第4章岩石爆破理论
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爆破工程8第四章------掘进控制爆破
掏槽孔间的起爆顺序因掏槽形式不同而不同。龟裂掏槽和桶形 掏槽的装药孔可采用瞬发雷管同时起爆，或用多段延期雷管起爆 （图4-6、图4-7）；螺旋掏槽采用延期雷管使装药孔逐一起爆 （图4-8）。
辅助孔本身也应分段起爆。首先，与掏槽孔相邻的辅助孔先起 爆，然后再依次使其他辅助孔起爆。就顺序而言，接下来的是周 边孔的起爆（平巷、斜井掘进时，先起爆腰孔，即两帮中部的孔， 然后是顶孔，最后为底孔）。
实际工作中，q值可按国家定额标准或用经验 公式计算确定。
四、装药量计算
1、按下式计算出每一次循环所需的总装药量Q
Q ＝ qV = qSLη
式中 V——每一循环预定爆破岩石体积，m3；
S——巷道掘进断面面积，m2；
L——工作面炮孔的平均深பைடு நூலகம்，m；
η一炮孔利用率，η=L/L/=0.8~0.95；
周边孔的作用是控制巷道断面形状和方向，使井巷断 面尺寸、形状和方向符合要求。
一、掏槽孔布置
1、掏槽孔布置的原则为：掏槽孔一般应布置 在开挖断面的中部或中下部；在岩层层理明显 时，炮孔方向应尽可能垂直于岩层的层理面；
小型断面的掏槽孔数一般为4~6个，大型断面 要根据开挖方式来确定掏槽孔的部位和数量。
但是，过大的炮孔直径将导致凿岩速度显著下降，而 且要减少炮孔数目，使岩石的破碎质量降低，巷道周 壁平整度变差，从而降低了爆破效果。
因此，必须根据凿岩设备和工具、炸药性能和掘进具 体条件等加以综合分析，必要时可进行对比试验，合 理选定炮孔直径。大断面巷道（＞6 rn2）掘进爆破可 采用38~45mm的药卷；小断面（＜4 rn2＝且岩石坚硬 时，应使用高威力炸药和小直径药卷（25~32mm）。 通常，炮孔直径比装入的药卷直径大5~10mm为宜。
辅助孔本身也应分段起爆。首先，与掏槽孔相邻的辅助孔先起 爆，然后再依次使其他辅助孔起爆。就顺序而言，接下来的是周 边孔的起爆（平巷、斜井掘进时，先起爆腰孔，即两帮中部的孔， 然后是顶孔，最后为底孔）。
实际工作中，q值可按国家定额标准或用经验 公式计算确定。
四、装药量计算
1、按下式计算出每一次循环所需的总装药量Q
Q ＝ qV = qSLη
式中 V——每一循环预定爆破岩石体积，m3；
S——巷道掘进断面面积，m2；
L——工作面炮孔的平均深பைடு நூலகம்，m；
η一炮孔利用率，η=L/L/=0.8~0.95；
周边孔的作用是控制巷道断面形状和方向，使井巷断 面尺寸、形状和方向符合要求。
一、掏槽孔布置
1、掏槽孔布置的原则为：掏槽孔一般应布置 在开挖断面的中部或中下部；在岩层层理明显 时，炮孔方向应尽可能垂直于岩层的层理面；
小型断面的掏槽孔数一般为4~6个，大型断面 要根据开挖方式来确定掏槽孔的部位和数量。
但是，过大的炮孔直径将导致凿岩速度显著下降，而 且要减少炮孔数目，使岩石的破碎质量降低，巷道周 壁平整度变差，从而降低了爆破效果。
因此，必须根据凿岩设备和工具、炸药性能和掘进具 体条件等加以综合分析，必要时可进行对比试验，合 理选定炮孔直径。大断面巷道（＞6 rn2）掘进爆破可 采用38~45mm的药卷；小断面（＜4 rn2＝且岩石坚硬 时，应使用高威力炸药和小直径药卷（25~32mm）。 通常，炮孔直径比装入的药卷直径大5~10mm为宜。
爆破工程4第五章---岩石中的爆破作用原理
利用岩体爆破的损伤力学方法，目前基本上可以 实现爆破范围的计算机模拟。
该理论在爆破动力问题上，直接采用爆轰冲击荷 载作用于岩壁的状态方程，利用动力有限元方法 计算爆区的应力状态。其实质是认为岩体爆破动 力是爆炸应力波和爆轰气体的膨胀作用，两者相 辅相成，不可或缺。
第二节 冲击载荷的特征和应力波 一、冲击载荷的特征
一、爆轰气体膨胀压力作用破坏论
这派观点是从静力学的观点出发，认为药包爆炸后， 产生大量高温高压的气体，这种气体膨胀时所产生 推力，作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的 径向位移，由于作用力的不等引起的不同的径向位 移，导致在岩石中形成剪切应力，当这种剪切应力 超过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石的破裂， 当爆轰气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由面 附近的岩石隆起、鼓开并沿径向方向推出，这派观 点完全否认冲击波的作用。
（一）岩体中冲击波的传播规律
冲击波的初始波峰压力就是爆轰波给予岩 石的最初压力，其值的大小取决于炸药的 性质、岩石的性质和炸药与岩石的耦合情 况。
波阻抗越大的岩石，在炮孔壁上产生的压 力也越大，如表5—1所示。
