爆破破岩基本机理与计算原理

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。

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？。

南华大学-岩石的爆破破碎机理第七章岩石的爆破破碎机理概论爆破是目前采矿工程中和其他基础工程中应用最广泛最频繁的一种破碎岩石的有效手段。

为了更有效的利用炸药爆炸释放的能量达到一定的工程目的，研究炸药包爆炸作用下岩石的破碎机理是一项重要的科研课题。

炸药爆轰过程属于超动态动力学问题，从药包起爆到岩石破碎，只有几十微秒。

岩石的爆破机理研究是在生产实践的基础上，借助于高速摄影，模拟试验，数值分析对爆破过程中在岩石内发生的应力、应变、破裂、飞散等现象的观测基础上总结而成的。

（讲课时间5分钟）第一节岩石爆破破坏的几种假说一、爆炸气体产物膨胀压力破坏理论（讲课时间10分钟）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。

炸药爆炸—气体产物（高温，高压）—在岩中产生应力场—引起应力场内质点的径向位移—径向压应力—切向拉应力—岩石产生径向裂纹；如果存在自由面，岩石位移的阻力在自由面方向上最小，岩石质点速度在自由面方向上最大，位移阻力各方向上的不等形成剪切应力导致岩石剪切破坏；爆炸气体剩余压力对岩块产生进一步的抛掷。

这种理论认为：1、炸药的能量中动能仅为5%~15%，大部分能量在爆炸气体产物中；2、岩石发生破裂和破碎所需时间小于爆炸气体施载于岩石的时间。

二、冲击波引起应力波反射破坏理论（讲课时间5分钟）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。

爆炸冲击波在自由面反射为拉伸波，岩石的抗拉强度低，岩石易受拉破坏。

这种理论主要依据：1、岩体的破碎是由自由面开始而逐渐向爆心发展的；2、冲击波的压力比气体膨胀压力大得多。

图7-1 反射拉伸破坏三、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（难点）（讲课时间10分钟）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。

爆轰波衰减成应力波造成岩石“压碎”，压碎区以外造成径向裂隙。

气体产生“气楔作用”使裂隙进一步延伸和张开，直到能量消耗完。

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。

岩石爆破理论5岩石爆破理论5.1岩石爆破破坏基本理论炸药爆炸引起岩石破坏，这是一个高能转化释放、传递作功的过程。

在这个过程中，岩石受力情况极其复杂，而历时又极为短暂，因此要正确地解释岩石爆破破碎机理，就极为困难，人们已作了多年的努力，仍没有一个确切全面的唯一的解释，而是各执一词。

但将多类解释的基本观点和理论依据归类，可概括为三大假说：5.1.1 爆生气体膨胀作用理论这种理论是从静力学的观点出发，认为：岩石的破碎主要是由爆炸气体产物的膨胀压力引起。

(1) 炸药爆炸时，产生高压膨胀气体，在周围介质中形成压应力场。

炸药爆炸生成大量气体产物，在爆热的作用下，处于高温高压的状态，而急剧膨胀，这些膨胀气体以极高的压力作用于周围介质，而形成压应力场。

(2) 气体膨胀推力使质点产生径向位移，而产生径向压应力，其衍生拉应力，产生径向裂隙。

很高的压应力场，势必使周围岩石质点发生径向移动，这种位移又产生径向压应力，形成径向压应力的传递；质点在受径向压应力时，将产生径向压缩变形，而在切向伴随有拉伸变形生产，这个拉伸应变就是径向压应力所衍生的切向拉应力所产生。

当岩石的抗拉强度低于此切向拉应力时，就将产生径向裂隙；岩石的抗拉强度远远地小于抗压强度（常为其1/10～1/15），所以拉伸破坏极易发生，而形成径向裂隙。

(3) 质点移动所受阻力不等，引起剪切应力，而导致径向剪切破坏。

质点位移受到周围介质的阻碍，阻力不平衡在介质中就会引起剪切应力，若药包附近有自由面时，质点位移的阻力在最小抵抗线方向最小，其质点位移速度最高，偏离最小抵抗线方向阻力增大，质点位移速度降低，这样在阻力不等的不同方向上，不等的质点位移速度，必然产生质点间的相对运动而产生剪切应力。

在剪切应力超过岩石抗剪强度的地方，将发生径向剪切破坏。

(4) 当介质破裂，爆炸气体尚有较高的压力时，则推动破裂块体沿径向朝外运动，形成飞散。

上述破坏发生将消耗大量的爆炸能，如果爆炸气体还有足够大的压力，则将推动破碎岩块作径向外抛运动，若压力不够就可能仅是松动爆破破坏，而没有抛散，甚至只是内部爆破。