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。
同其它学科对事物的认识规律一样，对爆破理论的研究也是由浅入深的。不同学者先后提出了各种各样的假说或理论，例如，最初提出了克服岩石重力和摩擦力的破坏假说，以后又相继提出了自由面与最小抵抗线原理，爆破流体力学理论，最大压应力、剪应力、拉应力强度理论，冲击波、应力波作用理论，反射波拉伸作用理论，爆生气体膨胀推力作用理论，爆生气体准静楔压作用理论，应力波与爆生气体共同作用理论，能量强度理论，功能平衡理论，利文斯顿（Livingston）爆破漏斗理论和爆破断裂力学等等理论。这些理论观点各异，有些相互矛盾，有些互相渗透，有些不够全面，存在片面性，而且大部分视爆体为连续均匀的介质，与实际情况尚有一定差距。
目前，在爆破界比较倾向一致的是“爆炸冲击波、应力波与爆生气体共同作用”理论，
而且开始以爆体为非连续性非均匀性介质进行研究，从而能提高理论研究的深度，使理论结果比较接近实际。
本章主要介绍工程爆破的基本理论，且侧重于岩土爆破理论。对于结构物爆破，与工程爆破基本理论有共性的部分可参考本章，其特殊之处将在有关章节中分别给予阐述。
2.1 装药在固体介质中爆炸的破坏现象
2.1.1 装药在无限介质中爆炸的破坏现象
装药中心距固体介质自由表面的最短距离称为最小抵抗线，通过常用W 来表示。对一定量的装药来说，若其W 超过某一临界值W C ，即W ＞W C ，则当装药爆炸后，在自由表面上不会看到爆破的迹象，也就是说装药的破坏作用仅限于固体介质内部，未能到达自由面。此种情况可视为装药在无限介质中爆炸。
大量爆破实践和试验表明，当装药在无限介质中爆炸时，除装药近处形成扩大的空腔（亦即压缩区，在土介质和软岩中最为明显）外，还从装药中心向外依次形成压碎区、裂隙区（亦称破坏区）和震动区（见图2-1-1）。
在压碎区内，岩石被强烈粉碎并产生较大的塑性变形，形成一系列与径向方向成45°的滑移面。
在裂隙区内，岩石本身结构没有发生变化，但形成辐射状的径向裂隙，有时在径向裂隙之间还形成有环状的切向裂隙。
震动动区内的岩石没有任何破坏，只发生震动，其强度随距爆炸中心的距离增大而逐渐减弱，以致完全消失。 在工程中，利用爆炸空腔（压缩区）
和压碎区，可以开设药壶药洞、构筑压缩爆破工事、构筑建筑物的爆扩桩基础以及埋设电杆的基坑等；利用破坏区，可以松散岩石、硬土和冻土，在石井中爆破扩大涌水量等；利用震动区，可以勘查地层结构、监测预报爆破震动对周围环境的影响程度等。
2.1.2 装药在半无限介质中爆炸的破坏现象
如果W ＜W C ，此种情况视为装药在半无限介质中爆炸。装药爆炸后，除在装药下方固体介质内形成压碎区、裂隙区和震动区外（假定介质自由表面在装药上方且为水平的），装药上方一部分岩石将被破碎，脱离原介质，形成爆破漏斗（见图2-1-2）。单位质量（1kg ）炸药爆破形成的漏斗体积V u 与装药的埋置深度系数Δ有关（Δ=W/W C ）。当Δ=1即W=W C 时，
R K ——空腔半径；R C ——压碎区半径；R P ——裂隙区关径 1——扩大空腔（压缩区）；2——压碎区；3——裂隙区；4——震动区
图2-1-1 装药在无限介质中爆炸作用
V u =0；在这种情况下，爆破作用只限于岩体内部，不能到达自由表面。当Δ＜1时，形成爆破漏斗，其锥顶角和体积随Δ减小而不断增大。当Δ值减小到一定值时，V u 达最大，这时的最小抵抗线W 0称为最优抵抗线，Δ0=W 0/W C 称为最优埋置系数。若继续减小Δ值，漏斗锥顶角虽能继续增大（不可能无限增大，只能增大到一定限度），V u 值却反而减小（图2-1-3）。当Δ=0即W =0时，虽仍可以形成爆破漏斗，但其体积很小，这种置于岩石表面的装药称为裸露装药，俗称糊炮。
当形成爆破漏斗的锥顶角较小时，漏斗内破碎的岩石只发生隆起，没有大量岩石的抛掷现象。发生这种作用的装药称为松动装药，其形成的爆破漏斗称为破碎漏斗或松动漏斗（图2-1-4）。只形成松动漏斗的爆破称为松动爆破。
当爆破漏斗的锥顶角大于一定限度后，破碎的岩石将被抛出漏斗。发生这种作用的装药称为抛掷装药，其形成的爆破漏斗称为抛掷漏斗。在抛掷漏斗周围，通常还保留有部分已破碎、但未能被抛出的岩石，这部分岩石称为松动锥，它属于松动漏斗内保留下来的部分。抛掷过程结束后，一部分岩石回落到抛掷漏斗内。此外，堆积在漏斗周围的一部分岩石也会滑落到漏斗内。在自由面上能看到的爆破漏斗称为可见漏斗，其深度称为可见深度P （图2-1-5
）。
在工程中，利用爆破漏斗或抛掷作用，可以松动岩土、开挖坑、壕或一定形状尺寸的掩体工事、构筑道路或堆积石坝等。
图2-1-2 装药上方形成的爆破漏斗 u
在压碎区、裂隙区及漏斗形成过程中，冲击波（应力波）的强度已经大大减弱，在破裂区以外已不能再使介质破裂，只能引起介质质点的弹性震动，质点的震动范围即是震动区。震动区的范围很大。在这个范围内，离装药中心近的地方，震动强度大；离装药中心远的地方，震动强度小。
2.1.3爆破漏斗的几何要素
当装药量不变，改变最小抵抗线；或最小抵抗线
不变，改变装药量，可以形成不同几何要素的爆破漏
斗，包括松动漏斗和抛掷漏斗。爆破漏斗的主要几何
要素见图（2-1-6）。
（1）、抛掷作用半径R和松动作用半径R L；抛
掷漏斗半径r和松动漏斗半径r L。
（2）、抛掷爆破作用指数和松动爆破作用指数。抛掷漏斗半径与最小抵抗线的比值n=r/W 称为抛掷爆破作用指数。
n=1的抛掷漏斗称为标准抛掷漏斗，形成标准抛掷漏斗的装药称为标准抛掷装药。
n＞1的抛掷漏斗称为加强抛掷漏斗，形成加强抛掷漏斗的装药称为加强抛掷装药。
0.75＜n＜1的抛掷漏斗称为减弱抛掷漏斗，形成减弱抛掷漏斗的装药称为减弱抛掷装药。
n＜0.75时，实际上不再能形成抛掷漏斗，在自由面上只能看到岩石的松动和突起。因此，n＜0.75的装药称为松动装药。
按照类似的定义，将松动漏斗半径与最小抵抗线的比值n L=r L/W称为松动爆破作用指数。n L=1的松动漏斗称为标准松动漏斗。减弱抛掷时（即0.75＜n ＜1），松动爆破作用指数n L ＞1，所以减弱抛掷又称为加强松动。
抛掷和松动作用半径主要决定于炸药性质、岩石性质和装药量。此外，抛掷作用半径还与最小抵抗线有关，而松动作用半径则与最小抵抗线无关，并等于装药的临界抵抗线W C。
在爆破岩石时，通常采用装药直径较小、装药长度较大的柱状装药。而且只需要将岩石从原岩体上破碎下来，不要求产生大量抛掷。此外，除某些形式的布孔方式（掏槽孔）外，其它炮孔均存在有与它平行或大致平行的自由面。平行自由面的柱状装药形成松动漏斗的体积近似为：
V L=r L WL b （2-1-1）式中，L b—炮孔长度。
最小抵抗线与松动作用半径或临界抵抗线W C在几何上有下列关系：
W=W C cosβL=W C/（1+tg2βL）1/2= W C/（1+n L2）1/2（2-1-2）将式（2-1-2）代入式（2-1-1），得：
V L= W C2L b n L/（1+n L2）（2-1-3）该式表明，当W C和L b固定不变时，柱状状药形成松动漏斗的体积为松动爆破作用指数n L的函数，并存在有使漏斗体积达最大的n L值。按求极值方法，令：
d V L/d n L= W C2L b（1+n L2-2 n L2）/（1+n L2）=0
得：n L =1。
由此可见，对柱状装药的松动爆破来说，标准松动漏斗的体积最大，单位耗药量最小。 将n L =1代入（2-1-2）式，得最优抵抗线：
C C W W
W 71.02
0==
或装药最优埋置系数为：71.000==?C
W W
上述内容仅说明了装药爆炸时，由于其内部或外部作用，在岩体内及其表面上所造成的结果或现象。药了解产生这种现象的物理实质、计算装药爆破作用的有关参数，必须进一步研究固体介质爆破的破坏机理和抛掷原理。
2.2 爆炸冲击波、应力波在固体介质内部及在自由面影响下的破
坏作用原理
装药在固体介质中爆炸，由于介质的非均质性、爆炸反应的特殊性（高温、高压、高速）等多方面因素的影响，爆破的破坏过程是非常复杂的。
爆破的破坏过程是在极短时间内炸药能量的释放、传递和作功的过程。在这个过程中，荷载与介质相互作用。通过反复的爆破实践和大量的试验研究，对爆破的破坏过程的认识亦不断深入。但是，由于问题复杂性，爆破机理仍然是需要进一步研究的重要课题。
2.2.1 空腔和压碎区的形成 2.2.1.1 破坏机理
球形装药在岩土等无限固体介质中爆炸后，瞬间爆炸气体压力的量级可达104~105MPa ，而一般土的强度不超过102MPa ，最坚硬的岩抗压强度的量级也只有102MPa 。紧挨装药的土石受到这种超高压冲击（温度可超过3000℃），立即被压碎，成为熔融状塑性流态，由此产生一个强烈变形区，在均匀土石介质中形成滑动面系，其切线与装线中心引出的半径交角成45°（三向受压状态必然在斜对角线方向出现剪切裂隙）。这个区域内土石被强烈压缩，并朝着离开装药的方向运动，并产生冲击波。
在冲击波作用下，介质结构遭到严重破坏，装药附近的岩土或被挤压、或被击碎成细微颗粒，形成空腔和压碎区。
2.2.1.2 空腔半径和压碎区范围计算
（1）、土壤
装药在土中爆炸时，形成空腔的过程是爆炸气体克服土的阻力扩胀体积的过程，可分为两个阶段：第一阶段是爆炸气体由初始压力P 0、初始体积V 0在高压状态下扩胀至P 1、V 1；第二阶段是爆炸气体由P 1、V 1在绝热状态下继续扩胀至最终压力P 2、最终体积V 2。以上过程可用下式表示：
P 0V 0γ
1= P 0V 0γ1
， （P 1≥2000MPa ） （2-2-1）
P 1V 1γ
2= P 2V 2γ2
， （P 1≤2000MPa ） （2-2-2）
式中，γ1—高压状态指数，取为3； γ2—绝热状态指数，取为4/3。
以P 0=1×104MPa ，P 1=2×102MPa 代入（2-2-1）式，得 R 1/R 0=[（1×104）/（2×102）]1/9=1.55； 以P 1=2×102MPa 、P 2=0.1MPa 代入（2-2-2）式，得 R 2/R 1=（2×102/0.1）1/4=6.70。则
R 2/R 0=10.4。
说明一般土中爆炸时，球形空腔半径R C （R C =R 2）约为其装药半径R 0的10.4倍。 在普通土中爆破试验得出，空腔半径
0325.845.0R C R ==
计算与试验差别在于，最终压力实际大于正常大气压（0.1MPa ），爆炸能量在传递过程中也还有无效损耗。土中空腔半径一般约为装药半径的5～10倍。 （2）、岩石
实验资料表明，球形装药在岩石中爆炸时，由初始体积V 0扩胀至最终体积V 2，其扩胀程度主要取决于岩石的抗压强度，可用下式表示：
30
24/302)(1000
R R V V C ==σ （2-2-3）
式中，c σ—岩石的单轴抗压强度（105Pa ）。
例如，一般大理岩c σ≈700×105Pa ，代入（2-2-3）式得：
R 2/R 0=1.94。
此值与实验值十分接近。岩石的压碎区半径一般为装药半径的1～3倍。
压碎区半径也可以按下式公式来估算： k C
P
m C R S c R 21
2)5(ρ= （2-2-4） 式中，S C —岩石单轴抗压强度；
R K —空腔半径的极限值，R K =（P 1/P 0）1/4r b ； P 1—炸药平均爆轰压，8/2101D P ρ=；