给予岩石的初始峰压越大，则岩石的变形 也越大，破碎越厉害，消耗能量也越多。 因此，在工程爆破中必须根据工程的要求 来合理地控制岩体中的初始峰压值。
压碎区的半径很小，一般约为药包半径的 2~3倍。破坏范围虽然不大，但破碎程度大， 炸药消耗能量多。
2.破裂区(破坏区) 当冲击波通过压碎区以后，随 着冲击波传播范围的扩大而导致单位面积上的能 流密度降低，压缩波（即压缩应力波），其强度 已低于岩石的动抗压强度，所以不能直接压碎岩 石。但是，它可使压碎区外层的岩石遭到强烈的 径向压缩，使岩石的质点产生径向位移，因而导 致外围岩石层中产生径向扩张和切向拉伸应变， 如图5—10所示。如果这种切向拉伸应变超过了 岩石的动抗拉强度的话，那么在外围的岩石层中 就会产生径向裂隙。这种裂隙以（0.15~0.4）倍 压缩应力波的传播速度向前延伸。当切向拉伸应 力小到低于岩石的动抗拉强度时，裂隙便停止向 前发展。另外在冲击波扩大药室时，压力下降了 的爆轰气体也同时作用在药室四周的岩石上，在 药室四周的岩石中形成一个准静应力场。
该理论在爆破动力问题上，直接采用爆轰冲击荷 载作用于岩壁的状态方程，利用动力有限元方法 计算爆区的应力状态。其实质是认为岩体爆破动 力是爆炸应力波和爆轰气体的膨胀作用，两者相 辅相成，不可或缺。
第二节 冲击载荷的特征和应力波 一、冲击载荷的特征
一、爆轰气体膨胀压力作用破坏论
这派观点是从静力学的观点出发，认为药包爆炸后， 产生大量高温高压的气体，这种气体膨胀时所产生 推力，作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的 径向位移，由于作用力的不等引起的不同的径向位 移，导致在岩石中形成剪切应力，当这种剪切应力 超过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石的破裂， 当爆轰气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由面 附近的岩石隆起、鼓开并沿径向方向推出，这派观 点完全否认冲击波的作用。
（一）岩体中冲击波的传播规律
冲击波的初始波峰压力就是爆轰波给予岩 石的最初压力，其值的大小取决于炸药的 性质、岩石的性质和炸药与岩石的耦合情 况。
波阻抗越大的岩石，在炮孔壁上产生的压 力也越大，如表5—1所示。
给予岩石的初始峰压越大，则岩石的变形 也越大，破碎越厉害，消耗能量也越多。 因此，在工程爆破中必须根据工程的要求 来合理地控制岩体中的初始峰压值。
压碎区的半径很小，一般约为药包半径的 2~3倍。破坏范围虽然不大，但破碎程度大， 炸药消耗能量多。
2.破裂区(破坏区) 当冲击波通过压碎区以后，随 着冲击波传播范围的扩大而导致单位面积上的能 流密度降低，压缩波（即压缩应力波），其强度 已低于岩石的动抗压强度，所以不能直接压碎岩 石。但是，它可使压碎区外层的岩石遭到强烈的 径向压缩，使岩石的质点产生径向位移，因而导 致外围岩石层中产生径向扩张和切向拉伸应变， 如图5—10所示。如果这种切向拉伸应变超过了 岩石的动抗拉强度的话，那么在外围的岩石层中 就会产生径向裂隙。这种裂隙以（0.15~0.4）倍 压缩应力波的传播速度向前延伸。当切向拉伸应 力小到低于岩石的动抗拉强度时，裂隙便停止向 前发展。另外在冲击波扩大药室时，压力下降了 的爆轰气体也同时作用在药室四周的岩石上，在 药室四周的岩石中形成一个准静应力场。
岩石力学---第四章 巷道围岩应力分布及其稳定性分析
2 4 a 1 a q p 1 2 2 3 4 sin 2 r 2 r r
p 原岩垂直应力
qБайду номын сангаас 原岩水平应力
a 巷道半径 r 距离巷道中心距离
r 岩体某点径向应力 岩体某点切向应力 r 岩体某点剪切应力
轴比m=b/a
应力
5
1.15p 1.75p
4
1.25p 1.25p
3
1.42p 0.75p
2
1.75p 0.25p
1
2.75p
1/2
4.75p
1/3
6.75p
两帮中央 顶底板中央
-0.25p -0.50p -0.58p
3、矩形巷道次生应力分 布
4、直壁拱形巷道次生应力分布
弹性区围岩应力分布规律： ①、围岩应力中，其决定作用的因素是：原岩应力、侧压系数、 断面以及a/r等。 ②、形状对围岩应力的影响往往比断面大小更明显。 ③、不论何种形状的巷道，其围岩应力均随着远离孔边急剧下降， 而且应力集中程度越高，下降幅度越明显。 ④、圆形巷道应力集中程度最低，平直周边容易出现拉应力，拐 角处容易产生高剪应力。 ⑤、巷道的高宽比对围岩应力分布有重大影响，断面的尺寸应尽 量与最大来压方向一致。
弹性区次生应力场特点： ①、各应力分量大小与巷道大小无关。 ②、各应力分量与岩石的弹性模量和泊松比无关。 ③、侧压系数对围岩应力有决定性影响。
