拆除爆破基本原理.PPT

第二章 控制爆破基本原理 房泽法 武汉理工大学资源与环境工程学院 基本原理 1等能原理、3失稳原理 2缓冲原理、4微分原理 1.1等能原理 根据被爆破物状况、环境条件及工程要求，优选爆破参数，正确计算每个炮孔内的装药量，以使每个炮孔内炸药爆炸释放出的能量与该孔周围介质达到预期爆破效果所需的能量相等，这一原理称为等能原理。 1.1 等能原理公式 公式表述 ηE= B E= B/η E——炸药爆炸释放出的能量；η——能量利用率 B——介质破碎所需要的能量。 炸药爆炸对介质的破坏过程十分复杂，因此，迄今为止还没有能在理论上研究清楚。计算机技术的发展，对某种介质爆炸破坏时的部分能量在理论上估算是可能的，但是达到精确的定量计算则是十分困难。 爆炸的内部、外部、合成和边界问题 炸药爆炸是物质在物理和化学状态上的突然变化，并伴有运动和能量的释放。由于爆炸是一个非常复杂的过程，因此在研究爆炸问题时，将爆炸分成内部、外部、合成和边界问题。 内部问题：炸药爆炸时物质中发生能量释放的过程。 外部问题：在装药的周围介质中发生的过程。 合成问题：与外部问题相同的过程，但只局限于受爆炸影响的介质。 边界问题：爆炸波与物体之间相互作用问题的处理。 爆炸的内部、外部和合成问题的通解至今尚未提出。 炸药爆炸释放出的总能量 用公式表示为： 爆炸能量分配 炸药在介质内爆炸所释放出的能量分为：冲击波能量，爆炸产物能量和炸药不完全爆轰损失的能量。冲击波和爆炸气体产物所携带的能量是使介质破坏变形的主要成分，两者孰轻孰重与作用介质的性质有关。试验测得冲击波携带能量与炸药爆炸释放出的总能量之比为： 硬岩中：0.5～0.8（与岩石性质和炸药密度等因素有关）； 土壤中：0.4～0.6（与土壤性质和炸药密度等因素有关）； 水 中：特屈儿A-30为0.4；TNT为0.53。 炸药在介质中爆炸释放的能量 炸药爆炸释放的能量，以冲击波和气体所携带而作用于四周的介质，由于作用在单位质量介质的爆炸能量比单位质量介质本身破坏所需要的极限能量大得多，因而除了使介质结构破坏外，还有多余的能量转化为空气冲击波、飞散物(俗称飞石)、地震等有害效应。 假定一定质量的炸药爆炸产生的总能量为E，其产生的有效能量为E1，有害效应和无效能量为E2，则有 E=E1+E2 炸药爆炸释放的有效能量 炸药爆炸对介质做的有效能量E1可分为： E1=e1+e2+e3+e4 e1——使介质体积变形所需要的能量； e2——介质克服张力形成断裂面所需要的能量； e3 ——抛掷介质的动能； e4——克服重力所需要做的功； 炸药爆炸释放的有害能量 E2=e5+e6+e7 e5——空气冲击波携带能量； e6——个别飞散物具有的能量； e7——地震波携带能量。 e8 ——其他无效能量 炸药在介质中爆炸产生的总能量可表示为： E=E1+E2=e1+e2+e3+e4+e5+e6+e7+e8 拆除爆破中炸药爆炸能量的分配 炸药爆炸对介质的破坏作用过程十分复杂，因此，迄今为止还没有精确的理论解。计算机技术的发展，对某种介质爆炸破坏时的部分能量在理论上估算是可能的，但是达到精确的定量计算则是十分困难。 工程要求一个完美的爆破设计，应该达到最大限度地利用炸药爆炸的有效能量E1 (介质变形所需要的能量)，而使爆炸带来的有害能量E2降低到最小程度，即计算出上述公式中各项能量的具体形式，人们就可以按照工程的不同要求，来确定炸药量，得到炸药爆炸最理想的效果。但至今这还只是一种理想。 人们对炸药爆炸更多地是停留在定性认识上，在理论研究方面作了一些工作，但是在工程应用上还是以经验公式为主。即使在理论上能够计算出各项能量，要实现按工程需要完全控制炸药能量的分配，在技术上还要解决许多难题，因此达到炸药能量的“按需分配”，使爆炸能量的利用实现人为控制的程度，估计还要经历相当长的时间。 拆除爆破中药量确定 拆除爆破中，现阶段还做不到理论上进行定量的计算，只能凭实践经验和已有的定性研究，根据工程目的、介质特性和破碎要求，来决定需要多少药量。 不同的拆除对象，对介质的破碎程度有着不同的要求。 高耸构筑物倒塌爆破，要求切口部位的介质有适当的抛掷，E1中，除了介质变形破坏所需要的能量e1以外，还要有一定的抛掷能量e3，单位用药量比松动爆破要大； 块体拆除只要松动破碎，爆炸有效能量E1中的抛掷能量就要尽量少，单位用药量要小一些。 板类钢砼薄壁构件爆破，除了介质变形破坏所需要的能量e1以外，由于薄形构件表面积大，消耗在克服构件表面张力和形成断裂面上的能量比例增大，即e2要大，炸药单耗要比大体积钢砼基础爆破和一般岩土爆破大得多。 正是根据这些定性的概念，在工程实践中总