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爆破安全技术--爆破冲击波无约束的药包在无限的空气介质中爆炸时，在有限的空气中会迅速释扩大量的能量，导致爆炸气体产物的压力和温度局部上升。
高压气体在向四周迅速膨胀的同时，急剧压缩和冲击药包四周的空气，使被压缩的空气的压力急增，形成以超音速传播的空气冲击波。
装填在药室、深孔和浅孔中的药包爆炸产生的高压气体通过岩石裂缝或孔泄漏到大气中，也会产生冲击波。
空气冲击波具有比自由空气更高的压力(超压)，会造成爆区四周建、构筑物的破坏和人类器官的损伤或心理反应。
人员承受空气冲击波的同意超压不应当超过0．01×105Pa。
在不同超压下人员遭受损伤的程度如表6—2所示。
表6—2 人员损伤等级冲击波对建筑物的破坏等级如表6—3.冲击波对人员及建、构筑物的损伤程度，按超压的大小来判别。
超压按下式计算：式中：Q装药量(炭爆破为总药量，秒差爆破为最大一段药量)，kg；R自爆破中心到测定的距离，m。
表6—3 空气冲击波对建筑物的破坏等级参数见表6—4.表6—4 H、B系数空气冲击波随着距离的增加波强逐渐下降而变成噪声和亚声。
噪声和亚声是空气冲击波的持续。
超压低于7×103Pa为噪声和亚声。
爆破产生的噪声不同于一般噪声(连续噪声)，它继续时间短，属于脉冲噪声。
这种噪声对人体健康和建筑物都有影响，120dB 时，人就感到痛苦，150dB时，一些窗户破裂。
在井下爆破时，除了空气冲击波以外，在它后面的气流也会造成人员的损伤。
如当超压为0．03～0．04×105Pa，气流速度达60～80m／s，更加加重了对人体的损伤。
在露天的台阶爆破中，空气冲击波容易衰减，波强较弱。
它对建筑物的破坏主要表现在门窗上，对人的影响表现在听觉上。
在爆破制定和施工时，为了防止空气冲击波对四周建、构筑物的破坏，必须估算空气冲击波的安全距离，对药包在地面爆炸时，空气冲击波对人员的最小安全距离R可按下式求出：R=KQ1/3 (6—4)式中：Q炸药量，kg；K系数，有掩蔽体取15；无掩蔽体取30.空气冲击波的危害范围受地形因素的影响，遇有不同地形条件可适当增减。
空气冲击波的爆炸相似律
空气冲击波的爆炸相似律是指在相同的爆炸条件下，空气中传播的冲击波形状和强度呈现出一种相似的规律性。
这种规律性在实际爆炸设计和安全评估中具有重要作用。
首先，空气冲击波的爆炸相似律是依据预设的爆炸条件进行理论推导和实验验证的。
这些条件包括爆炸物质的特性、爆炸源的能量、周围环境的温度、大气压力等，这些因素的不同组合会产生不同的爆炸结果。
因此，在实际应用中需要严格控制这些条件的变化，以保证结果可信可靠。
其次，空气冲击波的爆炸相似律对于爆炸设计和安全评估具有重要意义。
例如，在某种应用场景下需要设置一个防护结构以保护人员和设备不受爆炸的影响，我们可以利用该律来预测不同距离处的冲击波强度和形状，从而设计合适的防护结构。
同时，利用相似律进行爆炸安全评估可以预测事故可能给设备和人员带来的危害程度，以制定针对性的应急措施。
最后，空气冲击波的爆炸相似律虽然在理论上较为成熟，但在实际应用中仍存在一些限制和不确定性。
例如，在非均匀介质中爆炸波的传播会受到地形和建筑物等因素的影响，从而使得爆炸波的形状和强度
变得不稳定。
因此，在实际应用中需要结合管道事故档案、模拟计算
等多种手段进行综合评估，以充分考虑各种因素的影响。
总之，空气冲击波的爆炸相似律在现代科技应用领域中具有重要意义。
学者们在不断加强基础研究的同时，也应加强理论与实践的结合，探
索更加高效、安全的爆炸技术。
冲击波原理
冲击波是一种视觉现象，它由于冲力而传播，表现为声音和画面在空间中的波动，它是由一定的物理原理来描述的。
冲击波的物理原理是：当一个物体通过空气运动时，它会在其前部产生低压，而在其后部产生高压，这就使得空气产生波动，从而使得气体聚集并迅速平衡，形成一种特殊的能量传播过程。
此时，物体经过的位置会出现一个由高压的点组成的圆形波形，这就是冲击波的物理原理。