当 1 时 ,
①、应力集中系数的影响。 ②、采动范围的影响。 ③、巷道周边应力分布的影响。
当 1 时 ,
①、应力集中系数的影响。 ②、采动范围的影响。 ③、巷道周边应力分布的影响。
2、库仑-摩尔理论
sin
《爆破工程》教学大纲精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）《爆破工程》教学大纲课程编号：课程名称：爆破工程/Blasting Engineering学时/学分：48/3（其中含综合实验 8 学时）先修课程：地质学、岩体力学、工程机械适用专业：采矿工程、矿物资源工程、安全工程、交通土建、岩土工程等1 课程的性质与任务爆破工程是采矿工程（资源工程）专业的一门重要的必修专业基础课，又具有专业技术课的特点，是采矿工程专业的主要支撑课之一；并在教学、科研和工程应用中已形成了一个独立的科学领域。
通过爆破工程的各个教学环节，要求学生掌握爆破器材的性能和岩石爆破方法的基本原理，能够正确地选用爆破方法和确定爆破参数，能用理论计算方法和图表设计常规爆破方案，并具有分析和解决爆破技术问题的能力。
为了培养学生的实际操作能力，课程还安排了8个学时的爆破综合实验课。
通过系统学习本课程，学习者可以达到国家公安部“爆破工程技术人员安全作业证”的中级理论考核水平。
2 课程的教学内容、基本要求及学时分配2.1 教学内容《爆破工程》课程内容由4个模块构成：1）第一知识模块—爆破器材部分（18学时）包括炸药的起爆机理与爆轰理论；炸药、起爆器材、起爆方法；该模块把近年爆破工程的科学研究和技术进展的新工艺、新设备、新成果、新知识融入教学内容，使学生有更扎实的基础和更丰富的知识面，能够准确、安全的选择和使用爆破器材。
该模块由3个单元组成，学习方式为课堂教学和实验教学。
2）第二知识模块—岩石破碎理论部分（10学时）包括岩石性质与分级；岩石的爆破破坏机理；装药量计算原理。
该模块的改革是将各种装药量计算理论和法则统入到能量平衡原理中，并把单位炸药消耗量、最小抵抗线原理、毫秒爆破作用理论归整到岩石破碎理论章节，使学习起来更系统完整。
能够使学习者掌握炸药在不同岩石条件下如何破碎岩石，从而能针对不同岩石条件和目的来选择爆破方案。
该模块由2个单元组成，学习方式为课堂教学和课堂研讨。
3）第三知识模块—爆破工程技术部分（12学时）该模块包括预裂与光面爆破、井巷掘进、浅孔、中深孔爆破等。
第四章 第三节 爆破作用引起的工程地质问题
LOGO
第四章、 第四章、爆破工程地质
第三节 爆破作用引起的工程地质问题
孟爱国
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本次授课重点
1 2 3 4
一、设计原理的主要任务
二、设计需要完成的步骤
三、矿山设计程序
四、小结
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第三节 爆破作用引起的工程地质问题
特别是大爆破后可能引起的工程地质问题，主要是 边坡稳定问题。 必须详细了解爆区工程地质条件，认真研究药包布 置及爆破各项参数的选取， 大爆破引起的边坡病害，在硬质岩体中主要产生危 石和落石，在松软岩体、软硬不均岩体中则可能引 起崩塌或滑坡。 在爆破作用区范围内，处在斜坡或陡坡上的悬石、 堆积体或古滑坡体，在爆破当时即使没有明显的活 动，但以后在自然应力作用下仍可能发生崩塌或滑 落。
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（二）非均质岩体对爆破作用的影 响
1.爆破作用容易从松软岩体较部位突破而影响爆破 效果。 2.当药包通过不同岩层，或有较厚的松碴压在上面， 在确定炸药单耗q值及药包间距系数时，要考虑其 影响，要防止过量装药和产生根底。 3.在确定上破裂半径值时，对于有较厚堆积层的斜 坡，不能单纯从坡度考虑，而应视覆盖层情况确定。 4.因为岩性差异大，非均质岩体爆后形成的边坡也 不稳定，爆后边坡面易于形成各种裂隙，或使原有 节理、层理扩展，造成坡面凹凸不平，形成落石等 病害。
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（一）均质岩体与爆破作用的关系
均质岩石主要以其物理力学性质对爆破作用产生影 响。 1.某些爆破参数与岩性有关 爆破设计时某些爆破 某些爆破参数与岩性有关 参数如炸药单耗、爆破压缩圈系数、边坡保护层厚 度、药包间距系数、岩石抛掷距离系数以及爆破安 全距离计算中的一些系数都需要根据岩石的物理力 学性质如岩石的容重及强度或f值等加以确定。这 些可参考爆破设计有关内容。 2.炸药与岩石匹配问题 为了提高炸药能量利用率 炸药与岩石匹配问题 必须根据岩石的特性阻抗（波阻抗）来选择炸药的 品种，使炸药的特性阻抗（即炸药的密度与爆速的 乘积）与岩石的特性阻抗相匹配。