P 0—多向应力条件下的岩石强度，4/10)/2(sc C S P P m C ?=ρ； ρm —岩石初始密度； C P —岩石的弹性波波速； r b —炮孔半径。
虽然压碎区半径不大，但由于岩石遭到强烈粉碎，消耗能量却很大。因此，爆破岩石时，应尽量避免形成压碎区。
2.2.2 裂隙区（破坏区）的形成
压碎区是由塑性变形或剪切破坏造形成的，而裂隙区则是由拉伸破坏造成的。冲击波向四周传播，超压下降很快，当超压下降到低于岩土的动强度极限时，不再出现压碎区和滑动
面。此时，冲击波衰减为压缩应力波，继续在介质内自爆源向四周传播。
当冲击波衰减为压缩应力波或岩石直接受它的作用时，径向方向产生压应力和压缩变形（质点产生较大的径向位移），从而使切向（环向）产生拉应力和拉伸变形。由于岩石抗拉能力很差（岩石的动态抗拉强度约为抗压强度的1/10），故当拉伸应变超过动态破坏应变时，就会在径向方向产生裂缝。对大多数岩石，通常认为应力波造成的破坏主要决定于应力值，以第一强度理论作破坏准则。
此外，计算裂隙区时可忽略冲击波和压碎圈，按声学近似公式计算应力波初始径向峰值应力（即作用在孔壁上的最大冲击压力）：
偶合装药： P
m C D D P ρρρ02
0212
4
+
?=
不偶合装药： n r r
D P b
c ??=
62
02)(8ρ （2-2-5） 已知，应力波应力随距离衰减的关系为：a
r r P
2=σ （2-2-6）
在比例距离r 处，切向方向产生的拉应力，近似按下式计算：
αθσσr
bP
b r 2=?= （2-2-7）
若以岩石抗拉强度S T 代替σθ，由（2-2-7）式解出r 即裂隙区半径为：
α12)(T S bP r = 或b T
P r S bP R r α
1
2)(== （2-2-8） 式中，b —切向应力和径向应力的比例系数，b=υ/（1-υ）； v —岩石的泊松比；
α—应力波衰减指数，α=2-b ； ρ0—炸药密度； D —炸药爆速； r —比例距离，r =r/r b
r c —药柱半径；
n —爆轰产物撞击孔壁时压力增大的倍数，n=8～11。 r b 、ρm 、C p 含义同前。
裂隙区内的径向裂隙数目，随距装药中心的距离增大而减小。两条相邻裂隙间的夹角βj
与比例距离存在有下列关系：2r A j =β（度） 式中，A —决定于炸药类型、岩石性质和装药爆炸条件的系数，对TNT 炸药和坚硬岩石
A ≈1。
此外，当应力波压强下降到一事实上程度时，原先在装药周围的岩石被压缩过程中积蓄的弹性变形能释放出来，应力波并转变为卸载波，形成朝向爆炸中心的径向拉应力，当此拉应力大于岩石的动态抗拉强度极限时，岩石便被拉断，在已形成的径向裂隙间将产生环状裂隙。但此种情况在实际中遇到的较少。
在径向裂缝与环向裂缝出现同时，由于径向应力与切向应力共同作用的结果，又形成剪
切裂缝。
在应力波作用下形成裂缝的同时，高压的爆炸产物气体的膨胀尖劈作用助长了裂缝的扩张。于是，纵横交错的裂缝，将岩石切割破碎，构成了破裂区，它是岩石被爆破破坏的主要区域。该区域范围一般为（3～15）r 0。
2.2.3 在自由面影响下的破坏作用原理
当装药埋置深度小于临界深度时，换还必须考虑自由面对应力场的影响。此时，入射到自由面上的应力波和从自由面反射回的反射应力波（包括反射纵波和反射横波）进行叠加，就会在靠自由面一侧的岩体内构成非常复杂的动态应力场。该应力场对破碎漏斗的形成起着决定性的作用。
我们已经知道，入射波遇自由面时将发生反射，并产生两种新波：反射纵波和反射横波，从自由面向岩体内部传播。由于纵波波速大于横波，故随时间推移，反射纵波将超前于反射横波传播。反射波可看作是位于自由面空气一侧的虚拟波源所发出的波（图2-2-1）。
因反射波的应力与入射角有关，所以波面上各点的应力值不同。对反射纵波来说，最小抵抗线方向上的应力值最大，偏离最小抵抗线即随入射角（反射波传播方向与最小抵抗线的夹角）增大时，应力值减小，而且在大多数岩石中，无论入射角多大，反射纵波的径向应力和切向应力均为拉应力，但当岩石泊松比较小且入射角较大时，反射纵波的径向应力将变为压应力。对反射横波来说，最小抵抗线上的剪应力值为零，即在正入射（入射角α=0）情况下，没有反射横波产生，但随入射角增加剪应力增大，增大到一定程度后，将随入射角的继续增大而减小。
反射纵波和反射横波的主应力大小和方向沿波阵面变化的情况如图（2-2-2）所示。
2-2-2 反射波波阵面上主应力 的大小和方向（花岗岩）
S
岩体内的应力状态是由入射压缩波，反射拉伸波和反射横波的相互作用所确定的。但在最小抵抗线上，发生相互作用的仅有两种波：入射压缩波和反射拉伸波。以沿最小抵抗线分割出的杆件为例，并假设入射应力波波形为三角形，应力峰值为σr0，不考虑波的衰减，则当入射压缩波遇自由端发生反射时，入射波与反射拉伸波的叠加情况如图（2-2-3）所示。当入射压缩波尚未反射部分与反射拉伸波叠加后出现的拉应力等于岩石的动抗拉强度S T 时，将形成第一道平行自由面的裂缝（图2-2-3a ）,使第一层岩石发生片落，造成一个新的自由面（即所谓的“Hopkison Effect ”）。在新自由面上，压缩波的应力峰值为σr0—S T （图2-2-3b ）。从新自由面上反射回的拉伸波与入射波叠加后产生的拉应力再度等于岩石的动抗拉强度时，将
δ=（ 式中，λ—应力波波长，λ/2为片落下岩石的总厚度。
实际的应力波形不同于三角形，虽然上述关系同样适 用，但片落层的厚度不等，按（2-2-10）式计算的厚度应为 平均厚度。由于应力波的衰减，实际片落层数和总片落厚度 均小于计算值。
爆破时，岩石由自由面向岩体深部一层层片落下来形成 的爆破漏斗称为片落漏斗。在片落漏斗形成过程中，反射拉 伸波起着重要的作用。爆破漏斗形成的这种机理多发生在高 阻抗岩石中。在中等阻抗岩石中，对形成爆破漏斗起重要作
Y 图（2-2-5）球面座标系
用的不是反射拉伸波形成的环状裂隙而是入射压缩形成的径 向裂隙，但由于自由面或反射波的影响，可以进一步扩大它的发展。
图（2-2-4）是在球面座标系（r 、θ、φ，见图2-2-5）中、按三种应力波叠加、利用解析方法得出的岩体内各点拉伸主应力达最高值时的主应力方向（另一主应力σ3与图面垂直）。拉伸主应力σ2是产生裂隙的根源，故其作用方向对推断岩体中爆破产生裂隙方向和爆破漏斗的形成具有重要意义。从图中看出，在最小抵抗线上，σ1主应力作用方向与r ，θ方向一致。但在最小抵抗线以外的点上，主应力作用方向随距最小抵抗线距离X 值的增大而逐渐偏离r ，θ方向，其中拉伸主应力σ2由θ方向偏转到垂直于自由面的方向。由此可以推断，在爆源附近，裂隙取径向方向，但随X 值增大，裂隙方向逐渐发生偏转，最后平行于自由面。因此，裂隙群的排列类似喇叭花状。若裂隙群能得到充分发展并延伸至自由面，就将形成爆破漏斗。
此外，分析结果表明，在距爆源水平距离W/2的范围内，自由面或反射波对应力最高值的影响可忽略不计，但在自由面附近（距自由面W/2的范围内），由于自由面或反射波的影响，压缩主应力σ1的最高值比不存在自由面时的σr 峰值低，但拉伸主应力σ2最高值却比
不存在自由面时的σθ峰值高，其比值越靠近自由面越大。这意味着自由面附近岩体处于有利于破裂的应力状态，或说明了自由面对爆破漏斗的形成和爆破效果有着重要的影响，能使入射波产生的裂隙进一步向自由面方向扩展。
已知，当平行自由面的炮孔内的每米装药量一定时，标准松动漏斗（或破碎漏斗）的体积最大，单位耗药量最小。为形成这样的漏斗，装药的最小抵抗线应等于最优抵抗线。若忽略反射横波的作用，形成标准破碎漏斗的条件是：漏斗边缘处入射波产生的切向拉应力和反射拉伸波产生的径向拉应力之和等于岩石的抗拉强度，即 σ
θ
i + σrR =σT （2-2-11）
若装药的最优抵抗线为W 0，则入射波到达漏斗边缘所经距离应为02W 。因此：
σ
θ
i =bP 2/（
02W /r b ）α
（2-2-12）
σrR =RP 2/（02W /r b ）α
（2-2-13）
式中，R —反射系数，αββα
ββtg tg tg tg tg tg R +-=2222；
α—纵波入射角；
β—横波反射角，]sin ))
1(221[(
sin 21
1
αβv v --=-。 其它参数含义同前。
反射拉伸波的反射系数为负值，计算时取其绝对值（因这里只考虑拉应力大小，不计其符号）。
将（2-2-12）和（2-2-13）式代入（2-2-11）式，得最优抵抗线：
2
])([
1
20b T r S P b R W α
+= （2-2-14） 每米炮孔形成标准松动漏斗的体积200W V =，以q 1表示每米炮孔装药量，则形成标准破
碎漏斗的单位耗药量为：20
0W q
V q q L L == （2-2-15）
装药的临界抵抗线为：W C =21/2W 0=[（R+b ）P 2/S T ]1/α
r b （2-2-16）
实际工程中通常不是采用一个装药，而是采用成组装药或装药群来爆破岩石。此时，为使相邻装药间岩石充分破碎，必须合理确定装药间距与最小抵抗线的比值。通常将该比值称作装药密集系数或邻近系数，用m 来表示，即：m=a/W 。
若最小抵抗线采用单个装药的最优抵抗线，并取m=2，则每个装药将形成各自独立的爆破漏斗（图2-2-6）。从理论上来说，两个爆破漏斗间的三角体岩石MNP 不会被粉碎。实际上，由于装药的相互作用，该三角体岩石也可能部分或全部被破碎，这主要决定于岩石特性，尤其是岩石的节理状况或裂隙性。
若炮孔间距等于单个装药的最优抵抗线（图2-2-7），相邻两个爆破漏斗在P 处相交，虽
在漏斗间留有三角体岩石MNP ，但由于装药间的相互作用，该三角体岩石一般能较好地破碎，实际破碎区为LMNO ，MN 面破碎的也较整齐，甚至在软岩、节理发育或裂隙性发育的岩石中，还可能造成超挖。只是在这种情况下，相邻两漏斗有一部分PEF 发生重叠，炸药能量未能充分利用。
为避免漏斗重叠，在临界抵抗线固定的条件下，可根据几何关系调整最小抵抗线和装药密集系数。漏斗不发生重叠时，应有下列几何关系：
022
2)2
(
W W mW W c =+= 由上式可求得此装药条件下的最小抵抗线：
021
2]1)2
(2
[W m
W += （2-2-17）
若取m=1，W=1.26W 0，即m=1时，装药群的最小抵抗线可比单个装药的最优抵抗线大
O
图2-2-7 装药间距等于单个装药的最优抵抗线时岩石的破碎状况
图2-2-6 装药间距为单个装药最优抵抗线两倍时岩石的破碎状况
26%。当m=2时，装药群的最小抵抗等于单个装药的最优抵抗线，即W=W 0。
最小抵抗线和密集系数是影响爆破效果的重要参数，选择不当会发生超挖、欠挖、增加大块率或岩石抛掷过远等不良现象。通常m 值在0.8～2范围内变化。在保证达到所要求的爆破效果前提条件下，从经济上考虑，为提高每米炮孔爆破量，应尽可能扩大炮孔间距，而不要加大装药的最小抵抗线。
采用装药群爆破时，每米炮孔爆破下的岩石体积和单位耗药量相应为：
2mW aw V == （2-2-18） 2mW
q
V q q L L == （2-2-19）
2.3 爆炸气体静压及其与爆炸应力波的综合破坏作用原理
2.3.1 爆炸气体静压作用
爆破岩石时，岩体初期受到装药爆炸所激起的应力波的作用，但由它形成的应力状态或动态应力场将很快消失；后期受到爆炸气体的静压作用，作用时间较长。
