第11章 拆除爆破2.ppt

第十一章 拆除爆破 第一节 拆除爆破基本知识 第二节 建（构）筑物的拆除爆破 第三节 静态破裂技术 第四节 拆除爆破施工 第五节 拆除爆破理论模型及数值模拟 第五节 水压爆破 在容器状构筑物中注满水，将药包置于 水中适当位置，利用水的不可压缩特性把炸 药爆炸时产生的压力传递到构筑物上，使构 筑物均匀受力而破碎，这种爆破方法叫作水 压爆破(water pressure controlled blasting)。 水压爆破适用于水池、管道、碉堡等能够灌注 水的容器状构筑物。这类构筑物，一般具有壁薄、 面积大、内部配筋较密等特点，如采用普通的钻眼 爆破方法拆除，难度较大，也不安全。采用水压爆 破，避免了钻凿炮眼，药包数量少，爆破网路简单。 只要设计合理，爆破时可避免产生飞石，在振动、 冲击波和噪音等方面都比钻眼爆破方法优越，是一 种经济、安全、快速的施工方法。 一、水压爆破原理与药量计算水压爆破原理 炸药爆炸后，由于水的不可压缩性，构筑物的内壁首先 受到由水传递的冲击波作用，强度达几十至几百兆帕，并且 发生反射。构筑物的内壁在强载荷的作用下，发生变形和位 移。当变形达到容器壁材料的极限抗拉强度时，构筑物产生 破裂。随后，在爆炸高压气团作用下水球迅速向外膨胀，并 将能量传递给构筑物四壁，形成一次突跃的加载，加剧构筑 物的破坏。此后，具有残压的水流，从裂缝中向外溢出，并 可裹携少量碎块形成飞石。 水压爆破是将药包置于受约束的有限水域内，当炸药爆 炸时，利用水的传能作用，将压力均匀地作用于介质上，使 介质得到破碎的一种爆破技术。如图11-27所示典型的水压爆 破拆除容器型构筑物示意图. 图11-27 典型的水压爆破拆除容器型构筑物示意图 1、水的传能作用 在水压爆破中，水作为炸药与构件（介质）之 间的媒介，主要起到一个传递能量的作用。即炸药 爆炸将能量传递给水，水再把能量均匀地作用于介 质上。 水的一个重要特性是可压缩性很小。当压力增 加到100MPa时，水的密度仅增加5%左右，因而炸 药爆炸后在水中激起的冲击波比在空气中要强得多。 水是一种很好的传能介质，是空气或其他介质无法比拟的。 水的这种传能作用最早用于爆炸成型。通过水压作用，将金属板坯冲压成所需要的形状。一些大形构件（如油罐的封头）最适合用爆炸成型的方法来形成。爆炸成型方法可以节省设备，使工艺变得简单。后来由此发展到用水压爆破技术来拆除容器形构筑物。 2、水的缓冲作用 当炸药与介质直接接触爆炸时，炸药爆炸后在高温 高压作用下，介质产生塑性流动和过粉碎，消耗大量的 能量。这部分介质破碎所需要的能量属于无用功。而水 压爆破靠水的传能作用，水中冲击波均匀地作用于介 质，介质只发生破裂，而不产生塑性流动和过粉碎，从 而提高了能量的利用率。 另一方面，由于水的密度远远大于空气的密度，因 而炸药在水中爆炸后气体的膨胀速度比空气中要小得多。 例如，空气冲击波波阵面超压为9.8×105MPa时，波阵 面空气质点的速度为772m/s，而当水中冲击波波阵面压 力为9.8×105MPa时，波阵面水质点的速度仅为67m/s。 由于水的渗流速度低，同时又阻碍了爆轰气体的渗流， 因此可以降低噪音，抑制飞石的产生，起到缓冲作用。 3、 “水楔”作用 水压爆破时，冲击波作用于介质后首先在介质上产生裂缝，水和爆轰气体（炮眼水压爆破 时有爆轰气体）渗流到裂缝中，使裂缝得以扩展 和延伸，这种作用可以认为是“水楔”的劈裂作用。 根据岩石爆破机理，当爆轰气体渗流到裂缝 中，对裂缝有扩展和延伸作用，这种作用称为 “气楔”。由于水携带的能量远远高于气体携带的 能量，因此，“水楔”的劈裂作用要大于“气楔”的 劈裂作用。 4、 炮孔水压爆破中水的等效药柱作用 炸药在有水炮孔中爆炸时，冲击波沿炮孔轴 线方向迅速传播并作用于孔壁，产生反射波。冲 击波经孔壁多次反射后，沿炮孔轴线方向传播的 冲击波压力和所携带的能量的衰减速度大大降 低，波形拉宽，作用时间延长。当炮孔堵塞时， 作用时间更长。这时可认为水的压力为准静态压 力，各方面压力相等。沿炮孔轴线作用孔壁的水 压力是均匀的，相当于等效药柱的作用。 水压爆破药量计算 药量计算是水压爆破设计的核心内容，是关系到水压 爆破成败的关键。许多爆破工作者以从理论及工程实践出 发，提出了一些更为准确的药量计算公式。下面介绍一些 常用的水压爆破药量计算公式。 一、 考虑注水体积的药量计算公式 Q = Ka??V2/3 （单个药包） 或