范围叫爆破震动区。
在此范围内,爆破能量只能使介质发生弹性变形,不能产生破坏作用。
举例:移山填海、自已参与科研常德烟厂基础拆除爆破、水池爆破等。
(2)爆破基本概念◆临空面——又叫自由面,是指暴露在大气中的开挖面。
◆爆破漏斗——在有临空面的情况下,炸药爆破形成的一个圆锥形的爆破凹坑就叫爆破漏斗。
如图7—2所示。
◆最小抵抗线(W )——药包中心到自由面的最短距离。
◆爆破漏斗半径(r)——最小抵抗线与自由面交点到爆破漏斗边沿的距离。
◆爆破作用指数——爆破漏斗半径r与最小抵抗线W 的比值n,称为爆破作用指数,这是一个描述爆破漏斗大小,爆破性质,抛掷堆积情况等因素的重要相关系数。
通常把n=1的爆破称为标准抛掷爆破,其漏斗称为标准抛掷爆破漏斗;n>1的爆破称为加强抛掷爆破或扬弃爆破;0.75<n<1的爆破称为加强松动或减弱抛掷爆破;n≤0.75的爆破称为松动爆破。
平坦地形的松动爆破结果,只能看到岩土破碎和隆起,并没有爆破漏斗可见。
岩石爆破破碎机理的研究引言:岩石爆破破碎机理一直是地质工程和采矿工程领域中的一个重要课题。
通过深入研究岩石爆破的机理,可以提高爆破技术的效率、降低成本、减少人员伤亡,并为相关工程的设计和实施提供科学依据。
本文将探讨岩石爆破破碎机理的研究现状和未来发展方向。
一、岩石力学与爆破原理的相互关系在研究岩石爆破破碎机理之前,我们首先需要了解岩石的力学性质和爆破原理。
岩石是一种多孔介质,具有断裂、蠕变和破碎等特性。
而岩石爆破则是通过在岩石内部施加高压气体或爆炸药物,使其承受超过其强度极限的应力,从而导致断裂和破碎。
岩石的力学性质对爆破机理有着重要的影响。
例如,岩石的强度、断裂模式和岩层的结构均会影响岩石在爆破过程中的应力传递和破碎。
因此,为了更好地理解岩石爆破机理,研究者们在实验室中进行了大量的力学试验和数值模拟。
二、岩石爆破破碎机理的实验研究为了探究岩石爆破破碎机理,许多科学家和工程师进行了大量的实验研究。
通过测量岩石在不同压力和荷载条件下的应力应变曲线,可以得到岩石的破坏特征和力学参数。
同时,研究人员还通过观察岩石的裂缝扩展和破碎形态,揭示了破碎机制和断裂过程。
实验研究还包括模拟岩石爆破的过程。
通过在实验室中设置类似于地下爆破环境的条件,科学家们可以研究岩石受到爆破冲击波时的应力分布和破碎扩展。
三、岩石爆破破碎机理的数值模拟除了实验研究,数值模拟是研究岩石爆破机理的重要手段。
通过建立适当的数学和物理模型,可以模拟和预测岩石在爆破过程中的应力响应、断裂行为和破碎形态。
基于有限元法和颗粒流模型,研究者们可以在计算机上模拟岩石的破裂过程,并通过调整模型参数来推测爆破参数的最佳配置。
这种数值模拟方法在评估岩石破碎效果、优化方案设计和减少爆破振动中具有重要意义。
四、岩石爆破破碎机理的应用岩石爆破在地质工程和采矿工程中有着广泛的应用。
通过正确理解和掌握岩石爆破的机理,可以提高开采率、减少能源消耗并改善环境。
在交通基础设施建设中,岩石爆破还可以用于隧道和地下工程的开挖。
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。
爆破工程复习纲要完整解答第一章炸药与爆炸基本理论1、广义爆炸?爆炸(从化学变化的角度如何定义)?爆破?广义爆炸:爆炸是物质急剧的能量释放过程,能量在瞬间急剧释放或转化的现象都可以称为爆炸。
爆炸化学角度:由化学变化引起的爆炸成为化学爆炸。
如,瓦斯煤尘爆炸,炸药爆炸。
工程爆破:指利用炸药能量对介质做功,以达到预定工程目标的作业。
.2、炸药发生化学变化三种基本形式,如何相互转化?1,缓慢分解,2,燃烧,3,爆炸,在一定的条件下,炸药的上述三种变化形式都是能够相互转化的;缓慢分解可因热量不能及时散失而发展为燃烧、爆炸;反之,爆炸也可以转化为燃烧、缓慢分解。
3、炸药爆炸三要素?1,放出热量,2生成气体产物,3反应的高速度4、炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药概念。
炸药,是在一定的外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。
