爆破工程地质.ppt

　　　土石方爆破工程是直接在岩土中进行的，所以爆破与地质关系密切。因此，在爆破过程中，必须一方面要考虑到地质条件对爆破作用的影响，另一方面也要考虑到爆破作用对爆破区的地质条件所带来的深远影响。与爆破关系密切的地质条件有①地形；②岩性；③地质构造；④水文地质；⑤特殊地质。 　　　在工程爆破工作中，通常是用凿岩设备在岩体内进行穿孔并装入炸药进行爆破的方法来破碎岩石或矿石。要有效地开展工程爆破工作，必须先了解岩石、岩体的基本性质，主要是与工程爆破有关的物理性质和力学性质。 4.1岩石的物理力学性质 　 (1)岩石的物理性质 　　　与爆破有关的岩石的物理性质主要包括孔隙率、容重、密度、硬度、碎胀性、裂隙性等。 　 1)孔隙率 　　　孔隙率η，是指岩石中孔隙的总体积V0与岩石的总体积V之比，用百分率表示。 　　　岩石孔隙的存在，能削弱岩石颗粒之间的粘结力而使岩石强度降低，孔隙率越大，岩石强度降低得就越严重。岩石孔隙的存在，一方面使所需要的炸药能量降低，但另一方面会因炸药爆炸的能量会从孔隙逸出而使爆破效果受到影响。 　 5)岩石的裂隙性 　　　岩体被认为是“由结构面和岩石组成的地质体”，所以岩体的弹性模量、波传播速度不同于岩石试件。 泊松比大，弹性模量及波速小。 岩体与岩石波速比值的平方来评价岩体的完整性，称为岩体的完整系数。 岩体的性质由岩块和结构面共同决定。岩石的裂隙性对爆破能量的传递影响很大，并且由于岩石裂隙存在的差异性很大，使岩体的受力破坏问题更加复杂。 　 (2)岩石的力学性质 　　　用炸药爆炸来破碎岩石是爆破工程的主要内容，而炸药爆炸加载于介质的载荷是冲击载荷，属于动力学范畴，因此，对岩石的力学性质研究不仅要研究其一般力学性质，还要对其动力学性质进行研究。 　 1)岩石的静力学性质 　　　a.岩石的强度 　　　岩石的强度是指岩石抵抗外力破坏的能力。岩石的强度主要有：抗压、抗拉、抗弯、抗剪。由于在爆破工程中，岩石承受的是冲击载荷，因而其强度只是用来说明岩石坚固性的一个方面，岩石的可爆性不能完全根据岩石的强度指标来确定。　　 　　　②脆性—岩石没有产生显著的永久变形就开始破坏的性质，一般岩石呈脆性破坏。 　　　③塑性—与脆性相反，在破坏前有较明显的永久变形，如泥页岩，高岭土矿，巷道底鼓。 　　　④弹性模量：E=σ/ε。 　　　⑤剪切模量：G=τ/γ 　　　⑥泊松比：μ=ε2/ε1 　　　⑦G，E，μ的关系，根据材料力学的理论有： 　　　　G=E/2（1+μ） 　　　⑧弹性后效：在弹性区内，应力消除后，应变并不能立即消失，而需要经过一段时间才能恢复，这就叫弹性后效。 　b.岩石的波阻抗 　岩石密度ρ与纵波在该岩石中的传播速度Cp的乘积，称为岩石的波阻抗。 波阻抗的大小除与岩石性质有关外，还与作用于岩石界面的介质性质有关。 炸药的波阻抗值与岩石的波阻抗值相接近(相匹配)时，爆破传给岩石的能量就多，在岩石中所引起的应变值就大，可获得较好的爆破效果。 c.岩体在爆炸冲击载荷作用下的力学反应 　　　岩体在爆炸冲击载荷作用下产生应力波，它在岩体中传播，能够引起岩体的变形乃至破坏。这种动力学反应的特点是： 　①炸药爆炸首先形成应力脉冲，使岩体表明产生变形和运动。由于爆轰压力瞬间高达数千乃至数万兆帕，会在岩体表面产生冲击波。 　　　②岩体中某局部被激发的压力脉冲使得岩体中产生明显的应力不均现象。 　　　③岩体中各点产生的应力呈动态，即所发生的变形、位移和运动随时间而变化。 ④载荷与岩体之间有明显的“匹配”作用。 　　　 4.2岩石工程分级 　　　为使工程爆破的设计施工人员对岩石的性质有一个整体把握，以选择最佳方法和设备来破碎各种不同的岩石，达到最佳的经济效果和最高的劳动生产率，国内外岩土界专家学者采取不同方法对岩石进行工程分级。 　 (1)按岩石坚固性分级 　　　这种分级方法是前苏联学者普洛吉亚柯夫于20世纪20年代提出的。这种分级根据岩石单轴抗压强度值确定岩石坚固性系数，并按岩石的坚固性系数将岩石分为十个等级（表4-4）。岩石坚固性系数为：f=R/10,式中,f为岩石坚固性系数，R为岩石单轴抗压强度(MPa)。 表4-4　普氏岩石分级表 　　　实际上有的岩石单轴抗压强度达到300MPa,为了保持原来普氏系数最大值f=20,1995年苏联的巴隆修正普氏坚固性系数公式为： ,式中各符号意义同前。 　　　普氏岩石坚固性系数分级方法抓住了岩石抵抗各种破坏方式能力趋于一致的这个主要性质，并从数量上用一个简单明了的岩石坚固性系数f表示这种共性，所以在工程爆破中被广泛