在高阻抗岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不偶合系数较小的条件下，应力波的破坏作用是主要的；但在低阻抗岩石、低猛度炸药、装药不偶合系数较大的条件下，爆炸气体静压的破坏作用则是主要的。
为分析在气体静压作用下形成的应力场，假设气体封闭在炮孔内且容积不变，即假设应力波在炮孔周围岩体内不产生破坏作用。在这种条件下形成的应力场，由于是稳态应力场，不随时间而变化，可以利用静弹性力学的方法来分析。
若装药的最小抵抗线大于临界抵抗线，即破坏只限于岩体内部，则可认为气体静压产生的应力场不受自由面的影响。这时的应力场与无限体内圆孔壁上受均匀压力产生的应力场相同，故可应用厚壁管理论并令外半径为无限大导出的公式来计算岩体内的应力场。 已知计算厚壁管内任一点的应力公式为：
σr （θ）=P P r b 2
（1±r r 2
/r 2
）/（r r 2
-r b 2
） （2-3-1）
式中，P P —作用在管壁（相当于炮孔壁）上的静压，n b c P r r P P )/(22= ，P 为炸药爆压； r b —厚壁管内半径，相当于炮孔半径； r c —装药半径； r r —厚壁管外半径；
r —任意一点距管中心（或炮孔中心）的距离。
令∞→r r ，上式简化为：σr （θ）=±P P r b 2/r 2
） （2-3-2） 该式表明，径向应力与切向应力的绝对值相同，但符号相反，切向应力为拉应力。在切向拉应力作用下，岩体内产生径向裂隙，形成裂隙圈，其半径为：
R P =r b （P P / S T ）1/2 （2-3-3）
式中 ，S T —岩石的抗拉强度。
若装药最小抵抗线小于临界抵抗线，则必须考虑自由面的影响。当计算自由面一侧岩体内的各点应力时，可将厚壁管外半径视为θ的函数（θ为外半径与装药最小抵抗线之间的夹
角），即当θ
πθππ
θcos ,2232
0W
r r =
≤≤≤≤时或
。 以θ
cos W
r r =
代入（2-3-1）式，将该式改写为： σr （θ）=P P r b 2
cos 2
θ（1±W 2
/r 2
cos 2
θ）/（W 2
-r b 2
cos 2
θ） （2-3-4） 为形成标准松动漏斗，漏斗边缘处的切向拉应力应等于岩石的抗拉强度。以σr （θ）= S T 、r=21/2W 、θ=450
代入上式并解出W ，即装药的最优抵抗。解得的结果为：
T
T
P b
S S P r W W 220+== （2-3-5）
S T 与P P 比较，S T 可忽略不计，故最优抵抗线近似等于： T
P
b
S P r W =0 （2-3-6） 比较（2-3-3）和（2-3-6）式可以看出，最优抵抗线与裂隙圈的半径相同，但将自由面上任何一点看作是自装药中心至该点距离为外半径的厚壁管表面上的一点，不符合实际情况。因此，（2-3-6）式只能用于定性分析，定量计算尚须乘以修正系数K ，即： T
P
b
S P kr W =0 （2-3-7） 式中，系数k 与岩石的构造特征有关，其变化范围为1.4～2.0，整体岩石取下限，裂隙性岩石取上限。
装药群的最小抵抗线为：02
12]1)2
(2
[
W m
W += （2-3-8）
式中，m 为装药密集系数。
2.3.2 气体静压与应力波综合作用
一般来说，岩体内最初形成的裂缝是由应力波造成的，随后爆炸气体渗入裂隙并在静压作用下，使应力波的形成裂隙进一步扩展。但在某一特定条件下，可以侧重某一方面的作用（应力波的作用或气体静压作用）来分析岩石的破碎机理、破碎过程和计算爆破作用。 岩石的爆破破碎过程及其机理与炸药性质、装药结构、岩石性质等许多因素有关。在通常的爆破条件下，根据岩石性质对爆破作用的影响，可将岩石分为三类。
第一类：高阻抗岩石，其波阻抗为15×106～25×106kg/m 3·m/s 。此类岩石的破坏，主要决定于应力波，包括入射波和反射波。
第二类：低阻抗岩石，其波阻抗小于5×106kg/m 3·m/s 。此类岩石中由气体压力形成的破坏是主要的。
第三类：中等阻抗的岩石，其波阻抗为5×106～10×106kg/m 3·m/s 。该类岩石的破坏，是应力波（主要是入射波）和爆炸气体综合作用的结果。 下面简要阐述应力波和爆炸气体综合破坏作用的基本原理： （1）、在应力波作用下，岩体内形成径向裂隙。
（2）、应力波遇自由面反射，在反射拉伸波的作用下，自由面附近岩石可能发生片落， 但这种可能性一般不大。
（3）、气体渗入到应力波形成的径向裂隙 内，起着气楔作用，增大了裂隙前端岩体内的拉应力。图（2-3-1）为裂隙长度等于球形空洞半径的12.7倍，空洞内气体压力为P 0，当气体渗入长度为裂隙长度的1/3时，裂隙前端岩体内的拉应力和没有裂缝时，于相同位置处产生的拉应力的比较。尽管气体渗入裂隙使空洞内压力有所下降，但由于裂隙前端体内的拉应力增大，裂隙仍能继续扩展，其扩展情况由气体压力及气体冲入裂隙的深度所控制，冲入越深，裂隙越长。 目前，综合破坏作用仅处于定性分析阶段，尚未建立起系统、完善的计算方法。
2.4 固体介质破坏的能量原理
为将一定体积岩石自岩体上爆破下来，并达到所要求的破碎度，必须满足两个条件： （1）、该体积内产生的应力，必须超过岩石的强度极限，为裂隙的发生、发展和爆破漏斗的形成创造条件；
（2）、能量密度（单位体积内的能容量，又称作比能）应超过某一最小极限，以保证达到所要求的破碎度。
破碎岩石时，岩石获得的能量（动能除外）消耗于变形，形成新表面积并以热能形式散失在周围空间内（后两部分能量都是由部分变形能转化而来的）。
若将热能损失包括在变形功（剩余变形能）和形成新表面积所作的功内，则总破碎能等于该两部分功之和，即： E W =kV 1+eS （2-4-1）
式中，k —比例系数，即消耗在单位体积岩石上的剩余变形能量； V 1—破碎前的体积；
e —形成单位新表面积的能量； S —形成的新表面积。
（2-4-1）式即列宾捷尔给出的破碎能量方程，或邦德提出的破碎定理。
当破碎大块岩石，而且破碎的块度很大（或破碎度很小）时，由于形成的新表面积较小，它所消耗的功可忽略不计，故破碎能量方程简化为：
E W =kV 1 （2-4-2）
该式称为基尔皮切弗—基克破碎定理，即：破碎功与被破碎物体的体积成正比。
若破碎块度很小，形成的新表面积很大，变形功可忽略不计时，破碎能量方程将简化为：
E W =eS （2-4-3）
该式称为黎金格尔破碎定理，即：破碎功与形成的新表面积成比例。
0.5
0.2 0.1 0.02 距裂隙前端的距离（mm ）
图2-3-1 裂隙前端岩体内的拉应力
与自由面相比较，爆破岩石形成的新表面积很大，因此，可根据黎金格尔破碎定理来确定破碎功。
若假设某一单元体积岩石（将爆破漏斗内岩石自装药中心用径向平面和柱面划分为单元破碎后的块度相同，形状为立方体，则其平均尺寸为： S
V d m 1
6=
（2-4-4） 将（2-4-3）式代入，并考虑原有裂隙表面得：
11
6V S e
E V d K W
m += （2-4-5）
式中，S K ——单位体积内的自然裂隙表面积。
e 值同强度一样取决于破碎形式。已知弹性变形能与应力平方成正比，因此，可以假设e 值正比于强度极限的平方，即：
2
22
s s T T
C c S e S e S e == （2-4-6） 其中e c 、e T 、e s 分别代表压缩、拉伸和剪切破坏的e 值。在复杂应力状态下，若围绕一点的单元体，体积减小时取e c ，增大时取e T ，不变时取e s 。
若已知某一破碎形式的e 值和强度极限，根据（2-4-6）式就能确定出其它破碎形式的e 值。
按黎金格尔破碎定理，若应力参数超过强度极限，单元体内的破碎能全部消耗在形成新表面积上（忽略热能损失），并等于变形能。因此，应用弹性力学中计算变形能的公式，得：
dR Rd v E
h E R R r Z Z r Z r W βσσσσσσσσσββθθθ??++-++=
21212
22)](2[2 （2-4-7） 式中，h —平行炮孔轴线方向选定的 单元体尺寸；
β1，β2—在柱面坐标系中限定单元体的矢经与X 轴间的夹角（图2-4-1）；
R 1，R 2—限定单元体的柱面半径。
因此，为计算单元体的破碎能，必须先确定应力场。在静态应力场中，应力参数只取决于空间坐标，但在动态应力场中，应力参数是空间坐标和时间的函数。计算时，若得出的d m 值小于单元体的径向尺寸ΔR （ΔR=R 2-R 1）且相差
较大时，应缩小ΔR 重新计算，否则计算出的块度尺寸与实际尺寸相差较大。当d m ＞ΔR 时，则应增大ΔR 重新计算；若增大体积后仍保持不等式，说明能量密度已不能保证岩石破碎，岩体内只能发展个别的裂隙。
图2-4-1 用径向平面和柱面划分单元体的参数
根据计算结果，可以预测爆破块度大小的分布，和不同级别块度在总爆破量中所占的比例。但这种计算是相当复杂的，只有借助于电子计算机才能完成。
影响岩石破碎度的一个重要参数是单位耗药量，在实际工作中一般通过试验先确定出破碎度与单度耗药量之间的关系，然后按要求达到的破碎度确定单位耗药量，作为计算其它爆破参数的依据；单位耗药量通常根据经验资料和有关手册选取，并根据试验进行修正。
经验表明，在一定范围内提高单位耗药量，可以减小加权平均的爆破块度（或增大破碎度），但存在有使平均爆破块度达最小的单位耗药量，超过该值后，块度反而增大，多余的药量只能用来增大岩块的抛掷速度。
当要求的爆破块度一定时，随着自由面个数的增多，单位耗药量将减少（见表2-4-1）。
给出单位耗药量后，可按下述方法计算装药的最小抵抗线。设每米炮孔装药量为q L：q L=πr c2ψρ0（2-4-8）式中，r c—装药半径；
ψ—每米炮孔的装药长度系数，简称装药系数，即炮孔内装药长度与炮眼长度的比值；
ρ0—炸药密度。
若装药间距为a，邻近系数为m，则每米炮孔承担爆破的岩石体积为：
V=aW=mW2（2-4-9）按单位耗药量计算，每米炮孔装药量应为：
q L=qV=qmW2 （2-4-10）由（2-4-8）和（2-4-10）式解出最小抵抗线：
W=r c（πψρ0/mq）1/2（2-4-11）
2.5 岩土爆破抛掷作用原理
2.5.1 爆破抛掷现象
为研究爆破抛掷规律，曾用高速摄影机（约300幅/sec左右）记录大量爆破工程实爆现象。综合分析许多影片资料后得出：装药在土石中起爆后，爆破作用的发展过程大致分为五个阶段（见图2-5-1）。
2.5.1.1 未动段
由装药起爆（时间为0）到t0，影片画面未出现鼓包。这段时间实际上是破碎漏斗的形成过程。由于应力波的作用，在土石中形成压缩圈、径向裂隙、环向裂隙等，导致漏斗内介质破碎，介质间的内聚力、粘着力均下降。这段时间间隔t0只和最小抵抗线W有关，大体上可用t0≈2W(ms-m)来计算。
2.5.1.2 加速段
要继续膨胀，漏斗内已碎裂的介
质在高压气体作用下加速运动。
加速度的大小取决于压缩圈空腔
内部高温高压气体的物理状态和
介质间的“联系力”（包括介质残
余的内聚力、粘着力、内摩擦阻
力等）、重力。此时影片画面上出
现鼓包，并不断向外膨张升起，
随着鼓包的向外运动，空腔扩大，
气体压力减少。与此同时，漏斗
内的介质间联系力由于岩体在上
升过程中进一步受到破坏，联系
图2-5-1 土石爆破抛掷发展过程
力也随之减小，故可出现“等加
速”过程。即图中t0～t1时间间隔。