第四章、 第四章、爆破工程地质
第三节 爆破作用引起的工程地质问题
孟爱国
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本次授课重点
1 2 3 4
一、设计原理的主要任务
二、设计需要完成的步骤
三、矿山设计程序
四、小结
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第三节 爆破作用引起的工程地质问题
特别是大爆破后可能引起的工程地质问题，主要是 边坡稳定问题。 必须详细了解爆区工程地质条件，认真研究药包布 置及爆破各项参数的选取， 大爆破引起的边坡病害，在硬质岩体中主要产生危 石和落石，在松软岩体、软硬不均岩体中则可能引 起崩塌或滑坡。 在爆破作用区范围内，处在斜坡或陡坡上的悬石、 堆积体或古滑坡体，在爆破当时即使没有明显的活 动，但以后在自然应力作用下仍可能发生崩塌或滑 落。
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（二）非均质岩体对爆破作用的影 响
1.爆破作用容易从松软岩体较部位突破而影响爆破 效果。 2.当药包通过不同岩层，或有较厚的松碴压在上面， 在确定炸药单耗q值及药包间距系数时，要考虑其 影响，要防止过量装药和产生根底。 3.在确定上破裂半径值时，对于有较厚堆积层的斜 坡，不能单纯从坡度考虑，而应视覆盖层情况确定。 4.因为岩性差异大，非均质岩体爆后形成的边坡也 不稳定，爆后边坡面易于形成各种裂隙，或使原有 节理、层理扩展，造成坡面凹凸不平，形成落石等 病害。
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（一）均质岩体与爆破作用的关系
均质岩石主要以其物理力学性质对爆破作用产生影 响。 1.某些爆破参数与岩性有关 爆破设计时某些爆破 某些爆破参数与岩性有关 参数如炸药单耗、爆破压缩圈系数、边坡保护层厚 度、药包间距系数、岩石抛掷距离系数以及爆破安 全距离计算中的一些系数都需要根据岩石的物理力 学性质如岩石的容重及强度或f值等加以确定。这 些可参考爆破设计有关内容。 2.炸药与岩石匹配问题 为了提高炸药能量利用率 炸药与岩石匹配问题 必须根据岩石的特性阻抗（波阻抗）来选择炸药的 品种，使炸药的特性阻抗（即炸药的密度与爆速的 乘积）与岩石的特性阻抗相匹配。
安全工程爆破工程考点归纳
西南科技大学安全工程爆破工程考点归纳1.炸药的化学反应形式：热分解、燃烧、爆炸（爆轰）。
2。
炸药爆炸三要素：反应过程中释放大量的热能、反应过程必须高速进行、反应必须产生大量的气体.3。
常见的起爆能有:热能、机械能、爆炸冲能4.对应的炸药感度有：热感度、机械感度、爆炸冲能感度5.猛度：表示炸药对其邻近介质产生局部的压缩、粉碎或者击穿作用的能力.6.爆力：表示炸药爆炸对周围介质整体的压缩、破坏和抛移作用的能力。
7。
炸药氧平衡计算题、根据氧平衡率计算混合炸药配比的方法P338。
炸药的热化学参数：爆容、爆温、爆压、爆热爆容：单位质量的炸药爆炸后生成的气体在标态下的体积。
爆热：单位质量的炸药在定容条件下爆炸瞬间所释放的热量。
爆压：炸药爆轰结束后，爆炸产物在初始体积内达到热平衡时的流体静压值。
爆温：炸药爆轰结束后,爆炸产物在初始体积内达到热平衡时的温度。
9.按炸药使用条件分类：露天炸药（只能用于露天)、岩石炸药（地下和露天爆破工程中使用)、煤矿许用炸药（安全炸药）10.工业炸药的基本要求：性能良好，有足够的威力,破岩效果好；敏感度适中；物理、化学性质稳定，规定储存期内不易发生变质；近似零氧或零氧平衡,产生有毒气体少；防潮或防水；材料价格低廉，原料广泛,制作工艺简单。
11。
聚能穴的作用：使起爆能量相对集中，增加雷管底部的起爆能力.12.径向间隙效应(沟槽效应）:药包装入炮孔中，药包与孔壁存在一定的径向间隙时，使爆轰波的传播发生衰减,直至熄灭的现象。
13.氧化剂:95％以上是以硝酸铵为主要成分的混合炸药。
14.含水炸药主要有：浆状炸药、水胶炸药、乳化炸药15.电爆网路连接形式：串联、并联、混合联16。
起爆时,流经每个电雷管的电流应满足:一般爆破，交流电不小于2。
5A，直流电不小于2A；硐室爆破，交流电不小于4A，直流电不小于2.5A17.电爆网络最佳连接计算P63页18.岩石的阻抗波：指岩石中纵波速度与岩石密度的乘积。
爆破工程课程学习指导讲解
《爆破工程》课程学习指导一、本课程旳性质、目旳《爆破工程》是一门理论与实践性较强旳课程。
它既是采矿工程、安全工程专业旳必修课程，也是交通工程专业旳专业选修课程，其目旳意在向学生传授炸药爆炸和岩石爆破旳基本原理和基本技能，培养学生运用所学旳理论知识，进行工程爆破设计和分析处理工程爆破实际问题旳能力，并为后继专业课有关工程爆破内容旳学习奠定基础。