冲击波的形式有很多，大部分是声音波，它们可以是由于火箭发动机的推力或者爆炸的热能产生的超声波，也可以是被膨胀的空气或水蒸汽在容器中制造出来的声音波。
另外，还有震动波，它对物体施加的力会改变物体本身的形状，从而形成一种可视的震动波。
冲击波技术可以用来检测某些小物体或破裂缺陷，例如，航空发动机的缺陷检测，可以通过冲击波的反射和消失来检测发动机的某些部件是否存在缺陷。
此外，冲击波可以用来检测矿井的结构状况，对地震运动进行快速检测，以及为超音速飞机提供安全飞行保障。
冲击波技术已经被广泛应用，但是由于其特殊的物理原理，存在一些限制。
例如，冲击波只能在一定距离内被有效检测；此外，冲击波受周围物体的影响较大，容易受到干扰。
尽管存在这些缺陷，冲击波依然被广泛应用，它的确成为了一种有效的物理检测技术。
因此，对冲击波的研究和应用都是非常重要的，它一定能帮助我们更好地了解物理现象，并且为我们的生活带来更多
的安全性和便利性。
2t炸药爆炸会产生冲击波爆炸模型炸药爆炸会产生冲击波、飞散物和地震波。
对周围建筑物和人员等目标的破坏主要是爆炸空气冲击波作用，炸药在空气中爆炸形成高温、高压气体产物，迅速向外膨胀，使原来静止的空气压力、温度突然升高，形成爆炸冲击波。
冲击波对周围人员和建筑物造成很大破坏和伤害。
描述空气冲击波强弱的参数有三个：峰值超压、正压作用时间和冲量。
在无掩蔽的情况下，人体无法承受0.02MPa以上的冲击波超压。
空气冲击波对人体的伤害程度分为五级，见表1。
当冲击波超压大于0.02MPa小于0.09MPa时，对建筑物将造成二级破坏，即木窗扇少量破坏、窗玻璃少部分到大部分呈大块状或小块状破坏，屋顶瓦少量移动，内墙及棚顶抹灰少量掉落。
冲击波超压对建筑物破坏等级分为7级，划分方法见表2。
表1空气冲击波对人体的伤害程度超压△P（MPa）伤害作用<0.02 无伤但被吓一跳0.02~0.03 轻微伤害0.03~0.05 听觉器官损伤或骨折0.05~0.10 内脏严重损伤或死亡>0.10 大部分人员死亡表2冲击波超压对建筑物破坏等级划分超压△P（MPa）破坏等级及名称<0.02 一级（基本无破坏）0.02~0.09 二级（次轻度破坏）0.09~0.25 三级（轻度破坏）0.25~0.40 四级（中等破坏）0.40~0.55 五级（次严重破坏）0.55~0.76 六级（严重破坏）>0.76 七级（完全破坏）现按TNT爆炸伤害模型测算不同距离的冲击波超值，计算库区库房中最大单库存药量的空气冲击波超压。
首先将库房内工业炸药折合为TNT当量（1吨工业炸药折算为0.76吨TNT当量），若库房周围修建了标准的防爆土堤，依据公式（1）测算在有防护土堤的情况下冲击波超压值：△P土堤=6.81（1/R3）+7.73(1/R2)+0.23（1/R）(适用范围：3≤R≤18) （1）其中：△P土堤——有防护土堤的爆炸点周围一定距离的爆炸冲击波超压值；R——比例距离或对比距离，它是距爆炸中心距离r与库房内炸药药量w的立方根之比。
爆炸冲击波的破坏效应及防护措施1）爆炸冲击波的破坏效应爆炸产生的空气冲击波初始压力(波面压力)、可达100 MPa，其峰值达到一定值时，对建(构)、筑物及各种有生力量(动物等)、构成一定程度的破坏或损伤。
2）防护措施(1)、生产、贮存爆炸物品的工厂、仓库的厂址应建立在远离城市的独立地带，禁止在城市和其他居民聚集地、风景名胜区内设立。
厂库建筑与周围的水利设施、交通枢纽、桥梁、隧道、高压输电线路、通讯线路、输油管道等重要设施的安全距离，必须符合国家有关安全规定。
(2)、在炸药厂的总体规划和设计中，应严格按照生产性质及功能划分各分区，并使各分区与外部目标、各区之间保持必要的外部距离。
3.工厂布局(1)、在主厂区，根据工艺流程、安全距离和各小区的特点，在选定的区域范围内，充分利用有利、安全的自然地形加以区划。
(2)、总仓库区应远离工厂住宅区和城市等目标，如果可能，最好将其布置在单独的沟壑或其他有利地形中。
(3)、销毁工厂应位于有利的自然地形，如山沟、丘陵、河滩等地，在满足安全距离的条件下，确定销毁场地和有关建筑的位置。