2.5.1.3 等速段
随着鼓包的上升，空腔形状发生变化，漏斗内的岩体受力情况也发生变化，最小抵抗线方向的岩体被拉薄，气体沿径向裂隙像“气刃”似的进一步破坏岩体，造成大的充气裂缝并可相互贯通，使部分岩体和气体混成一体。此时气球压力与阻力相等。气球向最小抵抗线方向等速膨胀，直至鼓包破裂，介质获得抛掷速度。即图中t1～t2时间间隔。
2.5.1.4 减速段
鼓包在减速阶段轮廓开始模糊，数据往往不太准确。但由某些工程资料仍可看出减速段的运动不同于在自由重力场中的弹道运动，其减速度小于g。在减速段由于“气刃”发展到表面，首先是在最小抵抗线方向形成“贯通”的气石流，鼓包破裂，很快形成一个喇叭口，将大量土石碎块卷入气石流中一起抛出，故抛体的运动就是这种气石流的运动。在气石流运动过程中，气体静压不会立刻降到1个大气压，气体动压继续推动并卷入土石，故气石流中的土石运动形态是紊乱的，在加强抛掷爆破中肉眼即可看到许多“飞石”。但从总体看，大部分土石还是朝着W方向运动的。在减速段t2～t3时间间隔内，土石上升速度渐减，直至停止
上升（速度为0）。
2.5.1.5 回落段
表2-5-1注： （1）、试验I ：流层状辉长岩中进行，装药起爆至地动40ms （t 0）。 （2）、试验II ：强风化辉长岩中进行，装药起爆至地动30ms （t 0）。 （3）、试验III ：流层状辉长岩中进行，装药起爆至地动50ms （t 0）。
这时土石开始回落。先是漏斗边缘的土石由于被卷入气石流较晚，抛的较近，回落最早。抛体的其余部分由于气石流和未动介质间存在着作用力，故其运动状态也是紊乱的，将根据其各自情况先后回落，最终形成爆破可见漏斗，即图中t3以后的时间所产生的情况。 表（2-5-1）列出某次土石爆破高速摄影资料记录。
2.5.2 抛掷作用分析
爆破漏斗内的岩石破碎后，依靠爆炸气体剩余能量膨胀作功，使破碎的岩块获得动能，并自爆破地点抛出一定距离，其运动轨迹（图2-5-2），可用如下弹道方程描述：
)1(22
002
20
2x v K COS v gx xtg y +-=α
α ，
式中，y ，x ——弹道曲线的流动纵坐标和横坐标； v 0——破碎岩块运动的初速度；
α——初速V 0与水平轴0x K 0——考虑弹道系数和空气中岩块运动的其它条件的经验系数。
破碎岩块沿弹道曲线运动的平均速度为：
2
2
02
0sin 2t g gtV V V m +-=α （2-5-3式中，t —飞行时间。
岩块沿弹道曲线运动的动能为：
2
2
m K MV E = （2-5-4其中M 为运动部分的质量： K g
V M ln γ= （2-5-5） 式中，V —破碎岩石的体积； γ—岩石容重； K —岩石的膨胀系数。
在飞行过程中，岩块克服空气
阻力所消耗的能量为：E C =FL ， （2-5-6） 式中，F —在空气冲运动的阻力：
261036.2m i
y
VV d iH F -?= （2-5-7）
1—破碎能与动能总和；2—破碎能；
i —考虑岩块形状的系数，一般为1～1.22； H y —空气密度的函数，一般为0.98～1.0； d i —加权平均的爆破块度的线性尺寸； L —弹道曲线的长度：
)]212ln()21(2[22
22222222y
X y X y X y X X y L ++++=
y —岩块沿水平方向的飞出半径； x —岩块升起高度。
消耗在抛掷上的总能量E t 为：
C K t E E E +=
应用以上各关系式，得：
)sin 2()]212ln()21(2[1036.22ln 2202
02
2
2222222
2
6t g gtV V y
X y X y X y X X y d iH g K V E i y t +-??
?????
???++++?+=-αγ（2-5-8）
显然，用于破碎上的能量越少，消耗在抛掷上的能量就越多（图2-5-3）。当岩块在抛掷过程中发生相互碰撞，或碰撞到固定障碍物（例如巷道壁面）时，部分动能可以转化为破碎功，使岩块再次破碎。在通常爆破条件下，这种破碎形式不明显，确定爆破块度时可不予考虑，但在特殊爆破条件下，例如微差爆破，则须考虑抛掷过程中的动力破碎作用。
2.6 利文斯顿（Livingston C.W.）爆破漏斗理论
2.6.1 利文斯顿理论要点
利文斯顿爆破漏斗理论是以能量平衡为准则，以爆破漏斗试验为依据，阐述岩石在不同装药量、不同埋置深度等条件下的爆炸能量分配、爆破漏斗规律及其相互关系的一种爆破理论。该理论由利文斯顿于1956年所提出。他认为炸药在岩体内爆破时，传给岩石能量的多少和速度的快慢，取决于岩石性质、炸药性能、药包重量、炸药埋放位置的深度和起爆方式等因素。在岩石性质一定条件下，爆破能量的多少取决于炸药重量的多少，爆炸能量的释放速度与炸药起爆的速度密切相关。假设有一定重量的炸药埋于地表下某一深处爆炸，它所释放的绝大部分能量被岩石所吸收。当岩石所吸收的能理达到饱和状态时，岩体表面开始产生位移、隆起、破坏，以至抛掷出去。如果没达到饱和状态，岩石只呈弹性变形，不被破坏。也就是说，在炸药量一定的条件下，如果将药包逐渐向地表移动并靠近地表爆炸时，传给岩石的能量比率将逐渐降低，而传给空气的能量比率则逐渐增高。 2.6.1.1 四种破坏形态的划分
利文斯顿根据爆破能量作用效果的不同，将岩石爆破时的变形和破坏形态分为以下四种类型：
（1）、弹性变形 地表下埋置很深的药包的爆破，是爆破的内部作用，爆破时地表岩石不会遭受破坏，爆炸能量完全消耗于药包附近药室壁的压缩（粉碎）和震动区的弹性变形。
如令药量不变，则当药包埋置深度减小到某一临界值时，地表岩石开始发生明显破坏。脆性岩石将片落，塑性岩石将“隆起”。这个药包埋置深度的临界值称为“临界深度”，并以下式表示： m Q E H b L ,3= （2-6-1）
式中，H L —药包为Q 时的临界深度，即爆破破坏刚好由内部爆破作用转为松动爆破作用的最大埋置深度，它表征为岩石表面开始破坏的临界值，亦即岩石不破坏而只呈弹性变形的上限值；
Q —炸药量，kg ；
E b —岩石变形能系数，m/kg 1/3。
利文斯顿认为，E b 的意义为在一定的装药量Q 条件下，岩石表面开始破裂时岩石可能吸收的最大爆破能量。爆破能量低于此值时，岩石表面只产生弹性变形而无明显破坏；超过此能量限度，则岩石表面将由弹性变形转化为破裂。很明显，E b 的大小也是衡量岩石爆破性难易程度的一个指标。
如果岩石和炸药的性质固定不变，则Q 值大时H L 值也大，Q 值小时H L 值也小。H L 值同Q 1/3值之比保持一个固定不变的常数，这个常数就是应变能系数E b 。相反，当岩石性质不同时，E b 也有不同的值。加拿大工业有限公司（CIL ）在一个铁矿的实测值表明，几种不同岩石（矿石）的应变能系数值从4.875到10.875m/kg 1/3。如换用不同的炸药，则应变能系数也随之改变。
（2）、冲击破坏（破碎） 如果药包重量不变，埋置深度从临界深度值再进一步减小，则因抵抗线减小，地表岩石的“片落”现象更加显著，爆破漏斗体积增大。当药包埋置深度减小到某一界限值时，爆破漏斗体积达到最大值。这时的埋置深度就是冲击破坏状态的上限，称为最佳深度H 0，此时，爆破能量有效利用率为最大。
药包埋置深度与临界深度之比称为“深度比”，并以Δ表示，即Δ=H/H L ，药包埋置深度H 则可写为： m Q E H b ,3?= （2-6-2）
利文斯顿称此公式（式2-6-2）为一般方程。
当药包埋置深度为最佳深度H 0（m ）时，Δ0=H 0/H L 称为最佳深度比，则最佳深度为： m Q E H b ,300???= （2-6-3） 通过爆破漏斗试验求出E b 值及Δ0的值，则当现场所用药量Q 值为已知时，可以利用上式求出最适宜深度H 0，以此作为最小抵抗线进行爆破即可获得最佳爆破效果。
Δ0值随岩石性质的不同而差异很大。一致在脆性岩石中Δ0值较小，约为0.5～0.55；在塑性岩石中Δ0值较大，约为0.9～0.95。
（3）、碎化破坏（抛掷） 如果药包重量继续保持不变，药包埋置深度从最适宜深度继续减小，则地表岩石中生成的爆破漏斗体积也减小而岩石碎块的块度更细碎，岩块抛掷距离、空气冲击波和响声更大。当药包埋置深度继续减小到某一定值时，传播给大气的爆炸能开始超过岩石吸收的爆炸能。这个埋置深度称为转折深度（H g ）。
岩石呈碎化破坏状态的下限为最佳深度，上限为转折深度。在此范围内的爆破都会有或大或小的漏斗生成。
（4）、空气中爆炸 如药包重量继续保持不变，而药包埋置深度从转折深度值继续减小，则岩石破碎加剧，岩块抛移更远，声响更大，爆炸能量传给大气的比率更高，而被岩石吸收
(完整版)第六章爆破基础知识
第六章爆破基础知识 第一节爆破原理 一、炸药及爆炸的一般特征 1、炸药及其主要特征 炸药是在外界能量作用下，自身进行高速的化学反应，同时产生大量的高温高压气体和热量。炸药的主要特征是：（1）具有相对稳定性和化学爆炸性。 （2）在微小的体积中蕴藏有大量能量。 （3）能够依靠自身的氧化实现爆炸反应。 2、炸药爆炸及其三要素 （1）反应过程中能放出大量的热。放出大量的热是化学爆炸进行所必须具备的首要条件。 （2）炸药反应速度快。反应速度快是是形成爆炸的必须条件，也是爆炸反应的特点之一。 （3）能生成大量的气体立物。炸药爆炸后生成大量的气体，如二氧化碳、氧气和水蒸气，还产生一些有毒气体如一氧化碳和氮的氧化物。这些气体在膨胀过程中，能对周围介质发生破坏，把炸药的能量转换为机械能。
总之，炸药爆炸必须同时具备三个要素，三者又是相互相系的。所以，高温、高压高速是炸药爆炸的重要特点。 二、炸药爆轰理论基础知识 （一）炸药的起爆和感度 1、炸药的起爆 炸药在未受外界能量作用时，处于相对稳定状态。利用炸药进行爆破作业时，必须由外界给予足够的能量，使炸药的局部活化，失去平衡，发生爆炸反应，使炸药局部失去相对稳定状态到开始发生爆炸反应的过程称为起爆。 井下爆破工程常用的起爆能有爆炸能和热能。 2、炸药的感度 炸药材料在在外界能量作用下，引起炸药爆炸的难易程度称为感应度。炸药的感应的必须适中，以6号和8号雷管能够起爆为宜。 （二）炸药的殉爆 炸药（主爆药）爆轰时引起与相隔一定距离的另一炸药（受爆药）爆轰的现象称为殉爆。 主爆药与受爆药之间发生殉爆的概率为100%的最大距离，称为殉爆距离。对一定量的炸药来说，殉爆距离越大，表明爆感度越
爆破