二、本课程旳教学重点本课程旳教学重点重要包括如下几种模块（方面）旳内容：1、基础理论模块：包括炸药旳起爆机理与爆轰理论，岩石旳爆破破坏机理、利文斯顿爆破漏斗理论等。
该模块既是本课程旳重点，也是难点。
2、爆破器材模块：包括各类炸药旳重要性能，各类起爆器材旳构造、使用措施和重要性能以及起爆措施；3、爆破设计及施工技术模块：包括光面预裂爆破、掘进爆破、露天浅深爆破、露天硐室爆破、拆除爆破等爆破技术旳设计计算及施工技术和安全技术。
三、本课程教学中应注意旳问题1、结合工程实例讲解，突出行业特点；2、讲课时要紧紧围绕教学大纲和教材内容，同步也应简介某些与本课程有关旳最新知识和最新理论，使同学们理解本学科旳发展趋势与前沿信息3、培养学生旳自主学习能力。
四、本课程旳教学目旳通过本课程旳学习，学生应当到达如下规定1、能精确地使用专业术语，理解炸药爆炸旳基本概念以及起爆和传爆旳基本原理；2、熟悉爆破器材旳构造和性能，掌握火雷管起爆法、电雷管起爆法、导爆索起爆法、导爆管起爆法及其爆破网路旳施工技术；3、掌握地下光面预裂爆破、掘进爆破、露天浅深爆破、露天硐室爆破以及拆除爆破等爆破技术；4、掌握爆破安全技术；5、理解和爆破有关旳岩石性质，理解岩石爆破旳物理过程和基本原理；6、理解目前爆破旳先进技术和发展方向。
五、本课程采用旳教学措施本课程理论教学采用课堂讲授（多媒体+板书）措施，并安排课堂讨论。
六、课程教学资料教材：爆破工程戴俊主编，机械工业出版社, 2023,2参照书：1、爆破工程东兆星邵鹏主编, 中国建筑工业出版社, 2023,12、爆破工程管伯伦主编, 冶金工业出版社, 1992.23、爆轰物理学张宝坪主编, 化学工业出版社, 1997.84、爆炸基本理论张守中主编，国防工业出版社，1988七、成绩评估1、本课程采用构造评分，即平时作业和考勤占本课程考核总成绩旳30%，期末考试占70%；2、根据《西南科技大学学分制学籍管理暂行措施》（西南科大发[2023]207号）第十二条规定：有下列情形之一者，取消考核资格，必须重修。
岩石力学重要知识点总结,期末考试复习
第一章1.岩石力学：固体力学的分支，研究岩石在不同物理环境的力场中产生力学效应的学科，也称为岩体力学。
研究对象：岩石与岩体2.岩石：地质作用下矿物或岩屑按一定规律聚集形成的自然物体。
可以有微小裂纹、间隙、层理等缺陷，但没有弱面，是较完整的岩块。
3.影响岩石的力学和物理性质的三个重要因素：（1）矿物：构成岩石的自然元素和化合物，如方解石、石英、云母等。
（2）结构：构成岩石的物质成分、颗粒大小和形状、相互结合情况。
（3）构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
4. 岩石按成因分类（1）岩浆岩：岩浆冷凝形成，也称火成岩。
大数由结晶矿物组成，成分和物性均一稳定，强度较高。
代表：玄武岩、花岗岩。
（2）沉积岩：母岩经风化剥蚀、搬运、海湖沉积、硬结成岩，由颗粒和胶结物组成，显著层状特点。
力学特性与矿物、岩屑、胶结物、沉积环境相关。
代表：砾岩、砂岩、石灰岩。
（3）变质岩：地壳中母岩受变质作用(高温、高压及化学流体)形成。
力学性能与母岩性质、变质作用及变质程度有关。
代表：大理岩、石英岩。
注：沉积岩和变质岩的层理构造产生各向异性特征，应注意垂直及平行于层理构造方向工程性质的变化。
5. 岩体：在地质环境中经受变形、破坏，具有一定结构的地质体。
包括岩石结构体和一定的结构面(地质构造形迹)，强度远小于岩石。
6.岩体结构要素：结构面和结构体（1）结构面：一定方向，延展较大，厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面，如断层、节理、层理、片理、裂隙等。
结构面产状、切割密度、粗糙度和黏结力、填充物性质等是评定岩体强度和稳定性能的重要依据。
（2）结构体：四周被不同产状结构面分割包围的岩块。
常见的结构体形式：块状、柱状、板状、菱形、楔形等。
7. 岩体结构类型及特征8.岩体特征（1）岩体是非均质各向异性材料；（2）岩体内存在着原始应力场。
主要包括重力和地质构造力，重力应力场以铅垂应力为主，构造应力场是以水平应力为主。
（3）岩体内存在着一个裂隙系统。
爆破理论
2. 工程爆破基本理论爆破理论就是研究炸药爆炸与爆破对象（目标）相互作用规律的有关理论。
对于内部爆破（装药置于爆破对象内部），例如岩土爆破，就是研究炸药在岩土介质中爆炸后的能量利用及其分配，也就是研究炸药爆炸产生的冲击波、应力波、地震波在岩土中的传播和由此引起的介质破坏规律，以及在高温高压爆生气体作用下介质的进一步破坏及其运动规律；对于外部爆破（装药与爆破对象之间有一定距离），例如军事上采用的接触或非接触构件爆破，就是研究炸药爆炸后产生的冲击波在传播过程中与目标的相互作用以及由此引起的爆破目标的破坏及其运动规律。
