爆破工程课件---第七章.ppt

爆破工程
第七章岩石爆破破碎机理
第七章岩石爆破破碎机理
第一节岩石爆破破坏原因的几种假说
第二节单个药包爆破作用分析
第三节成组药包爆破时岩石破坏的特征
第四节装药量计算原理
第五节影响爆破作用的因素
第一节岩石爆破破坏原因的几种假说
一、爆炸气体产物膨胀压力破坏理论
炸药爆炸后爆轰气体迅速膨胀,作用于岩体,则在岩体中产生压缩应力场,岩石质点产生径向位移,这种径向位移产生环向的切向拉应力,当切向拉应力大于该点处岩石的抗拉强度时,则岩石发生破坏,产生径向裂隙。
当药包处在自由面附近时,在药包中心距自由面最近的方向上质点的移动速度最大,随着距自由面的距离越大,质点的移动速度越小,由于质点的运动速度不同,则产生剪应力,当剪应力超过该处岩石的抗剪强度时,则该处的岩石产生破坏。
爆轰气体膨胀除了破碎岩石外,还推动被破碎的岩块做径向抛掷运动。
第一节岩石爆破破坏原因的几种假说
二、冲击波引起应力波反射破坏理论
炸药中的爆轰波作用于岩体内一定范围内产生冲击波,冲击波衰减为压缩应力波,应力波遇到自由面时发生反射,反射回来的是拉伸应力波,如果拉伸应力波产生的拉伸应力大于该处的岩石抗压强度,则岩石因为拉伸而破坏。
三、爆轰气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用理论
这种理论认为岩石的破坏是由爆轰气体和应力波共同作用的结果,它们各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用。
苏联学者哈努卡耶夫认为:不同的岩石,两者各起的作用不同,当岩石的波阻抗较高时,ρCp≥10×105g/cm2·s。岩石坚硬致密时,应力波破坏占主要原因,当岩石的波阻抗较低时,ρCp≥2×105g/cm2·s,岩石较松软时,则爆轰气体的膨胀压力占主要原因。波阻抗在两者之间都起重要作用。
第二节单个药包爆破作用分析
一、爆破的内部作用
在无限岩体中炸药爆炸后岩石的破坏范围很小,根据岩石的破坏情况,一般将岩石的破坏分为三个区域:压缩区、破坏区和震动区。

压缩半径不超过药室半径的两倍,~2倍

破坏区范围也不太大,一般是2倍到几十倍
的药包半径

范围要大的多,一般可达到几十倍至上百倍
的药包直径。
药壶爆破
第二节单个药包爆破作用分析
二、爆破的外部作用

第二节单个药包爆破作用分析

(σ1,σ2,σ3)=f(r,θ,φ,t),即三个主应力大小即是坐标的函数,亦是时间的函数;方向亦是坐标和时间的函数。
σ1一般情况下是压应力。
σ2方向垂直于σ1,在r,θ所成的平面内。σ2一般是拉应力,在这离药包远处出现压应力。σ2是形成爆破漏斗的主要原因,σ2是产生喇叭花状裂隙的原因。
σ3垂直于σ1和σ2在(r,φ)平面内。σ3总是拉应力,它的大小是(r,φ,t)的函数。σ3是产生环状裂隙的原因。
一般的讲,当σ2和σ3大于岩石的抗拉强度时,岩石就被破坏。
第二节单个药包爆破作用分析
总而言之,由于自由面的存在,改变了岩石中的应力状态,使得岩石处在更容易破坏的应力状态中,使得岩石破坏范围增大
第二节单个药包爆破作用分析
三、爆破漏斗

(1)自由面。
(2)最小抵抗线。药包中心到自由面的最短距离,用W来表示。
岩石破碎和抛掷的主导方向是最小抵抗线方向——最小抵抗线原理
(3)爆破漏斗底圆半径。
(4)爆破作用半径。
(5)爆破漏斗深度,D。
(6)爆破漏斗可见深度,h。
(7)爆破漏斗张开角,θ。
第一节岩石爆破破坏原因的几种假说

(1)n=1,称为标准抛掷爆破漏斗。此时W=r,θ=90°,这时的爆破叫做标准抛掷爆破;
(2)n>1,称为加强抛掷爆破漏斗,这时r>W,θ>90°岩石的破碎和抛掷作用都比n=1时加强。这时的爆破称为加强抛掷爆破。
(3)<n<1,称为减弱抛掷爆破漏斗或加强松动爆破漏斗,这时,r<W,θ<90°,岩石被破坏而抛掷作用减弱,这时爆破称为减弱抛掷爆破或加强松动爆破。
(4)0<n≤,称为松动爆破漏斗,这时岩石产生松动破裂和破碎而没有抛掷作用。从外表看,没有明显的漏斗出现。此时爆破称为松动爆破。