4）安全距离为保证爆炸事故发生后冲击波对建(构)、筑物等的破坏不超过预定的破坏等级，危险品生产区、总仓库区、破坏现场的建筑物与其他区域之间应有足够的安全距离，称为内部安全距离。
危险品生产区、总仓库区、销毁场等与该区域外的村庄、居民建筑、工厂住宅、城镇、运输线路、输电线路等必须保持足够的安全防护距离，称为外部安全距离。
安全距离值可参考相关设计安全规范。
5.工艺布局(1)、生产过程中应尽可能多地使用新技术、机械化、自动化、连续化、遥控化、做到人机隔离、远距离操作。
(2)、在生产工艺流程中，有必要区分危险生产过程和非危险生产过程，且宜分别设置厂房。
(3)、在厂房内工艺布局时，宜将危险生产工序布置在一端，接着危险低的生产工序，危险生产过程的一端应位于行人稀少的偏远地区。
危险品暂存间亦宜布置在地处偏僻的一端。
冲击波的作用原理
嘿，咱今儿就来聊聊这冲击波的作用原理。
你说这冲击波啊，就好像是一场看不见的风暴！想象一下，那力量在瞬间爆发出来，就如同一个大力士猛地挥出一拳，带着强大的冲击力往前冲。
冲击波就像是个调皮的孩子，到处乱窜。
它可以在空气中快速传播，所到之处都能感受到它的威力。
就好比是一阵风，呼呼地吹过，能把树叶啊、小草啊都给吹得东倒西歪的。
它为啥有这么大的能耐呢？这就得从它的产生说起啦。
有时候是因为爆炸，“嘭”的一声，那能量瞬间释放出来，形成了冲击波。
这就好像是过年放的鞭炮，“噼里啪啦”一阵响，那响声和冲击力可不小呢！或者是一些剧烈的物理过程，比如地震啥的，也能产生强大的冲击波。
那冲击波跑起来可快啦，就跟运动员赛跑似的，嗖的一下就过去了。
而且它的力量还特别大，能把东西给推开、震碎。
你想想看，要是有个什么东西挡在它前面，那不得被它一下子就给撞飞啦？这就好比是一辆疾驰的汽车，要是你站在路中间，那可危险咯！
它还能在水里传播呢！在水里的冲击波就像是一条调皮的小鱼，游来游去的，能把水都搅得不得安宁。
在生活中，我们也能看到冲击波的影子呢。
比如说放烟花的时候，那烟花爆炸产生的冲击波能让我们感受到那股热闹的劲儿。
还有啊，有时候一些工程上也会用到冲击波，利用它的力量来做一些事情。
总之，冲击波这玩意儿可神奇啦！它就像是大自然或者人类手中的一个秘密武器，有着让人惊叹的力量和作用。
它能带来破坏，也能带来一些意想不到的效果。
我们可得好好研究研究它，让它为我们所用，可不能让它随便捣乱呀！这就是我对冲击波作用原理的理解，你觉得怎么样呢？是不是挺有意思的呀！。
空间爆炸冲击波的数值模拟空间爆炸冲击波的数值模拟⼀：⽆限空间爆炸如图所⽰，半径为7.0cm的圆柱形TNT装药，质量为5.018Kg从炸药中⼼单点起爆后在⽆限空间中传播。
试分析起爆后冲击波的传播及压⼒分布特性。
⼆：建模分析1材料模型及参数设置本数值模拟采⽤的基本材料为TNT炸药，空⽓。
在⽆限空⽓领域中传播。
1）空⽓空⽓简化为⽆粘性理想⽓体，冲击波的膨胀假设为等熵绝热过程以LS_DYNA中的*MAT_NULL材料模型和线性多项式状态⽅程*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL⽅程来描述。
*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL⽅程具体表达式为：式中C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6是与⽓体性质有关的常数，C0 = C1 = C2 = C3 = C4 = C6 = 0, ;，、e0及分别为⽓体的初始密度、密度、初始单位体积内能和绝热指数。
空⽓材料的模型参数取值：=1.292910-3g/cm3, e0=2.5×105Pa,=1.4。
表 1 空⽓状态⽅程参数2) 炸药以LS_DYNA 中的*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型和*EOS_JWL⽅程模拟TNT炸药。
*EOS_JWL⽅程的表达式为：式中，P为压⼒，V为相对体积，即爆轰产物体积与炸药初始体积之⽐；E0为炸药的初始⽐内能，即单位体积内能。