1）工业炸药基本要求：1、具有足够的爆炸能量2、具有合适的感度，保证使用、运输、搬运等环节的安全，并能被8号雷管或其他引爆体直接引爆3、具有一定的化学安定性，在储存中不变质、老化、失效、甚至爆炸，具有一定的存储期4、爆炸生成的有毒气体少5、原材料来源广，成本低廉，便于生产加工。 2）铵梯炸药成分：1、硝酸铵作氧化剂2、梯恩梯作还原剂3、木粉起疏松作用，可以阻止硝酸铵颗粒之间的粘结4、石蜡作防潮剂 3）乳化炸药(油包水型结构)主要成分：1、氧化剂水溶液2、燃料油3、乳化剂4、敏化剂5，稳定剂6，高热剂 4）最大安全电流：给电雷管通以恒定直流电，5min内不致引爆雷管的电流最大值，叫做最大安全电流，又称工作电流。 5）最小发火电流：给电雷管通以恒定的直流电，能准确地引爆雷管的最小电流值，称为电雷管的最小发火电流，一般不大于0.7A。 6）电雷管的反应时间：电雷管从通入最低准爆电流开始到引火头点燃的这一时间，称为电雷管的点燃时间tB，从引火头点燃开始到雷管爆炸的这一时间，称为传导时间θB,tB与θB 之和称为电雷管的反应时间。 7）电力起爆法优点：1、在准备到整个施工过程中，从挑选雷管到连接起爆网路等所有工序，都能用仪表进行检查；并能按设计计算数据，即使发现施工和网路连接中的质量和错误，从而保证了爆破的可靠性和准确性。2、能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作在安全条件下顺利进行。3、能准确地控制起爆时间和药包群之间的爆炸顺序，因而可保证良好的爆破效果。4、可同时起爆大量雷管等。 电力起爆法缺点：1、普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。所以，在有杂散电流的地点或露天爆破遇有雷电时，危险性较大，此时应避免使用普通电雷管。2、电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。3、电爆网路的设计计算，敷设和连接要求较高，操作人员必须要有一定的技术水平。4、需要可靠的电源和必要的仪表设备等。 8）导爆管起爆法优点：操作简单轻便，使用安全、准确、可靠；能抗杂散电流、静电和雷电；原料是塑料，金属和棉纱的用量少；导爆管运输安全。缺点：不能用仪表检测网路连接质量；爆炸时产生冲击波，不适用于有瓦斯与矿尘爆炸危险的矿山。 1）爆炸：爆炸是物质系统一种极迅速的物理或化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围介质做功，是之发生巨大的破坏效应，并伴随有强烈的发光和声响。分为，物理爆炸，化学爆炸，核爆炸 2）炸药：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，并显示爆炸效应的化合物或混合物。炸药是主要由碳、氢、氮、氧四种元素组成的化合物或混合物。 炸药特点：平常条件下，炸药是比较安定的物质，但一旦外界给予足够的活化能，使炸药内各种分子的运动速度和相互碰撞力增加，是之发生迅速的化学反应，就会丧失安定性，引起炸药爆炸。需要指出，炸药爆炸通常是从局部分子被活化、分解开始的，其反应热又使周围炸药分子被活化、分解，如此循环下去，直至全部炸药反应完毕。 3）爆炸三要素：反应的放热性、生成气体产物（必须借助气体介质才能转化为机械功）、化学反应和传播的高速性（由冲击波所激起） 4）炸药化学变化形式：1、缓慢分解（特点：炸药内个点温度相同；在全部炸药内反应同时进行，没有集中的反应区；分解时，既可以吸热，也可以放热，决定于炸药类型和环境温度）2、燃烧（特点：炸药的燃烧过程只是在炸药的局部区域（即反应区）内进行并在炸药内一层层地传播。）3、爆轰（特点：是借助于冲击波对炸药一层层的强烈
隧道光面爆破和预裂爆破的原理
隧道光面爆破和预裂爆破的原理 一、爆破原理 1、光面爆破作用原理：光面爆破的破岩机理十分复杂，目前仍在探索中。尽管在理论上还很成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为炸药起爆时，对岩体产生两种效应，主要是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，产生应力波德叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀令裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 2、预裂爆破作原理：主要指预裂爆破成缝机理。为了保证预裂爆破成功，首要的条件是不压坏预裂孔壁，其次是沿预孔连线方向成缝。当炸药爆炸后，产生的冲击压力和高压气体的作用，将会使孔壁产生剧烈破坏。要想不压坏孔壁必须采用不偶令装药法，即药包直径小于钻孔直径。试验发现，当药包与孔壁之间存在空气间隙时，由于空气的缓冲作用，使孔壁所受压力大大降低。试验得出，当不偶令系数M=2.5时，作用在炮孔内壁的最大切向应力只相当于不偶令系数为1时的大约1/16。因此，完全有可能利用现有的常用炸药，用不偶令装药来降低孔壁压力，把几万个大气压降到每平方厘米只有几千或几百会斤的压力值。当降低的压力值小于或极接近于岩石的极限抗压强度时，便可使孔壁不受爆破压缩破坏或者只受少量的振动。在利用不偶令装药保证孔壁不受破坏的前提下，第二个条件就是怎样保证在预定的方向成缝。实践经验证明，只需要调整相邻炮孔的距离或孔内装药量便可达到成缝的目的。 二、技术措施 1、光面爆破的主要技术措施如下： （1）根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 （2）严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼大均匀分布。 （3）周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现客气间隔装药。 （4）采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 （5）边孔直径小于等于50mm。 2、预裂爆破主要措施如下： （1）炮孔直径一般为50-200mm，对深孔宜采用较大的直径。
工程爆破基础知识
爆破理论基础知识 第一节 爆破的概念与分类 一、爆破的概念 爆破是炸药爆炸作用于周围介质的结果。埋在介质的炸药引爆后，在极短的时间，由固态转变为气态，体积增加数百倍至几千倍，伴随产生极大的压力和冲击力，同时还产生很高的温度，使周围介质受到各种不同程度的破坏，称为爆破。 二、爆破的常用术语 1. 爆破作用圈 当具有一定质量的球形药包在无限均质介质部爆炸时，在爆炸作用下，距离药包中心不同区域的介质，由于受到的作用力有所不同，因而产生不同程度的破坏或振动现象。整个被影响的围就叫做爆破作用圈。这种现象随着与药包中心间的距离增大而逐渐消失，按对介质作用不同可分为四个作用圈。 (1)压缩圈 图1-1中R 1表示压缩圈半径，在这个作用圈围，介质直接承受了药包爆炸而产生的极其巨大的作用力，因而如果介质是可塑性的土壤，便会遭到压缩形成孔腔；如果是坚硬的脆性岩石便会被粉碎。所以把R 1这个球形地带叫做压缩圈或破碎圈。 (2)抛掷圈 围绕在压缩圈围以外至R 2的地带，其受到的爆破作用力虽较压缩圈围小，但介质原有的结构受到破坏，分裂成为各种尺寸和形状 的碎块，而且爆破作用力尚有余力足以使这些碎块获得能量。如果 这个地带的某一部份处在临空的自由面条件下，破坏了的介质碎块 便会产生抛掷现象，因而叫做抛掷圈。 (3)松动圈 松动圈又称破坏圈。在抛掷圈以外至R 3的地带，爆破的作用力更弱，除了能使介质结构受到不同程度的破坏外，没有余力可以使破坏了的碎块产生抛掷运动，因而叫做破坏圈。工程上为了实用起见，一般还把这个地带被破碎成为独立碎块的一部分叫做松动圈，而把只是形成裂缝、互相间仍然连成整块的一部分叫做裂缝圈或破裂圈。 (4)震动圈 在破坏圈围从外，微弱的爆破作用力甚至不能使介质产生破坏。这时介质只能在应力波的作用下，产生振动现象，这就是图1—1中R 4所包括的地带，通常叫做震动圈。震动圈以外爆破作用的能量就完全消失了。 2、爆破漏斗 在有限介质中爆破，当药包埋设较浅，爆破后将形成以药包中心为顶点的倒圆锥型爆破坑，称之为爆破漏斗。爆破漏斗的形状多种多样，随着岩土性质、炸药的品种性能和药包大小及药包埋置深度等不同而变化。 3. 最小抵抗线 由药包中心至自由面的最短距离。如图1-2中的W 。 4. 爆破漏斗半径 即在介质自由面上的爆破漏斗半径。如图1-2中的r 。若r ＝W ，则r 为标准抛掷漏斗半径。 5. 爆破作用指数 指爆破漏斗半径r 与最小抵抗线W 的比值。即： 图1－1 爆破影响范围示意图
爆破工程-知识点知识讲解
●爆破工程特点：对安全的高度重视和对爆破作业人员的素质有较高的要求。 ●爆破方法：（1）按药包形状：集中、平面、延长药包法，异性药包。 （2）按装药方式和装药空间形状不同：药室、药壶、炮孔、裸露药包法。 （3）按爆破技术：定向，预裂、光面，微差爆破；其他特殊条件下爆破技术。 ●浅孔：孔径＜50mm，孔深≥3~5m ●深孔：孔径≥80mm，孔深＞12~15mm ●钻孔方法：冲击式、旋转式、旋转冲击式、滚压式。 ●潜孔钻机：工作方式属于风动冲击式凿岩，穿孔过程中风动冲击器跟钻头一起潜入孔内。 ●潜孔钻机优点：（1）其冲击器活塞直接撞击在钻头上，能量损失少，穿孔速度受孔深影 响少，因此能穿凿出直径较大和较深的炮孔。（2）冲击器潜入孔内工作，噪声小。（3）冲击器排出的飞起可用来排碴，节省动力。（4）冲击力传递简单，钻杆使用寿命长。 （5）与牙轮钻机相比，钻孔结果好，购置费用低。 ●潜孔钻机缺点：（1）冲击器的气缸直径受钻孔直径限制，孔径愈小，穿孔速度愈低。（2） 当孔径在200mm以上时，穿孔速度没有牙轮款，而动力消耗更多。 ●工业炸药：指用于矿山、铁道、水利、建材等部门的民用炸药。 ●工业炸药的基本要求：（1）有足够的爆炸能量。（2）有合适的感度。（3）有一定的 化学安定性。（4）爆炸生成的有毒气体少。（5）原料来源广，成本低廉，便于生产。 ●工业炸药分类：（1）按主要化学成分：硝胺类、硝化甘油类、芳香族硝基化合物类炸药， 液氧炸药。（2）按使用条件：准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有瓦斯和矿尘爆炸危险的矿山；准许在（同上），但不包括（同上）；只准许在露天爆破工程中使用的炸药。 ●起爆药：雷汞（不铝），氮化铅（二氧化碳湿不铜），二硝基重氮酚（常用）。 ●单质炸药（加强药）：梯恩梯（TNT），黑索金（RDX），泰安（PETN）。 ●混合炸药：（1）铵梯炸药：岩石、露天、煤矿、高威力硝铵炸药。（2）铵油炸药。（3） 铵松蜡炸药。（4）含水炸药：浆状、水胶、乳化炸药。（5）煤矿许用炸药：粉状硝酸铵类、许用含水、离子交换、被筒炸药。 ●起爆器材：雷管、导火索、导爆索、导爆管、继爆管、起爆药柱。 ●电雷管：瞬发、秒延期、毫秒延期、抗杂散电流、安全电雷管，无起爆药雷管。 ●电雷管性能参数：电雷管全电阻，最大安全电流，最小发火电流，6ms发火电流，100ms 发火电流，电雷管的反应时间，发火冲能。 ●电雷管全电阻：每发电雷管的桥丝电阻和脚丝电阻之和。 ●导火索检验：外观检查、喷火强度试验、耐水性能试验、燃速测定。 ●导爆索：药芯白色，表面鲜红色，以黑索金或泰安做药芯，以棉麻线做覆盖材料的传递 爆轰波的一种索状起爆器材。 ●导爆管性能：起爆感度，传爆速度，传爆性能，耐火性能，抗冲击性能，抗水性能，抗 电性能，破坏性能，强度性能。 ●起爆方法：电力、导火索、导爆索、导爆管起爆法。 ●电力起爆法：利用电雷管通电后起爆产生的爆炸能引起爆炸炸药的方法。优点：（1） 在整个施工过程中，都能用仪表进行检查，并能按设计计算数据，及时发现施工中的质量和错误，保证了爆破的准确性和可靠性。（2）能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作安全顺利进行。（3）能准确控制起爆时间和爆炸顺序，因而保证良好爆破效果。（4）可同时起爆大量雷管等。 缺点：（1）普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。（2）电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。（3）电爆网络的设计计算、敷设和连接要求较高。（4）需要可靠的电源和必要的仪表设备等。
