关于岩石爆破破碎机理及影响爆破作用的因素

关于岩石爆破破碎机理及影响爆破作用的因素

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关于岩石爆破破碎机理及影响爆破作用的因素

摘要：岩石爆破破坏是一个高温、高压、高速的瞬态过程，在几十微秒到几十毫秒之内即完成。使得研究岩石爆破破碎机理变得困难，所提出的各种破岩理论还只能算是假说。 关键词：岩石爆破、压力膨胀、冲击波 1.岩石爆破破碎机理研究的问题 1.1岩石爆破破碎机理研究的主要内容

（1）炸药爆炸释放的能量是通过何种形式作用在岩石上； （2)岩石在这种能量作用下处于什么样的应力状态； （3）岩石在这种应力状态中怎么发生破坏、变形和运动的。 （4）影响岩石破坏的因素。 （5）炸药装药量和爆破效果关系。 1.2岩石爆破破碎机理研究存在的主要困难

(1)炸药爆炸荷载复杂性:高速、高温、高压、高能量密度荷载 (2)岩体本身的复杂性:不均质性，各向异性，非连续，非线性 (3)爆破施工工艺多样性

2.岩石爆破破碎的主因

破碎岩石时炸药能量以两种形式释放出来，一种是冲击波，一种是爆炸气体。但是，岩石破碎的主要原因是冲击波作用的结果还是爆炸气体作用的结果，由于认识和掌握资料的不同，便出现了不同的结果。 2.1爆炸气体产物膨胀压力破坏理论

2.1.1爆炸气体产物膨胀压力破坏理论基本观点

1953年以前，该派观点在爆破界极为流行。从静力学观点出发，认为药包爆炸后，产生大量高温、高压气体，这种气体膨胀时所产生的推力作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的径 向位移，由于作用力不等引起的不同径向位移，导致在岩石中形成剪切应力。当这种剪切应力超 过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石的破裂。当爆炸气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由 面附近的岩石隆起、鼓开并沿径向方向推出。它在很大程度上忽视了冲击波的作用。后来经过村田勉等人的努力，利用近代观点重新做了解释，形成了一个完整的体系。 2.1.2理论依据

（1）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

（2）如果存在自由面，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，产生剪切应力，通过剪切破坏岩石。

（3）爆炸气体剩余压力对破碎岩块产生径向抛掷。

注：炸药能量中动能仅为5%~15%，大部分能量在爆炸气体产物中；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。 2.2冲击波引起应力波反射破坏理论

2.2.1冲击波引起应力波反射破坏理论基本观点

当炸药在岩石中爆轰时，生成的高温、高压和高速的冲击波猛烈冲击周围的岩石，在岩石中引起强烈的应力波，它的强度大大超过了岩石的动抗压强度，因此引起周围岩石的过度破碎。当压缩应力波通过粉