它是一个复杂而特殊的研究系统。
要阐明爆炸的历程、机理和规律，应包括以下研究内容：⑴、爆破的介质在什么作用力下破坏的；破坏的规律及其影响因素；⑵、爆破介质的特性，包括目标（岩土）的结构、构造特征、动态力学性质及其对爆破效果的影响；⑶、爆炸能量在介质中传递速率；⑷、介质的动态断裂特性与破坏规律；⑸、介质破碎的块度及碎块分布、抛掷和堆积规律；⑹、空气冲击波与爆破地震波的传播规律、个别爆破碎块的飞散距离；以及由冲击波、地震波、个别飞石、爆体的落地震动等引起的爆破危害效应及其控制技术。
以岩石爆破为例，目前大量实验室和现场试验证明，岩体的爆破破碎有以下规律：（1）、应力波不仅使岩石的自由面产生片落，而且通过岩体原生裂隙激发出新的裂隙，或者促使原生裂隙进一步扩大，在应力波传播过程中，岩体破碎的特点是：原生裂隙的触发、裂隙生长、裂隙贯通、岩体破裂或破碎；（2）、加载速率对裂隙的成长有很大作用：作用缓慢的荷载有利于裂隙的贯通和形成较长的裂隙，而高速率的载荷容易产生较多裂隙，但却拟制了裂隙的贯通，只产生短裂隙；（3）、爆破高压气体对裂隙岩体的破碎作用很小，但它有应力波不可替代的作用：可以使由应力波破裂了的岩体进一步破碎和分离；（4）、岩体的结构面（岩体弱面的统称，包括节理、裂隙、层理等各种界面）控制着岩体的破碎，它们远大于爆破作用力直接对岩体的破坏。
爆破工程复习大纲
爆破⼯程复习⼤纲爆破⼯程复习⼤纲第⼀章炸药爆炸基本理论1.何谓爆炸现象？有何特点？⼀般地说，压⼒急剧释放的现象都可称为爆炸。
⽕药的快速燃烧、炸药爆轰都是爆炸、从核爆到锅炉、煤⽓罐爆裂，岩爆也都是爆炸。
爆炸现象的主要特点有（1）在极短时间内产⽣⾼温、⾼压⽓体的骤然膨胀；（2）在爆炸点周围介质中发⽣急剧的压⼒突跃；（3）伴有声、光现象。
2.爆炸现象哪⼏类？根据其本质的不同可分为三类（1）物理爆炸；（2）化学爆炸；（3）核爆炸。
3.形成化学爆炸的必要条件是什么？化学爆炸的必要条件是（1）爆炸过程必须放出⼤量的热量；（2）化学反应过程必须是⾼速的；（3）化学反应过程应能⽣成⼤量的⽓体产物。
4.什么是炸药？炸药的主要成分是什么，各起何作⽤？炸药是在⼀定条件下，能够发⽣快速化学反应，放出能量，⽣成⽓体产物，显⽰爆炸效应的化合物或混合物，主要由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）四种元素组成，其中O 为氧化剂，C、H为还原剂，N为载氧体。
5.起爆药和猛炸药各有何特点？起爆药主要有雷汞、氮化铅、⼆硝基重氮酚等，其主要特点是感度⾼，威⼒不⼤，仅做起爆⽤。
猛炸药分单质猛炸药和混合猛炸药。
单质猛炸药主要有梯恩梯、⿊索⾦、特屈⼉、太安、硝化⽢油等。
主要的混合猛炸药有铵梯类炸药、铵油类炸药、铵松蜡炸药、浆状炸药、⽔胶炸药、乳化炸药等⼯业炸药。
猛炸药的主要特点是感度⼩、威⼒⼤，作为炮孔、弹体主装药，被起爆后对介质做功，威⼒⼤。
6.什么是炸药的起爆？起爆能的形式主要有哪⼏种？起爆是指在外部起爆能作⽤下，炸药从不稳定状态到稳定状态的化学体系变化过程。
起爆能的形式主要有：热能、机械能和爆炸冲能。
7.什么是炸药的感度？研究炸药感度有何意义？炸药感度是指炸药在外能作⽤下发⽣爆炸反应的难易程度。
感度⾼的，所需起爆能⼩。
研究炸药感度的意义是（1）关系到炸药在制造、运输、搬运、储存、使⽤过程中的安全。
（2）关系到装药能否安全起爆，对爆破效果有重要作⽤。
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第4章岩石爆破理论4.1 岩石爆破特性及爆炸应力波岩石爆破理论的发展岩石爆破理论在20世纪70年代确立了冲击波拉伸破坏理论、爆炸气体膨胀压碎破坏理论、冲击波和爆炸气体综合作用理论。
随着爆破技术和相邻学科的发展，特别是岩体结构力学、岩石动力学、断裂、损伤力学和计算机模拟爆破技术的发展，使爆破理论的研究更实用化，更系统化。
计算机模拟，用以研究裂纹的产生、扩展。
但是，从总体上看，爆破理论的发展仍然滞后爆破技术的要求，理论研究和生产实际仍有不小的差距。
岩石爆破理论的研究内容应该包括：（1）岩石特性，包括岩体结构、构造特征和岩石动力学性质及其对爆破效果的影响；（2）炸药能量向岩石的传递效率；（3）岩石的动态断裂与破坏；（4）爆破过程的数值模拟，预测爆破块度和爆堆形态。
岩石中的爆炸应力波在介质中传播的扰动称为波。
由于任何有界或无界的质点是相互联系着的，其中任何一处的质点受到外界作用而产生变形和扰动时，就要向其他部分传播，这种在压力状态下介质质点的运动或扰动的传播称为应力波。
炸药在岩石和其他固体介质中爆炸所激起的应力扰动（或应变扰动）的传播称为爆炸应力波。
应力波分类（1）按传播速度分类按传播途径不同，应力波分为两类：在介质内部传播的应力波称为体积波；沿着介质内、外表面传播的应力波称为表面波。