爆破安全基础知识资料
爆破安全基础知识 课题：爆破器材 教学目的：1、使新工人了解掌握爆破器材； 2、使新工人掌握煤矿炸药的正确使用。 教学重点：使新工人了解爆破器材并掌握煤矿炸药的正确使用。 教学难点：使新工人掌握煤矿炸药的正确使用 教学过程： 我国煤炭生产还虽然机械化程度有了很大的提高，但由于地质条件等限制，煤矿生产还离不了炸药爆破。因此，要从事煤矿井下生产，必须了解和学习有关炸药和爆破的知识。 一、爆破器材 煤矿井下生产所用的爆破器材主要包括矿用炸药、雷管、发爆器等。（一）矿用炸药 把适合于矿山工程使用的炸药叫矿用炸药。 1、炸药的概念 能进行化学爆破的物质叫炸药。炸药爆炸具有三个基本要素： （1）爆破反应速度快，约为1500～8500m/s,铵梯炸药爆炸反应时间仅为十万分之三秒。 （2）爆炸反应过程中能发出大量热，一般工业炸药为262.6×104～627×104J/kg，铵梯爆炸的热量约为420×104J/kg。 （3）爆炸反应能生产大量气体，约为700～1000L/kg，铵梯炸药为850～920L/kg。
2、常用的几种矿用炸药 （1）铵梯炸药 它是由硝酸铵、梯恩梯、木粉、沥青和石蜡、食盐等材料配制成的混合炸药。分为石铵梯号炸药和煤矿铵梯炸药两类。 岩石铵梯炸药有1号、2号、2号抗水、3号抗水和4号抗水型五个品种。这类炸药贮存保证期为六个月，只用于无瓦斯的岩层中爆破。煤矿铵梯炸药有2号、2号抗水型，为一级安全；3号、3号抗水型，为二级安全。贮存保证期为四个月。 铵梯炸药保存过期的、硬化揉不松的、水分超过0.5%的都禁止使用。 （2）水胶炸药和乳化炸药 它们同属含水炸药，因其成分中含有水而得名。这类炸药有明显优点：威力大，密度高，抗水性强，爆炸后烟中有毒有害气体少，爆轰感度高，传爆性能稳定，加工易，成本低，制造、运输、贮存和使用安全。因此这种炸药成为煤矿大力推广使用的炸药品种。它也是由多种成分的混合炸药。其品种有一、二、三级煤矿水胶炸药和二、三、四级煤矿乳化炸药。还有用于岩石中和深孔、光面爆破的水胶和乳化炸药品种。 （3）被筒炸药 由2号煤矿炸药为药芯，外包食盐被筒层的高安全度煤矿炸药。只用于爆破溜煤眼或煤仓堵塞。 （4）离子交换炸药
隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么
隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么？应当采取的主要措施有哪些？两者有何区别？答：1.光面爆破作用原理：光面爆破的破岩机理十分复杂，目前仍在探索中。尽管在理论上还很成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为炸药起爆时，对岩体产生两种效应，主要是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，产生应力波德叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀令裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 预裂爆破作原理：主要指预裂爆破成缝机理。为了保证预裂爆破成功，首要的条件是不压坏预裂孔壁，其次是沿预孔连线方向成缝。当炸药爆炸后，产生的冲击压力和高压气体的作用，将会使孔壁产生剧烈破坏。要想不压坏孔壁必须采用不偶令装药法，即药包直径小于钻孔直径。试验发现，当药包与孔壁之间存在空气间隙时，由于空气的缓冲作用，使孔壁所受压力大大降低。试验得出，当不偶令系数M=2.5时，作用在炮孔内壁的最大切向应力只相当于不偶令系数为1时的大约1/16。因此，完全有可能利用现有的常用炸药，用不偶令装药来降低孔壁压力，把几万个大气压降到每平方厘米只有几千或几百会斤的压力值。当降低的压力值小于或极接近于岩石的极限抗压强度时，便可使孔壁不受爆破压缩破坏或者只受少量的振动。在利用不偶令装药保证孔壁不受破坏的前提下，第二个条件就是怎样保证在预定的方向成缝。实践经验证明，只需要调整相邻炮孔的距离或孔内装药量便可达到成缝的目的。 2.光面爆破的主要技术措施如下： （1）.根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 （2）.严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼大均匀分布。 （3）.周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现客气间隔装药。 （4）.采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 （5）.边孔直径小于等于50mm。 预裂爆破主要措施如下： （1）炮孔直径一般为50-200mm，对深孔宜采用较大的直径。 （2）炮孔间距宜为孔径的8-12倍，坚硬岩石取小值。 （3）.不耦令系数(炮孔直径d与药卷直径d的比值)建议取2-4，坚硬岩石取小值。 （4）.线装药密度一般取250-400g/m。 （5）.药包结构形式，目前较多的是将药卷分散绑扎在传爆线上。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大，底部药包应加强，约为线装药密度的2-5倍。 （6）.装药时距孔口1m左右的深度内不要装药，可用粗砂填塞段过短，容易形成 漏头过长则不能出现裂缝。 3两者有区别： 1.概念方面区别：光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形式一个平整的开挖；预裂爆破是先起爆布置在设计轮廓线上的预裂破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏。 2.起爆方法的区别：由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏，为了保证周边孔准爆，对光面爆破孔采用高段延期雷管与导爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区爆孔组成同一网络起爆，则预裂孔应超前第一排爆孔75-100ms起爆。 3.主要技术措施要求的区别：（见第二问光面爆破和预裂爆破的主要措施）。
深孔预裂爆破法爆破机理
深孔预裂爆破法的爆炸机理及在浅煤层控制顶板冒 落中的应用 关键字：浅裂缝深孔预裂爆破法控制顶板冒落Ls-dyna3d 房式采煤法采空区 摘要：在神东采煤区的浅煤层开采中，因为主要顶板厚度大，抗拉强度高而且具有一些小的上覆荷载，导致了大区域的频繁的顶板来压。因此，这就发生了诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等事故。控制顶板冒落的深孔预裂爆破技术是一种防止大范围顶板来压事故的合适方法，能广泛应用于采矿中并且它在原位试验中表现良好。根据浅煤层的区域条件，本篇论文采用圆柱孔扩张理论来计算三个爆生区——粉碎区、破裂区、弹性震动区；运用Ls-dyna3d软件建立一个展示高能爆破压力波影响下岩石压力和破碎变形变化情况的深孔预裂爆破模型。模型的模拟结果揭示了控制顶板冒落的爆破机理并且能最优化爆破参数。神东矿区应用预裂爆破技术后的现场观测表明，第一次顶板来压长度为17.4米，既没有发生液压支柱的铁结合现象，采煤工作面的形成中也没有产生大的顶板沉降，这表明深孔预裂法在控制顶板冒落中的应用达到了预期效果。 1.引言 浅煤层广泛分布在中国西北地区的神东矿区。神东矿区的浅煤层有三个特征：浅的埋藏深度、薄的基岩、厚大松散的上覆层；因此它的岩层结构和地压表现相对其他普通煤层来说具有一些特殊性[1~3]。由于厚度大，抗拉强度高和低的上覆荷载，长壁面的第一次顶板来压相当猛烈。来压的区域长度大多数情况下大于35米。因此，顶板来压时容易发生诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等各种各样的事故。上述现象给浅煤层采矿的安全性带来了很大的威胁，所以我们必须采取有效的措施来避免这些灾难[4~8]。 改变顶板岩体的力学条件来弱化其强度是防止顶板来压的最主要的措施。目前，最主要的控制方法是深孔爆破、对软岩注水和充填采空区[9,10]。许多报道已经证明深孔爆破技术是放顶的有效措施并且已经在中国的矿山中取得了广泛的应用[11]。实验室中的数值模拟和物理模拟已经能够优化爆破钻孔深度和放顶长度并且已经取得了一些显著的成果[6,8]。但是到目前为止，控制顶板冒落的深孔爆破机理，特别是对采空区下的浅煤层来说，还有待于系统的研究。结合神东矿区浅煤层的地质条件，本论文运用理论分析和Ls-dyna3d软件的数值模拟来揭
爆破基础知识
爆破基础知识 第一节爆破基本理论 目前，利用爆破方法来采掘煤炭、破碎岩石仍然是煤矿生产的主要手段。由于爆破材料是爆炸危险品，若管理和使用不当，容易发生爆炸事故。据不完全统计，全国煤矿发生的重大瓦斯、煤尘爆炸事故中，由于爆破方面的原因引起的占37% .居第一位;由于炮眼布置不合理、装药量过大原因引起的冒顶事故占顶板事故的30%以上;由于爆破作业操作不慎或违反《规程》规定，造成雷管、炸药爆炸或放炮崩人等事故时有发生。因此，提高爆破材料使用和管理人员的安全思想素质，加强爆破材料和爆破作业的安全管理，提高放 炮事故分析与预防的能力，减少事故的发生，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。 一、爆破材料安全管理 为了确保安全，爆破材料管理人员要特别注意爆破材料的贮存、运输和保管工作，防止爆破材料变质、自爆或被盗窃而导致事故，并且为爆破材料的收发工作创造便利和安全条件。 (一)爆破材料的贮存 爆破材料要贮存在爆破材料库内，爆破材料库分为矿区总库、地面分库和井下爆破材料库。爆破材料库的修建要保证本身及周围建筑物的安全，并且要遵守国家颁布的有关安全的各项规定。地面爆破材料库的建筑结构和安全设施可参考国家标准GB]-89-85 ?民用爆破器材工厂安全设计规范》中的有关规定，井下爆破材料库的布置必须符合《规程》的规定。 矿区总库的总容量z炸药不得超过由该库所供应的矿井2个月的计划需要量;雷管的总容量不得超过6个月的计划需要量。地面分库的总容量:炸药不得超过75t;雷管不得超过75万发;各种爆破材料的数量，还不得超过由该库所供应的矿井3个月的计划需要量。井下爆破材料库的最大贮存量，不得超过该矿井3d的炸药需要量和10d的电雷管需要量。井下爆破材料库还应满足以下安全管理的要求: （1)硐室式爆破材料库中，每个硐室贮存炸药量不得超过2t，电雷管不得超过10d的需要量，)硐室距行人巷道的直线距离不得小于25m。 (2)壁槽式爆破材料库，每个壁槽贮存炸药量不得超过400kg，电雷管不得超过2d的需要量，壁槽距行人巷道的直线距离不得小于20m。 (3)为确保安全，井下爆破材料库的发放硐室必须设在有独立风流的专用巷道内，距使用的巷道垂直距离不小于25m。发放硐室爆破材料的贮存量不得超过Id的供应量，炸药量不得超过400 kg。 (4)井下爆破材料库必须采用矿用防爆型(矿用增安型除外)的照明设备，照明线必须采用不延燃电缆，电压不得超过127V。贮存爆破材料的硐室和壁槽严禁装灯。 各种炸药能否贮存在同一库房内，需按下列规定分别确定: (1)雷管和导火索可以贮存在同一个库房。 (2)导火索、导爆索和硝胺类炸药可贮存在同一个库房。 (3)硝化甘油类炸药和导火索不准贮存在同一库房。 爆破材料库保管员要经常检查以下内容: (1)库房内的温度、湿度是否符合规定。 (2)爆破材料是否受湿、受热或分解变质。 (3)经常检查门、窗、锁是否完好。 (4)消防设备是否齐全和有效。 (二)爆破材料的运输 爆破材料的运输包括地面运输到用户单位或爆破材料库，以及把爆破材料运输到爆破现场(包括井下运输)。地面运输爆破材料时，必须遵守《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》中的有关规定。在井上下运输时要符合《爆破安全规程》和《规程》的规定。 不同感度的爆破材料一般要分别运输，如果利用同一车辆运输，必须符合下列要求: (1)雷管和导火索可以一同运输。 (2)导火索、导爆索和硝铵类炸药可以一同运输。 (3)硝化甘油类炸药和导火索不准一同运输。 运输硝化甘油类炸药，要注意防冻的有关规定。己冻结或半冻结的硝化甘油类炸药禁止运输。 运输爆破材料的车辆，不准乘坐与运输爆破材料无关的人员，不准装运其它物品(包括汽车的备用燃料) ，也不准在人多的地方和交岔路口停留。 运输爆破材料的路线，必须取得当地公安部门的同意，运输途中不准随意改变路线。爆破材料的装卸要有专人负责，专人护送。爆破材料管理员负责技术安全工作，发现爆破材料的装运不符合规定时，要及时纠正或制止。 从地面向井下爆破材料库运送爆破材料时，应事先通知绞车司机和井口上、下的把钩工做好动输准备。在交接班、人员上、下井时间内不能向井下运送爆破材料。爆破材料不在地面建筑物内存放或暂存井口爆破材料装卸站。护送人员要乘罐笼护运炸药下井，必须组织专门人员对全区(队)放炮工、管库工进行爆破材料的管理、使用及"三大规程"执
爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究
爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究岩石的爆破理论包括两部分:一是爆炸应力波的动态作用,二是爆生气体的准静态作用。目前我们认为岩石的爆炸破岩是两者共同作用的结果,只是在不同的爆破参数和装药条件下两者各自的作用程度不同而已。 因此,在研究岩石爆破破岩机理时必须同时考虑到两者对岩石破碎的不同贡献,提高精细化控制爆破效果,深化爆破理论。基于上述考虑,本文单独分别对爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用进行试验研究,同时结合DLSM数值模拟,对动态裂纹的扩展过程进行分析。 课题的研究成果将为定向断裂控制爆破提供理论基础。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.基于NSCB测试方法,利用霍普金森杆试验系统,同时结合高速摄影、DLSM数值分析、SEM电镜扫描、P波波速测量等技术手段,研究了砂岩等几种典型岩石类材料的在常规及特殊状态下的动态断裂韧度,发现:岩石类材料的动态断裂韧度表现出明显的加载率依赖性,随着加载率的增大,岩石的动态断裂韧度呈逐渐增大的趋势。 试验中发现,相同加载率的条件下,花岗岩的断裂韧度最高,煤的断裂韧度最低,砂岩和泥岩较为接近,有机玻璃的断裂韧度低于3种岩石但高于煤。DLSM数值分析也得到与试验类似的结果,但加载面对测试结果有着重要的影响,理想的线性加载并不适用于岩石类材料动态断裂韧度测试研究,自由面加载和5mm面加载时的数值计算结果能够与试验较好的吻合。 同时,底端支座的约束条件也会对测试产生影响。高温处理后砂岩的断裂韧度测试中发现,在同一个热处理温度时,断裂韧度随加载率的变化成线性增加的趋势。
特别的,加载率较低时,各个热处理温度时的断裂韧度值较为接近,但加载率较高时,断裂韧度值则有较大差别,断裂韧度-加载率曲线的斜率随热处理温度的升高而减小。含层理煤的动态断裂韧度测试发现,随着节理倾角的增大,“动态断裂韧度”有减小的趋势,但并不是呈线性递减的关系。 天然的层理结构分布并不均匀,其赋存状态及其矿物构成不一,这些都会对测试结果带来影响。2.利用数字激光动态焦散线试验方法(DLDC),进行了不同装药结构切缝药包爆破试验,揭示切缝药包不耦合装药爆破爆生气体准静态作用机理,同时利用显式动力分析程序LS-DYNA模拟切缝药包爆炸以及初始裂纹形成的早期过程,并对不耦合系数与爆破损伤之间的关系进行了探讨。 不耦合系数对爆生裂纹扩展有显著的影响。不耦合系数α1为1.67时,主裂纹扩展长度和裂纹数目最佳。 爆炸应力波与爆生气体对裂纹的扩展产生了影响。不耦合装药使得应力波的幅值降低,爆生气体的准静态作用加强。 在以橡皮泥为介质的试验中,应力强度因子和速度的变化幅度较小。橡皮泥介质作为炸药爆炸产物与炮孔壁间的缓冲层,使得能量传递增加,应力波的作用时间延长,爆炸的作用范围加大。 次裂纹尖端的动态能量释放率数值整体上小于两条主裂纹。能量沿切缝药包壁的切缝方向优先释放,促使炮孔切缝方向的径向裂纹受到强烈的拉应力而快速扩展,从而抑制非切缝方向裂纹的扩展。 数值模拟的结果表明,空气不耦合装药时,在固体介质中产生的高强压应力超过其抗压强度时,就会在炮孔壁上形成粉碎区,其面积虽小,但耗能很大。为了避免粉碎区的形成,使爆炸产生的能量更多的用于切缝方向裂纹的扩展,从改善
工程爆破基本知识48页word
3 工程爆破基本知识 3．1 爆破对象与爆破效果的关系 3．1．1 爆破对象 3．1．1．1 爆破对象的概念 爆破对象就是指被爆体、被爆介质。具体来说，就是根据工程需要，利用炸药能量来达到工程目的的实施(目标物)对象。通常遇到最多的爆破对象是岩石，另外还有硬土、钢筋混凝土、(废)钢铁、炉渣、树根、冻土、冰块(层)、淤泥等。 由于爆破对象在内部结构构造、物理力学性质、可爆性等方面千差万别，同时爆破对象也因成因和所处位置的变化而差异很大，因此给爆破施工增加了难度。 3．1．1．2 岩石的物理力学特性 岩石是主要的爆破对象，因此必须了解和掌握岩石的物理力学特性。岩石按其成因可分为岩浆岩(常见的有花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、流纹岩、火山砾岩等)，沉积岩(常见的有石灰岩、砂岩、页岩、砾岩等)和变质岩(常见的有花岗片麻岩、大理岩、板岩、石英岩、千枚岩等)。岩石的主要物理力学特性包括岩石的密度、空隙率、含水率、风化程度、波阻抗、可爆性等，具体含义如下： ①密度。单位体积的岩石质量。 ②空隙率。岩石中空隙体积与岩石所占总体积之比。 ③含水率。岩石中水的含量与岩石颗粒质量之比。 ④岩石的风化程度。岩石在地质内应力和外应力作用下发生破坏、疏
松的程度。 ⑤岩石的波阻抗。岩石中纵波波速与岩石密度的乘积，它反映纵波传播的阻尼作用。 ⑥硬度。岩石抵抗工具侵入的能力。 ⑦岩石坚固性系数(常用普氏系数，通常用符号f来表示)。岩石抵抗外力挤压破坏的比例系数。 ⑧可爆性。岩石在爆炸能量作用下发生破碎的难易程度。 3．1．2 爆破效果 爆破效果就是实施爆破后，使被爆体(爆破对象)形成的破坏形态、块度、对周围环境影响的综合结果。评价一次爆破效果的好坏，主要是评价该爆破与实施前的预期是否相符。由于爆区周围环境的不同，对爆破对象的处理方法不同，对爆破效果的控制也不同。通常情况下，爆破效果的控制可归结为以下几方面： 3．1．2．1 爆破块度的控制 通过对爆破对象的了解，确定合理的孔网参数(或药包布置)、装药结构、起爆方式，实现预期的大块率、块度级配或块度大小与形状。 3．1．2．2 爆堆形态的控制 根据爆破对象的形态和条件，以合理的爆破设计，实现爆堆形态的堆积符合施工要求，如爆堆适宜装载，抛掷体堆积位置和抛掷体积大小得到控制。 3．1．2．3 爆破后果的控制 根据爆破对象的情况和工程要求，以合理的爆破设计方案，实现边坡
爆破基础知识
第二部分安全技术基础知识 第六章爆破基础知识 第一节爆破原理 一、炸药及爆炸的一般特征 1、炸药及其主要特征 炸药是在外界能量作用下，自身进行高速的化学反应，同时产生大量的高温高压气体和热量。 2、炸药爆炸及其三要素 （1）反应过程中能放出大量的热。放出大量的热是化学爆炸进行所必须具备的首要条件。 （2）炸药反应速度快。反应速度快是是形成爆炸的必须条件。 （3）能生成大量的气体立物。 总之，炸药爆炸必须同时具备三个要素，三者又是相互相系的。所以，高温、高压高速是炸药爆炸的重要特点。 二、炸药爆轰理论基础知识 （一）炸药的起爆和感度 1、炸药的起爆 炸药在未受外界能量作用时，处于相对稳定状态。 2、炸药的感度
炸药材料在在外界能量作用下，引起炸药爆炸的难易程度称为感应度。 （二）炸药的殉爆 炸药（主爆药）爆轰时引起与相隔一定距离的另一炸药（受爆药）爆轰的现象称为殉爆。 （三）炸药爆炸的稳定性传播 （四）炸药的氧平衡 三、炸药爆炸的主要性能参数 主要有以下5种参数 1、爆力 2、猛度 3、含水率 4、密度 5、炸药爆炸的热力学参数 四、爆破的内部作用和外部作用 （一）自由面和最小抵抗线 （1）自由面的概念。自由面是指某种介质与空气接触的界面。爆破时，位于药包附近被爆破的岩（煤）体与空气接触的界面叫爆破自由面。 （2）最小抵抗线的概念 （3）自由面的作用。 （4）《煤矿安全规程》对最小抵抗线的规定
（二）爆破的内部作用和外部作用 1、爆破的内部作用和外部作用表现形式 装药爆破时，其爆破作用的表现形式与埋置药量和深度有关。 2、爆破内部作用的形成 3、爆破漏斗的要素及形式 第二节矿用炸药 一、矿用炸药的种类 1、按不主要组成成分分类 按主要组成成分将矿用炸药分为硝酸铵类炸药、含水类炸药和硝化甘油类炸药三大类。 2、按应用范围和使用条件分类 按炸药是否允许在井下的瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面使用，可分为煤矿许用炸药和非煤矿许用炸药两类。 二、煤矿许用炸药的分级、品种及其选用 （一）煤矿许用炸药的分级、检验方法与适用条件 主要分五个级的煤矿许用炸药。 （二）煤矿许用炸药的品种及选用 1、煤矿铵梯炸药 2、煤矿水胶炸药 3、煤矿乳化炸药
《爆破基础》教程