A、B R1、和R2是与炸药性质有关的常数。
炸药模型的各参数取值：密度g/cm3, 爆速D=0.693cm/, 压⼒PCJ=0.27105MPa，A=3.74105MPa, B=0.0733105MPa,R 1=4.15,R2=0.95,=0.3,0=0.07105MPa。
如下表：表2 炸药材料参数变量MID RO D PCJ BETA K G SIGY表3 JWL⽅程参数变量EOSID A B R1 R2 OMEG E0 V数值 1 3.74 0.073 4.15 0.95 0.3 0.07 1.0由于LS_DYNA在爆炸分析中⽤的基本单位为-ｇ-的单位系统，故表1-3中各参数取值由m-㎏-s单位换算得到。
冲击波的工作原理冲击波是一种高能量的波动，常见于爆炸、地震等自然灾害事件中。
而在工业界中，冲击波也被广泛应用于材料处理、医学治疗等领域。
那么，什么是冲击波？它的工作原理是什么？冲击波是一种激波，它是由非定常流动产生的压力波，具有高能量、高压力、高速度等特点。
冲击波产生的原因可以是爆炸、气体压缩、物体高速运动等。
当这些事件发生时，产生的波动会在介质中传播，形成冲击波。
那么，冲击波是如何产生的呢？以爆炸为例，当炸药爆炸时，会产生大量的高温高压气体。
这些气体以超音速速度向外扩散，形成一个激波。
激波会在空气中传播，当它遇到介质密度发生变化的区域时，会发生反射、折射、透射等现象，产生一系列复杂的波动。
这些波动中的最强波动就是冲击波。
冲击波的工作原理可以用数学公式来描述。
当冲击波遇到介质密度发生变化的区域时，会发生压力、温度、密度等物理量的跃变。
这些跃变会产生激波前后的压力差，从而产生高能量的波动。
冲击波的工作原理与声波、超声波等波动有所不同，它的能量更高、速度更快、幅度更大。
在工业领域中，冲击波被广泛应用于材料处理、医学治疗等领域。
以材料处理为例，冲击波可以用于金属加工、深孔加工等领域。
在金属加工中，冲击波可以使金属表面产生变形、裂纹等现象，从而达到加工的目的。
在深孔加工中，冲击波可以使材料产生断裂，从而形成孔洞。
在医学领域中，冲击波可以用于肾结石、前列腺炎等疾病的治疗。
以肾结石为例，冲击波可以通过体表或内窥镜的方式进入体内，将高能量的波动传递到肾结石上，使其破碎成小颗粒，从而排出体外。
这种治疗方法具有非侵入性、无创伤、恢复快等优点，被广泛应用于临床。
冲击波是一种高能量、高压力、高速度的波动，具有广泛的应用价值。
它的工作原理可以用数学公式来描述，但更重要的是了解它的实际应用。
随着技术的不断发展，冲击波在工业界和医学领域中的应用将会越来越广泛。
关于爆破空气冲击波的研究
1：空气冲击波
炸药在空气中爆炸时，会将化学能转化为热能，产生高温高压的爆轰气体。
由于空气初始的大气压远远小于爆炸所产生的，所以周围的空气会被急剧的压缩，此时，密度和压强都会有跳跃式的升高，紧接着，会立刻迫使空气离开它原来的位置。
在空气的前沿产生了一个压缩状态的空气层，这个空气层会对周围的建筑物产生巨大的伤害。
这样一种能使介质的压力、密度、速度等参数发生急剧变化，产生陡立的波阵面，形成非周期性的脉冲，并以超音速传播的机械波叫做冲击波。
冲击波虽然以极高的速度传播，在运动的过程中由于能量的传递和损耗，速度衰减得很快，当波阵面压力降至周围气体压力时，波阵面并没有停止运动，由于惯性作用而继续运动，一直到速度衰减为零。
此时，波阵面的平均压力低于周围介质的压力，会出现负压区，出现负压后，周围介质反过来对波阵面进行第一次压缩，使其压力不断增加。
因此，冲击波传播过程中波阵面压力是迅速衰减的，并且初始阶段衰减快，后期衰减渐缓。
理想爆炸波与时间曲线
2:稀疏波
介质状态参数压力P ，密度ρ，温度T 均下降的波，特点是质点的移动方向与波的传播方向相反，弱扰动。
由它的性质得：min 001P P P =＜＜；min min 00P P P ∆-=＜
由布罗德的理论工作和试验研究可近似关系，
min 0.35
P R R ∆-=, ＞1.6
带入数据：7.0535
.035.0min -=-=-=
∆R
p 6.1≥R 3:超压计算
