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凿岩爆破 主讲内容： 第四章 周边爆破技术 第五章 地下工程掘进爆破 第四章 周边爆破技术 第四章：周边爆破技术 Ⅰ———周边爆破技术理论的发展 Ⅱ———周边爆破技术的分类 Ⅲ———普通周边爆破 Ⅳ———定向断裂爆破 Ⅶ———光面爆破与预裂爆破 周边爆破技术理论的发展 以材料抗拉强度理论为基础的发展阶段： 即，拉应力σ＞抗拉强度σc 时→开裂 优势：强调相邻炮孔产生爆炸载荷的共同作用。 不足：未考虑岩石中含有的各种缺陷和弱面。 以Griffith强度理论为基础的发展阶段： 即，既有裂纹尖端的应力强度因子≥岩石断裂韧度时→ 裂纹起裂扩展 优势：充分考虑了岩石固有各种缺陷的影响。 不足：对相邻炮孔的共同作用重视不够。 周边爆破技术的分类 普通周边爆破 普通周边爆破：炮孔内装药爆破后，对炮孔壁不同方位施加相同大小的爆炸压力，在形成炮孔间贯通裂纹的同时，也在起炮孔壁的其他地方形成裂纹，不可避免地对围岩造成一定的破坏。 普通周边爆破的炮孔间裂缝形成机理 代表性观点： ① 应力波叠加原理 ② 爆炸高压气体作用原理 ③ 应力波与气体压力共同作用原理 成缝机理的影响因素 ⑴相邻两孔起爆时差 同时起爆时，贯通裂纹平整；毫秒延迟起爆次之；秒延期起爆最差。 ⑵周边爆破中空孔的导向作用 除了产生应力集中，有助于径向裂缝向空孔方向发展外，空孔的存在对其他方向的径向裂缝发展能起抑制作用。 密集钻孔法钻孔布置图 龟裂爆破法炮孔布置 缓冲爆破法炮孔布置 定向断裂爆破 定向断裂爆破：特殊的装药结构或炮孔形状，使得爆炸载荷具有明显的方向性，促使裂纹在炮孔间连线方向优先产生和扩展，大大降低爆破对围岩的损坏，周边爆破效果明显提高。 定向断裂爆破 炮孔切槽爆破 聚能药包爆破 切缝药包爆破 光面爆破与预裂爆破 光面爆破：在除光爆层外的岩石爆破崩落以后，再爆破轮廓炮孔，形成设计轮廓的方法。 预裂爆破：事先沿设计开挖轮廓线爆破轮廓炮孔，形成裂缝，再起爆轮廓范围内的炮孔爆落岩石的方法。 参数的理论计算 参数包括：炮孔装药量Q、炮孔间距ɑ、最小抵抗线W（光面爆破与预裂爆破的最小抵抗线W值不同。因光面爆破主要应用于地下工程，故在此仅介绍光面爆破的理论计算。） ⒈炮孔装药量Q：通过炮孔装药不耦合系数kd或装药系数lL（即单位长度炮孔的装药长度）来控制。 ⑴装药不耦合系数(耦合会出现压碎区)： kd=db/dc dc、db —装药直径和炮孔直径（cm）； 对沿炮孔全长的不耦合装药： p2=ρ0D2（dc/db)6n/8 p2—爆炸作用于孔壁上的压力（Mpa）; ρ0—炸药密度（kg/m3）； D—炸药爆速（m/s）； n—爆炸冲击波撞击炮孔壁引起的压力增大系数，一般取n=8~11。 参数的理论计算 计算原则（平衡条件；只出现拉裂不出现压碎）： p2=ρ0D2（dc/db)6n/8 ≤Kbσc Kb—体积应力状态下的岩石强度提高系数，Kb=10。 则，装药不耦合系数： kd=db/dc≥(nρ0D2/8 Kbσc)1/6 ⑵装药系数（当采用空气柱间隔装药时，炮孔装药量由装药系数决定。） p2=ρ0D2（dc/db)6[lc/(lc+la)]n/8 lc、la—装药长度和空气柱长度。 若忽略炮泥长度，则lc+la=lb，lb为炮孔长度，得装药系数lL为： lL=lc/ld≤ 8 Kbσc(db/dc) 6/nρ0D2 因而，炮孔装药线密度q1为 参数的理论计算 q1=∏ (ρ0db2kd2lL)/4 ⒉炮孔间距ɑ：要实现炮孔间的贯通裂缝，必须使炮孔连线中点的拉应力大于岩石的抗拉强度。 若作用于炮孔壁上的初始压力峰值为p2，且相邻炮孔同时起爆，则在炮孔连线中点处产生的最大拉应力σθ为： σθ=2bp2/ α —比距离， =r/rb，r为应力计算点到炮孔中心的距离，rb为炮 孔半径； α—应力波衰减指数，α=2-μ/(1-μ)； b—切向应力与径向应力之比，b=μ/(1-μ)。 取r=ɑ/2，σθ=σt(ɑ为炮孔间距)，可得 ɑ=（bp2/σt）1/αdb 按照应力波与爆炸气体共同作用理论，则炮孔间距为 ɑ=2Rk+pdb/σt 参数的理论计算