6 岩土爆破理论 sjsppt 1.ppt

利文斯顿爆破漏斗试验及V/Q－△曲线 根据大量试验，将V/Q作为纵坐标，△：w/Le作为横坐标，作曲线称为：爆破漏斗特性曲线。　　 6 利文斯顿爆破漏斗理论 利文斯顿弹性变形方程 以药包临界深度岩石开始破坏为前提，弹性变形方程主要描述3个变量间关系： 式中：Le—药包临界深度，m；； Q—药包质量，kg。 Eb—弹性变形系数，对特定岩与炸药Eb是常数。 　　 6 利文斯顿爆破漏斗理论 Le＝Eb(Q)1/3 最佳药包埋深可用下式确定： 式中 Lj —最佳埋深，m； Eb —弹性变形系数；Q0 —最佳药量，kg； △0—最佳深度比，对特定岩石，△0是定值。 处于最佳深度比条件下，药包爆炸后大部分的能量用于岩石破碎过程，而少量能量消耗于无用功。 6 利文斯顿爆破漏斗理论 Lj=△0Eb(Q0)1/3 工程应用 爆破性分级 隧道（巷道）掘进爆破： 炮孔间距、最小抵抗线，炸药单耗等 地下中深孔、VCR法采矿爆破采矿：炮孔排、间距，抵抗线，爆破分层高度，孔底距，炸药单耗等。 举例 6 利文斯顿爆破漏斗理论 爆破的内部作用 R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2-破裂区半径 破裂区 粉碎区形成同时，冲击波衰减成应力波；应力波作用下，径向压缩变形，切向产生拉伸变形； 由于岩石动抗拉强度为抗压强度1/10～1/50，当切向拉应力大于抗拉强度时，岩石被拉断，形成贯通粉碎区径向裂隙。 4 药包爆破作用原理 径向裂隙形成后，作用在岩石上的压力下降，岩石随即释放出压缩过程中积蓄弹性变形能，形成与压应力方向相反的拉应力，使岩石质点产生反方向径向运动。 当径向拉应力大于抗拉强度时，岩石即被拉断，形成环向裂隙。 4 药包爆破作用原理 在应力波和爆轰气体共同作用下，径向裂隙、环向裂隙进一步扩展、贯通，就形成了紧靠粉碎区的破裂区。 4 药包爆破作用原理 震动区 破裂区外围岩体中，应力波和爆轰气体能量已不足以对岩石造成破坏，应力波的能量只能引起该区域内岩石质点发生弹性振动，这个区域称为震动区。 震动区，可能引起地面、地下建（构）筑物破坏。或导致路堑边坡滑坡、隧道冒顶片帮等灾害。 4 药包爆破作用原理 二、爆破外部作用原理 爆破外部作用：当药包埋深不大，装药爆破除发生内部破坏作用外，自由面附近岩石会脱离原岩体，产生移动和抛掷，形成爆破漏斗。 4 药包爆破作用原理 1）反射拉伸应力波造成自由面岩石片落 炸药爆炸后，径向应力波由爆源向外传播，到达自由面处，岩石和空气介质波阻抗不同，应力波反射，形成拉伸应力波，由自由面向爆源传播。 自由面附近岩石承受拉应力，由于岩石抗拉强度很低，当拉应力高于岩石抗拉强度，岩石被拉断脱离母岩体，岩石将从自由面向爆源方向形成片落破坏。 4 药包爆破作用原理 爆破外部作用基本原理：4个阶段 反射拉伸应力波造成自由面岩石片落 反射拉伸波破坏过程示意图 1-压应力波波头；2-反射拉应力波波头 4 药包爆破作用原理 * 第五章 岩石爆破理论 * 爆炸应力波反射拉抻作用理论 的试验基础 水泥板的爆轰破坏 1—空气冲击波波阵面； 2—水泥板中冲击波波阵面； 3—水泥板 岩石杆件的爆破 板件爆破试验 1—装药孔 2—破碎区 3—拉裂区 4—震动区 2）反射拉伸应力波引起径向裂隙延伸扩展 随爆炸能量不断消耗，压缩应力波强度逐渐降低，反射拉伸应力波波强随之降低，其峰值拉应力低于岩石抗拉强度不足以引起岩石破坏片落。 但它仍能同原有径向裂隙尖端处应力场叠加，使拉应力得到加强，造成径向裂隙的进一步扩展延伸。 4 药包爆破作用原理 * 第五章 岩石爆破理论 * 外 部 作 用 （2）反射拉伸波引起径向裂隙的延伸 反 射 拉 伸 波 对 径 向 裂 隙 的 影 响 3）爆生气体膨胀造成自由面方向岩石剪切破坏（沿炮孔径向内外变形量或应变率不同，切向剪切破坏），并推动破碎岩石移动和抛掷 4）在自由面形成爆破漏斗。 4 药包爆破作用原理 概念 当单个药包在岩体中埋深不大时，可观察到自由面上出现了开裂、鼓起或抛掷现象。形成一个倒锥形凹坑，称为爆破漏斗。它是爆破破坏的基本形式。 5 爆破漏斗 形成过程 1）爆炸冲击波形成粉碎区； 2）爆炸应力波形成粉碎区外的径向、环状裂隙区；“气楔”效 应扩展裂隙，形成破裂区； 3）自由面反射拉伸应力波造成岩石片落和自由面附 近径向裂 隙进一步扩展，形成连续性破坏； 4）大量爆生气体继续膨胀，将最小抵抗线方向岩石鼓起、破碎、抛