体积波按波的传播方向和在传播途径中介质质点扰动方向的关系又分为纵波和横波。
纵波又称P波，其特点是波的传播方向与介质质点运动方向一致，在传播过程中引起压缩和拉伸变形。
因此，纵波又可分为压缩波和稀疏波。
横波又称S波，特点是波的传播方向与介质质点运动方向垂直，在传播过程中会引起介质产生剪切变形。
横波纵波纵波和横波传播过程中质点振动示意图（2）按波阵面形状分类应力波在传播过程中，由于所形成的波阵面形状不同，将应力波分为球面波、柱面波和平面波。
球形药包激起的是球面波；柱状药包沿全长同时起爆时激发的是柱面波；平面药包激起的是平面波。
（3）按传播介质变形性质不同分类由于固体介质变形性质不同，在固体中传播的应力波可分为以下几种：①弹性波。
在弹性介质中传播的波，此弹性介质在应力——应变关系中服从虎克定律。
②黏弹性波。
在非线性弹性体中传播的波。
这种波除弹性变形产生的弹性应力外，还产生摩擦应力或黏滞应力。
③塑性波。
应力超过弹性极限的波。
在能够传播弹性波的介质中，应力在未超过弹性极限前仍然是弹性的。
当应力超过弹性极限后，出现屈服应力，其传播速度比弹性应力传播速度小得多。
④冲击波。
如果介质的变形性质能使大扰动的传播速度远远大于小扰动的传播速度，在介质中就会形成波阵面陡峭的，以超声速传播的冲击波。
炸药爆炸后，在岩石中传播的主要是弹性波，特别是在爆区远区。
塑性波和冲击波只能在爆源处才能观察到，而且不是所有岩石都能产生这样的波。
冲击载荷的特征及爆炸冲击波参数 （1）冲击载荷的特征①在冲击载荷作用下，承受载荷作用的物体的自重非常重要。
冲击荷载作用下所产生的力的大小、力的作用的持续时间和力的分布状态等，主要取决于加栽体和受载体之间的相互作用。
例如：在炸药载荷的作用下，由于炸药威力不同，对被冲击物体（岩石）的破坏力是不同的。
②在冲击载荷作用下，在承载体中诱发出的应力是局部的，即在冲击载荷作用下，承载物受载的某一部分的应力应变状态可以单独地存在，并与其他部分发生的应力或应变无关。
因此，在承载体内部产生了明显的应力不均匀性。
③在冲击载荷的作用下，承载体的反应是动态的。
冲击载荷使物体发生运动，物体出现的各种现象均呈运动状态。
（2）爆炸冲击波参数爆炸冲击波参数主要指冲击波压力P 、冲击波速度D 、介质质点运动速度u ，内能E 和压缩比⎪⎪⎭⎫⎝⎛=0ρρρ。
根据物理学的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程可以得出下列3个冲击波的基本方程：)(0u D D -=ρρDu P P 00ρ=-))((210012V V P P E E E -+=-=∆式中 1E 、2E ——介质扰动前后的内能；0P 、P ——介质扰动前后的压力；ρ、0ρ——介质扰动前后的密度；0V 、V ——介质扰动前后的体积。
另外，在爆炸载荷的作用下，作用在岩石上的压力P （冲击波压力或应力波压力）、温度T 、密度ρ存在下列关系，称为岩石的状态方程。
)(T P P •=ρ对于硬岩，在爆炸冲击波载荷作用下的本构方程可以写成如下形式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-1400ρρn B P P式中0ρ、ρ——介质扰动前后的密度；相对于介质扰动的爆炸冲击波压力P ，扰动前的介质压力0P 可以近似为零。
因此，上式可以写成：)1(4-=ρn B Pρρρ=，称为压缩比。
一般认为，当冲击波波速达每秒数千米时，系数n B 为定植，420Pn C B ρ=对于大多数硬岩，爆炸冲击波波速D 和岩石质点运动速度u 存在下列关系bu a D +=式中，a 、b ——实验常数，可以查找。
这样可以求解下列方程组：)(0u D D -=ρρDu P P 00ρ=-))((210012V V P P E E E -+=-=∆)1(4-=ρn B Pbu a D +=某些岩石的b a 和值爆炸应力波的传播（1）冲击波、应力波和地震波冲击波在岩石内传播时，它的强度随着传播距离的增加而减小。
波的性质和形状相应的变化。
根据波的性质、形状和作用的不同，可将冲击波的传播过程分为3个作用区，如图所示。
r—药包半径；t H——介质状态变化时间；t s——介质状态恢复到静止状态时间在离爆源约3~7倍药包半径的距离内，冲击波的强度极大，波峰压力一般都大大超过岩石的动抗压强度，故使岩石产生塑性变形或粉碎。
因而消耗了大部分的能量，冲击波的参数也发生了急剧的衰减。
这个距离范围叫做冲击波作用区。
冲击波通过以后，由于能量大量消耗，冲击波衰减成不具陡峭波峰的应力波，波阵面上的状态参数变化比较平缓，波速接近或等于岩石中的声速，岩石的状态变化所需时间大大小于恢复到静止状态所需时间。
由于应力波的作用，岩石处于非弹性状态，在岩石中产生变形，可导致岩石的破坏或残余变形。
该区称为应力波作用区或压缩应力波作用区。