爆破基础教程 《爆破基础》教程 重要提示:本章的重点和难点是爆破的基本原理及药量计算、爆破的基本方法、特种爆破技术（定向爆破；光面爆破；预裂爆破）。主要的知识点包括：爆炸和爆破；爆轰波；冲击波；正氧平衡；负氧平衡；爆破漏斗；爆破作用指数；集中药包和延长药包；爆破作用圈；预裂爆破；定向爆破；光面爆破。 一、概述 （一）、爆破与爆炸 爆破：爆炸作用于周围介质的破坏效应结果。 爆炸：物质内能的高速释放过程，分化学爆炸和物理爆炸 炸药爆炸属于化学爆炸，指炸药在一定的起爆能的作用下，在瞬时内发生化学分解产生高温和高压的气体。（二）．基本概念 1．冲击波：炸药爆炸后对相邻介质的冲击压力以波的形式向四周传播，使介质受到一定程度的破坏。 2．炸轰波：炸药在局部引爆后迅速扩展到全体，从引爆到爆炸全部结束在炸药中传播的化学反应能的波的形式。二者的关系: 1、炸轰波是介质中冲击波的激发源，即介质中的冲击波是由炸药爆炸时产生炸轰波引起的。 2、炸轰波是与炸药同时发生反应的冲击波，它是在炸药中传播的冲击波，而冲击波是指在岩体介质中传播的波。 3、炸轰波与冲击波在炸药中以同一速度传播，但炸轰波总比冲击波滞后一个时段。 二、爆破的基本原理及药量计算 （一）．无限均匀介质的爆破作用 1．基本假定 ①药包是球形 ②药包是放在无限介质中 ③介质是均匀的各向同性 2．爆破作用范围
压缩圈（粉碎圈）Rc 抛掷圈R 松动圈（破裂圈）Rp 震动圈Rz （二）．有限介质的爆破作用 1．基本概念： 临空面：爆破介质与空气的交界面 自由面：不同介质的交界面 声抗阻系数：ρc（ρ为介质的密度kg/，c为纵波传播速度m/s） 2．临空面发射拉应力的破坏作用 透射波产生的应力 反射波产生的应力 为爆破冲击波产生的应力， ，两介质的声抗阻系数之比。 临空面的作用可见：当药包在介质1中爆破 N=1时，=0即：不会形成反射应力波 N<1时，均为压缩波不同N=0（即在空气中爆破，岩石面受到加倍的压缩作用） N>1时，透射压缩波反射拉伸波不同（即在岩石中爆破，应力波向临空面发射，全部生成反射拉伸波，可能引起岩石的破坏） 可看出充分利用自由面的存在对爆炸应力波的作用，一般地，每增加一个自由面，单位耗药量减少10%～20%，即提高爆破能量利用率具有十分重要的意义。 3．爆破漏斗：在有限介质中的爆破，当药包中心距离自由面较小时，药室周围的岩石发生压缩粉碎破坏和径向与环向裂缝的交错破裂，同时自由面处的岩石发生落片破裂，若爆轰气体还有一定的膨胀压力时会把一部分已破裂的岩石抛掷出去，形成爆破坑称爆破漏斗。
光面爆破作用原理
光面爆破作用原理 光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 1.2光面爆破的技术要点 要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技术要点： 1、根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 2、严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。 3、周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现空气间隔装药。 4、采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 5、边孔直径小于等于50mm。 2主要应用 预裂爆破和光面爆破在坝基、边坡开挖中较多的运用。光面爆破在隧道开挖中的运用尤其广泛。 2.1（一）成缝机理 预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理。 预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此
可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。 2.2（二）质量控制标准 1）开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕迹率也称半孔率，为开挖壁面上的炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比率。在水电部门，对节理裂隙极发育的岩体，一般应使炮孔痕迹率达到10%～50%；节理裂隙中等发育者应达50%～80%；节理裂隙不发育者应达80%以上。围岩壁面不应有明显的爆生裂隙。 2）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为±15cm。 3）在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1cm。实践表明，对软岩（如葛洲坝工程的粉砂岩），预裂缝宽度可达2cm以上，而且只有达到2cm以上时，才能起到有效的隔震作用；但对坚硬岩石，预裂缝宽度难以达到1cm。东江工程的花岗岩预裂缝宽仅6 m m，仍可起到有效隔震作用。地下工程预裂缝宽度比露天工程小得多，一般仅达0.3～0.5cm。因此，预裂缝的宽度标准与岩性及工程部位有关，应通过现场试验最终确定。 影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质条件和钻孔精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。 2.3（三）参数设计 预裂爆破和光面爆破的参数设计一般采用工程类比法，并通过现场试验最终确定。 （1）预裂爆破参数 1）孔径明挖工程为7 0～165mm；隧洞开挖为40～90mm；大型地下厂房为50～110mm。 2）孔距与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖壁面平整度要求和孔径大小有关。孔距一般为孔径的7～12倍。爆破质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。 3）装药不偶合系数不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取2～5。 4）线装药密度线装药密度是单位长度炮孔的平均装药量。影响预裂爆破参数的因素复杂,很难从理论上推导出严格的计算公式,以经验公式为主,目前国内较常用公式的基本形式 为 式中,QX—预裂爆破的线装药密度,kg/m； σC—岩石的极限抗压强度，MPa； a—炮孔间距，m；
爆破技术基础知识复习题2(含参考答案)备课讲稿
爆破技术基础知识复习题2 一、填空题 1.当埋置在距地面很深处的药包爆炸时，药包的爆破作用只局限在地面以下，通常，按岩石破坏的特征，可将爆破作用范围内的岩石划分为（压缩圈）（破裂圈）（震动圈）三个圈。 2. 自由面越多，爆破破岩越容易，爆破效果也（越好）。当岩石性质、炸药品种相同时，随着自由面的增多，炸药单耗将明显（降低）。 3. 从地质条件方面讲,构造上不均质的岩石常会使爆破作用（减弱），明显的裂隙能够阻止爆破能量的传播而使破坏区范围受到局限。通达药包的裂隙能使爆生气体产物的压力（下降）而影响爆破效果。 4.在劈山筑坝、矿山露天剥离开挖沟堑和移山平地等工程爆破中，可采用爆破作用指数n ＞l的加强抛掷爆破，以便尽可能将破碎后的岩块抛掷到一定距离以外，减少搬运工作量。在一定范围内n值愈大，抛掷方量（愈多），抛掷距离也（愈大）。 5.人员承受空气冲击波的允许超压不应当超过（0.01）MPa 6.我国对各种建、构筑物所允许的安全振动速度规定中，规定土窑洞、土坯房、毛石房屋安全振动速度为（1.0）cm／s。 7. 我国对各种建、构筑物所允许的安全振动速度规定中，规定地下巷道、岩石不稳定但有良好支护的安全振动速度为（10）cm／s。 8.我国对各种建、构筑物所允许的安全振动速度规定中，规定岩石中等稳定有良好支护安全振动速度为（20）cm／s。 9.我国对各种建、构筑物所允许的安全振动速度规定中，规定岩石坚硬稳定、无支护安全振动速度为（30）cm／s。 10.在具有瓦斯或矿尘危险的区域中爆破时，为防止放热的爆炸产物引爆瓦斯矿尘，炮孔一定要严格堵塞，堵塞长度不得小于炮孔深度的（一半）。
爆破机理笔记
岩石爆破中冲击波参数计算 概论 雷管或其它强烈的激发源在连续性介质中，如在空气、水、炸药或岩石中爆炸时，由于外部冲击载荷作，使介质某一局部状态，如压力、密度、速度等发生往复变化(或叫做扰动)，这种变化(扰动)在介质小的传播形成波，这种波称为机械波，它不同于电磁波。 冲击波：当激发源的威力很大，促使介质的压力、密度、速度等参数的变化急剧，产生陡立的波阵面，形成非周期性的脉冲，并以超声速传播时，这种波称之为冲击波。 冲击波在空气中或在水中传播形成空气冲击波或水中冲击波，如裸露药包爆破成药室大爆破易产生空气冲击披，水下药包爆破则产生水中冲击波。 冲击波在炸药中的传播形成爆轰波，它是一种特殊形式的冲击波。它与一般冲击波的根本区别在丁爆轰波阵而之后附有化学反应区，释出能量足以维持爆轰波沿未反应的炸药稳定传播，从而构成炸药的稳定爆轰。
弹性波 求助编辑百科名片 当某处物质粒子离开平衡位置，即发生应变时，该粒子在弹性力的作用下发生振动，同时又引起周围粒子的应变和振动，这样形成的振动在弹性介质中的传播过程称为“弹性波”。 目录 编辑本段
横波的特点 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。电磁波、光波就是横波。 波长的定义 沿着波的传播方向，在波的图形中相对平衡位置的位移时刻相同的两个质点之间的距砻。横波与纵波的波长---- 在横波中波长通常是指相邻两个波峰或波谷之间的距离。在纵波中波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。 编辑本段应力波的一种 扰动或外力作用引起的应力和应变在弹性介质中传递的形式。弹性介质中质点间存在着相互作用的弹性力。某一质点因受到扰动或外力的作用而离开平衡位置后，弹性恢复力使该质点发生振动，从而引起周围质点的位移和振动，于是振动就在弹性介质中传播，并伴随有能量的传递。在振动所到之处应力和应变就会发生变化。弹性波理论已经比较成熟，广泛应用于地震、地质勘探、采矿、材料的无损探伤、工程结构的抗震抗爆、岩土动力学等方面。 某一弹性介质内的弹性波在传播到介质边界以前，边界的存在对弹性波的传播没有影响，如同在无限介质中传播一样，这类弹性波称为体波。体波传播到两个弹性介质的界面上，即发生向相邻弹性介质深部的折射和向原弹性介质深部的反射。此外，还有一类沿着一个弹性介质表面或两个不同弹性介质的界面上传播的波，称为界面波。如果和弹性介质相邻的是真空或空气，则界面波称为表面波。弹性波绕经障碍物或孔洞时还会发生复杂的绕射现象。 编辑本段体波 按传播方向和质点振动方向之间的关系，体波可分为：①纵波，又称为胀缩波，在地震学中也称为初波或P波。它的传播方向同质点振动方向一致,波速为式中ρ为弹性介质密度;λ和G为弹性介质的拉梅常数。②横波，又称畸变波或剪切波，在地震学中也称为次波或S波。它的传播方向同质点振动方向相垂直，波速为，小于纵波波速。波传播中所有质点均作水平振动的横波称为SH波；所有质点均作竖直振动的横波称为SV波。横波是偏振波，所谓偏振是指横波的振动矢量垂直于波传播方向但偏于某些方向的现象。纵波只沿波的传播方向振动，故没有偏振。 在弹性介质内,从波源发出的扰动,向四方传播，在某一瞬间，已被扰动部分和未被扰动部分之间的界面称为波面或波阵面。波面呈封闭的曲面。波面为球面的波称为球面波，波面为柱面的波称为柱面波。波面曲率很小的波可近似地看作平面波。 编辑本段界面波 界面波的一个特征是，质点扰动振幅随着质点离界面距离的增大而迅速衰减，所以界面波实际上只存在于表面或界面附近。常见的界面波有瑞利波、乐甫波和斯通利