第2章 爆破破碎機理課件

1破碎機理的幾種假說2炸藥在巖石中的作用

第2章

（巖石）爆破破碎機理1.1爆生氣體膨脹作用理論（靜作用理論）

1.2沖擊波拉伸作用理論（動作用理論）

1.3爆生氣體和應力波綜合作用理論——應力波作用的大于要看介質(zhì)波阻抗（高、中、低阻抗）1.巖石爆破破壞機理的幾種假說

1.1爆生氣體膨脹作用理論（靜作用理論）

代表人物：村田勉等基本觀點1953年以前，這派觀點在爆破界極為流行。從靜力學觀點出發(fā)：認為藥包爆炸后，產(chǎn)生大量高溫、高壓氣體，這種氣體膨脹時所產(chǎn)生的推力作用在藥包周圍的巖壁上，引起巖石質(zhì)點的徑向位移，由于作用力的不等引起不同的徑向位移，導致在巖石中形成剪切應力，當這種剪切應力超過巖石的極限抗剪強度時就會引起巖石的破裂；。當爆生氣體的膨脹推力足夠大時，還會引起自由面附近巖石的隆起、鼓開并沿徑向推出它在很大程度上忽視了沖擊波的作用。后來經(jīng)過村田勉等人的努力，采用近代觀點重新做了解釋，形成了一個完整的體系。但是各個學者在機理解釋上又有不同。依據(jù)——巖石發(fā)生破碎的時間是在爆炸氣體作用的時間內(nèi)；——炸藥中的沖擊波能量僅占炸藥總能量的5%~15%。——黑火藥爆破漏斗;不足裸露藥包破碎大塊：爆生氣體都擴散到大氣中去了，并沒有對大塊破碎起什么作用。（這時主要是沖擊波的動壓作用）準靜態(tài)壓力較低，能否引起初始破裂值得懷疑。

1.2沖擊波拉伸作用理論（動作用理論）

代表人物：日本：日野熊田（KunaoNino）

美國：戴維爾（DuvallW.L）基本觀點當炸藥在巖石中爆轟時，生成的高溫、高壓和高速的沖擊波猛烈沖擊周圍的巖石，在巖石中引起強烈的應力波，它的強度大大超過了巖石的動抗壓強度，引起周圍巖石的過度粉碎；當它到達自由面時，反射形成拉伸應力波，引起巖石的拉斷；爆生氣體的作用僅限于輔助破碎和破裂巖石的拋擲依據(jù)——抗拉強度的重要性——Griffith研究脆性物體破壞時指出：脆性物體的破壞是由內(nèi)部存在的裂隙引起的。由于固體內(nèi)微小裂隙的存在，在裂隙尖端產(chǎn)生應力集中，從而裂隙沿著尖端繼續(xù)擴張?！跅U件試驗和平板試驗中的應力波巖石桿件爆破試驗板件爆破試驗（1）1947年，K．M．貝爾特（K．M．Baird）用高速攝影機實測了沖擊波的速度。用電力引爆直徑0.25㎜的銅絲在玻璃板中爆炸，產(chǎn)生的沖擊波速度為5600~11900m/s、破壞的順序是，爆源附近→邊界端→玻璃板中部。不足對烈性炸藥來說，沖擊波所攜帶的能量只占理論估算的炸藥總能量的5%——15%，而真正用于破碎巖石的能量比這個值還小；根據(jù)D．E．福吉爾遜（Fogelson）等人測量炮孔附近的沖擊波強度，推算出的沖擊波中的能量，只占炸藥總能量的9%。如果沖擊波圍繞炮孔均勻分布的話，至少有三分之二的能量沒有作用在破裂角小于1200的單炮孔的巖石破碎上。這就意味著在破裂角內(nèi)沖擊波分配的能量只占炸藥總能量的3%。這樣小的能量要將巖石完全破碎是令人難以置信的。3根據(jù)日野的爆破漏斗試驗證明，花崗巖等中試驗證明，只有當單耗較高時，才會出現(xiàn)自由面巖石的反射拉伸破壞；破碎大塊時，裸露藥包與內(nèi)部藥包相比，單位炸藥消耗量要高3-7倍，說明爆生氣體對破碎巖石的作用。3綜合作用理論代表人物：C.W.利文斯頓，伊藤一朗，T.N.哈根基本觀點巖石的破碎是由沖擊波和爆炸氣體膨脹壓力綜合作用的結果，兩種作用形式在爆破的不同階段和針對不同巖石所起的作用不同；爆炸沖擊波（應力波）使巖石產(chǎn)生裂隙，并將原始損傷裂隙進一步擴展；隨后爆炸氣體使這些裂隙貫通、擴大形成巖塊，脫離母巖；沖擊波對高阻抗的致密、堅硬巖石作用大；爆炸氣體膨脹壓對低阻抗的弱弱巖石的破碎效果更佳。炸藥在巖石中爆破作用炸藥的內(nèi)部作用

炸藥的外部作用1.1爆破的內(nèi)部作用有機玻璃中的爆炸裂紋二圖板尺寸相同，僅僅右圖藥量是上圖的3倍內(nèi)部作用示意圖1—裝藥空腔；2—粉碎區(qū)；3—裂隙區(qū)；4—震動區(qū)1.2爆破的外部作用

反射拉伸為主造成自由面巖石片落霍普金森效應破碎機理反射拉伸應力波引起徑向裂隙延伸

自由面改變了巖石中的準靜態(tài)應力場

通過以上對巖石爆破破碎機理的分析可知，巖石的爆破破碎、破裂是爆炸（沖擊波）應力波的壓縮、拉伸、剪切和爆生氣體的膨脹、擠壓、致裂和拋擲等共同作用的結果。炸藥在巖石中爆破破壞過程a、徑向壓縮階段；