炸药在空气自由场中爆炸时，影响空气爆炸冲击波波阵面
超压如的因素主要有：炸药的能量E 0，空气初始状态下的压力P 0，密度ρ
以及传播的距离R,用数学形式可表
示:000(,,,)p f E p R ρ∆=。
一般来说，炸药的能量0E 可用其质量W 乘以爆热V Q ，将上
式化作爆炸相似律公式，可表达为：)(
3
R
W f P =
∆ Q v 为爆热，指炸药在爆炸分解时释放出的热量。
爆热等于炸药的反应热，与爆炸产物的生成热之差。
爆热是气体膨胀做功的能源。
铵油炸药的成分为硝酸铵，其爆热为，1438kg kJ ⋅-1
超压峰值的计算3
3
233
)(7.0)(27.0084.0R
W R W R W P ++=∆ 其中：R 为测点爆心距，单位：m ； W 为TNT 装药质量，单位：kg 。
如果装药不是TNT ，则装药质量可以根据爆热换算成TNT 当量。
取TNT 的爆热为 4.184x106
J/kg ，换算公式为：
6
110184.4⨯⨯
=V
Q W W
因为，
1
6/10438.1-⋅⨯=Kg J Q V
33/1035.1m kg ⨯=ρ kg m kg V W 2025/1035.105.065331=⨯⨯⨯⨯=⨯P =
所以铵油炸药的装药质量为：
kg Q W V
97.69510184.420256
=⨯⨯=
对所求药包超压进行积分运算：
dy
z y x z y x z y x dx dz 32
223
2
2
223
5
.25
.22
223
05
.00
33
)97
.695(
7.0)97
.695(
27.097
.695084.0[+++++⨯+++⨯
⎰
⎰
⎰-- 积分后的结果为0.19。
4：爆炸波
爆炸波（冲击波和稀疏波）与时间的关系可用下面的解析关
系式表达：
)cos(cos )()/(ττταταατ
φ+∆=
∆-t
e p t P t
f ，函数()t f τ和常数τ
α，τα取决于超
压曲线的形状和τ，τ之值。
5：正负冲量的计算
正、负相冲量是两个非常重要的爆炸波参数。
一般采取冲
击波峰值超压和冲量I 表征冲击波的强度。
如果求单位面积上所受到冲击波作用的冲量，只需要求冲击波峰超压对时间的积分。
dt P t P I s t t s
])([0-=⎰
+
++
αα
dt P t P I s
s t t t S ])([0-
+++--=α
6：空气冲击波对目标物的破坏
当空气冲击波作用于周围的目标物时，对它们可能产生不同程度的破坏和损伤造成直接的经济损失。
目标物的破坏程度不仅与爆炸源性质，爆炸能量，冲击距离，等因素有关，而且与目标物的形状，强度，弹性等因素有关。
主要的影响因素：
① 冲击波波阵面上超压峰值的大小；
②冲击波的作用时间及作用压力随时间变化的性质；
③目标物所处的位置，及目标物与冲击波阵面的相对关系。
④目标物的形状和大小；
⑤目标物的动力学性质，如自振周期，阻尼系数等。
7：空气冲击波超压的控制措施
超压的控制有两个方案，分别为“减源”与“削波”。
“减源”控制措施应该与影响因素相对应，从提高爆炸能量利用率入手，具体措施如下：
①大规模爆破前应尽量查明爆区岩石性质和地质条件，特别是岩石的波阻抗参数，各种地质结构面的性质以及产状等，选取与之较匹配的炸药品种：一般炸药的波阻抗小于岩石的波阻抗，可以采用增加装药密度的方法来提高炸药的波阻抗，达到二者合理的匹配。
②确定合适的装药量十分关键，但由于岩石性质和爆破条件的复杂性，条件允许时最好以现场试验得到的炸药单耗和总装药量。
③按被爆区的实际资料来确定合理的爆破参数，避免采用过大的最小抵抗线，做好爆破设计工作。
④提高爆破施工工艺 ,改善爆破条件，充分利用自由面，消除爆破夹制条件，减少炸药单耗量。
⑤保证堵塞质量和堵塞长度，采用合理的方法进行都塞。
⑥合理规定放炮时间 ,最好不要在早晨、傍晚或雾天放炮。
综合考虑爆区的地形，起爆时考虑风向、天气气象等因素。
“削波”控制
在爆破地点附近用各种材料(混凝土、岩石、金属和其它材料) 构筑阻波墙或阻波排柱 ,可使空气冲击波在形成的瞬间减小到 1/ 50 以上。