其范围可达120~150倍药包半径的距离。
应力波传过该区后，波的强度进一步衰减，变为弹性波或地震波，波的传播速度等于岩石中的声速，它的作用只能引起岩石质点做弹性振动，而不能使岩石产生破坏，岩石质点离开静止状态的时间等于它恢复到静止状态的时间。
故此区称为弹性振动区。
（2）冲击波压力的衰减尽管冲击波作用范围很小，在岩石中一般不超过药包直径的3~7倍。
但是，在传播过程中其压力仍呈衰减趋势。
岩石中冲击波衰减与炸药类型、药包形状和岩石特性有关，其数学表达式为：αγ2P P =式中 P ——岩石中冲击波峰值压力；2P ——炸药爆炸后岩石界面上的初始冲击波压力；γ——比距离，eγγγ=； γ ——与冲击波压力P 对应点处至爆源的距离；e γ——药包半径；α ——压力衰减系数，3~1≈α；在塑性变形区区内取3，应力波衰减系数低于冲击波的数值。
随着传播距离的增加，爆炸冲击波衰减为爆炸应力波，弹性介质中的应力波传播速度取决于介质密度、弹性模量等。
在无限介质的三维传播情况下，其纵波和横波传播速度分别为：21)21)(1()1(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-=μμρμE C p 2121)1(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=ρμρG E C s 式中，E ——介质的弹性模量，kPa ；μ——介质的泊松比；G ——介质的剪切模量，kPa 。
岩石中的应力波速度除与岩石密度、弹性模量有关外，还与岩石结构、构造特性有关。
工程上一般通过实测得出岩石的纵波和横波传播速度。
（3）应力波在不同介质分界面上的反射和透射应力波在传播过程中，遇到自由面或节理、裂隙、断层等薄弱面时都要发生波的反射和透射。
当波遇到界面时，一部分改变方向，但是不透过界面，仍在入射介质中传播的现象称为反射。
当波从一个介质穿过界面进入另一介质，入射线由于波速的改变，而改变传播方向的现象称为透射。
当应力波传到不同介质的分界面时，均要发生反射和透射。
假如入射波为纵波（P ）时，一般要激发4种波，即反射纵波Pr ，反射横波Sr ，透射纵波Pt ，和透射横波St 如图所示。
P 波由介质I 入射到介质II 中的示意图波的反射部分和透射部分的应力波的形状变化取决于不同介质的边界条件。
根据界面连续条件和牛顿第三定律，分界面两边的质点运动速度相等，应力也相等。
t r i σσσ=+ （1）t r i V V V =+ （2）式中的σ和V 分别代表应力和质点运动速度，下角标的字母i 、r 、t 分别代表入射、反射和透射波。
假设传播的应力波为纵波，则11P i i C V ρσ=，11P r r C V ρσ-=，22P tt C V ρσ= （3） 将式（3）代入式（2）得：221111P tP r P i C C C ρσρσρσ=- （4） 将式（4）和（1）联立可得：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=11221122P P P P i r C C C C ρρρρσσ ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=1122222P P P i t C C C ρρρσσ 式中1ρ、2ρ——分别表示两种不同介质的密度，kg/m 3；1P C 、2P C ———分别表示两种不同介质的纵波速度，m/s 。
设：11221122P P P P C C C C F ρρρρ+-=F 称为反射系数。
1122222P P P C C C T ρρρ+=T 称为透射系数。
显然 T F =+1 （5）由式（5）可以看出，T 总是为正，说明透射波与入射波总是同号，F 的正负取决于两种介质的波阻抗的大小。
（1）若1112P P C C ρρ>，F >0，反射波和入射波同号，压缩波仍为压缩波。
反向加栽。
（2）若1112P P C C ρρ=，F =0，T =1，此时说明两种介质完全相同，没有能量损失。
（3）1112P P C C ρρ<，F <0，反射波和入射波异号。
（4）012=P C ρ，类似于入射波达到自由面，则入射波全部反射成拉伸波。
由于岩石的抗拉强度大大低于岩石的抗压强度，因此（3）（4）情况都可能引起岩石破坏，这也说明自由面可以提高爆破效果的重要作用。
（4）岩石中的动应力场爆炸载荷为动载荷，在爆炸载荷作用下，岩石引起的应力状态为动的应力状态。
在爆炸应力波作用的大部分范围内，它是以压缩波的方式传播的，其引起的岩石应力状态可以近似地采用弹性理论来研究和解析。
近代动应力的分析方法，就是按应力波的传播、衰减、反射和透射等一系列规律，计算应力场中各点在不同时刻的应力分布情况，以求得任何时刻的应力场及任意小单元的应力状态随时间变化的规律。