山东理工大学校园卡-山东理工大学校园卡
◇
高教论述
◇
2010
年第
0
1
期
（
下
）
岩石爆破破岩机理
田玉新
（
中国矿业大学南湖校区
【
摘
刘
星
徐州
江苏
221116
）
< br>要
】
炸药在岩体内爆炸时所释放出来的能量是以冲击波<
/p>
高温高压的爆生气体的形式作用于岩体的
，
整个过
程在几个
到几十个毫秒的瞬间完成
。
爆
破破岩的机理就是研究岩体在爆炸能作用下发生破碎的原理
。
由
于岩石是一种非均质各向异性介
质
，
加
上爆炸作用过程本身的复杂性
，
使得岩石爆破破岩机理的研究变
得困难
，
因而所提出的各种破岩理论还只能算是假说
。
【
关键词
】
爆炸
；
气体膨胀
；
应力波
；
爆破
；
自由面
；
径向裂隙
【
Abstract
】
Explosi
ves
in
rock
in
the
e xplosion
of
the
energy
rel eased
by
the
high
temperat ure
and
pressure
the
explo sive
blast
life
forms
of
gas
to
rock
the
w hole
process
in
a
few
< p>toa
few
milliseconds
of
10
seconds.
Blasting
brok en
rock
the
mechanism
is
to
study
in
the
e xplosion
to
rock
the
role< /p>
of
the
principles
of
broken.
The
rock
is
an
average
quality
anisotropism
media,
coupled
with
explosi
ve
role
itself
of
the
< p>complexityof
the
rock
b lasting
broken
rock
machine
< p>ofthe
study
is
difficul t,
and
the
various
broken< /p>
rock
theory
can
only
be
considered
hypothesis.
< br>【
Keywords
】
E
xplosions
；
G
as
expansion
；
S
tress
wave
；
B
lasting
；
F
free
surface
；
R
adial
cracks
< p>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
。
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
。
——
无限介质中的爆破作用
3.
爆破的内部作用
—
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
。<
/p>
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<
/p>
。
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
< br>，
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
。
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
。
装药空间
岩壁受到强烈压缩而形成一个空腔
，
周围炎时产生粉碎性破
坏形成压碎区
。
压碎区内冲击波衰减很快
，
因而压碎
区的半径较小
，
通常
只有
2~3
倍的装药半径
，
破坏
范围虽然不大
，
但破碎程度大
，
能量消耗多
。
因此爆破破岩时应尽量减小压碎
区的形成范围
。
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
3.2
破裂区
随着冲击波能量的急剧消耗
，
压碎区外
，
冲击波衰变为压
收稿日期
：
2010-1-12
作
者简介
：
田玉新
，
女
，
山东泰安人
，
现就读于中国矿业大学资源与地球科学学院
，
主修地质
工程专业
。
刘星
，
男
，
现就读于中国矿业大学资源与地球科学学院
，
主修地质工程专业
。
2
1
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