单质炸药:由单一化合物组成的炸药,又称单体炸药或化合炸药。
混合炸药:由两种或两种以上的物质组成的炸药。
起爆药:指在较弱的初始冲能作用下即能发生爆炸,且爆炸速度变化大,易于由燃烧转爆轰的炸药。
猛炸药:指那些利用爆轰所释放的能量对介质做功的炸药。
5、氧平衡?通式,计算方法。
工业炸药一般应使其氧平衡接近于____氧平衡。
氧平衡:指炸药中所含的氧用以完全氧化其所含的可燃元素后,所多余或不足的氧量。
(1) 通式为CaHbOcNd(a,b,c,d分别表示一个炸药分子中碳,氢,氧,氮的原子个数)计算方法:单质炸药:OB=[c-(2a+0.5b)]*16/M混合炸药:OB=OB1m1+OB2m2+…+Obnmn,使其氧平衡接进于零的氧平衡6、爆热、爆温、爆容、爆炸压力?爆炸压力与爆轰压力有何不同?爆热:在规定条件下,单位质量炸药爆炸时放出的热量称为炸药的爆热爆温:炸药爆炸时放出的热量使爆炸产物定容加热所达到的最高温度爆容:指单位质量炸药爆炸时,生成的气体产物在标准状况下(0 ℃、1 个大气压) 所占的体积(L/kg)爆炸压力:炸药爆炸时生成的热气体所产生的压力称为爆炸压力7、冲击波?爆轰波及其与冲击波的关系。
2010年第01期(下)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。
爆生气体膨胀的准静态能量是破碎岩石的主要能源。
3.爆破的内部作用———无限介质中的爆破作用岩石内药包中心距自由面的垂直距离称为抵抗线。
对于一定量的装药来说,若抵抗线超过某一临界值时,可以认为药包处在无限岩石介质中。
此时药包爆炸后,在自由面上不会看到爆破的迹象,这种爆破作用叫做爆破的内部作用。
根据岩石的破坏情况,除了在装药处形成扩大空腔外,还将从爆源向外产生压缩粉碎区、破裂区和震动区。
3.1压缩粉碎区炸药爆炸瞬间,产生几千度的高温和几万兆帕的高压,形成每秒数千米的爆炸冲击波,最靠近装药的岩石在此冲击波和高温高压爆生气体的作用下,产生很高的径向和切向压应力,这样大的压应力远远大于岩石的动态抗压强度。
岩石爆炸破坏机理与爆破参数优化研究岩石爆炸破坏机理与爆破参数优化研究岩石爆炸破坏是一种常见的采矿工程中的爆破技术,通过在岩石体内引入能量,使岩石体发生破坏,以便于采矿。
在这个过程中,爆破参数的优化是至关重要的,可以有效地提高采矿效率和保证安全性。
一、岩石爆炸破坏机理岩石爆炸破坏机理是指在爆炸作用下,岩石体发生破坏的物理和化学机制。
爆炸的作用是将能量引入岩石体内,使岩石体发生应力和应变,当应力超过岩石体的抗拉强度时,岩石体就会发生裂纹,最终导致岩石体的破坏。
在岩石爆炸破坏中,主要有以下几种机理:1. 动态应力机理当爆炸波通过岩石体时,会产生高强度的动态应力,这种应力会使岩石体内部发生应变和变形,从而导致裂纹的产生和扩展。
动态应力机理是岩石爆炸破坏中最主要的机理之一。
2. 爆轰波机理爆轰波是指由于爆炸产生的高温高压气体所形成的压力波,这种压力波会使岩石体内部产生巨大的压力,从而导致岩石体的裂纹和破坏。
3. 爆震波机理爆震波是指由于爆炸产生的冲击波,这种冲击波会使岩石体内部发生变形和裂纹,最终导致岩石体的破坏。
以上三种机理是岩石爆炸破坏中最主要的机理,不同的机理对应着不同的爆破参数优化策略。
二、爆破参数优化在进行岩石爆炸破坏时,需要对爆破参数进行优化,以便于实现最佳的采矿效果和保证安全性。
常见的爆破参数包括:药量、装药密度、起爆方式、孔距、孔径等。
1. 药量药量是指在进行爆破作业时使用的药剂量,药量越大,能量越大,对岩石体的影响也就越大。
但是药量过大也会导致能量浪费和环境污染等问题。
2. 装药密度装药密度是指在进行爆破作业时所使用的药剂在孔隙中所占据的比例。
装药密度过大会导致能量浪费和环境污染等问题,装药密度过小则会影响采矿效果。
3. 起爆方式起爆方式是指在进行爆破作业时所使用的起爆方式,常见的起爆方式有电气起爆和非电气起爆两种。
电气起爆方式可以实现精确控制和多点起爆,但是成本较高。
非电气起爆方式成本较低,但是精确度较低。