爆破中力学问题 (力学与科学技术-同济大学).pdfVIP

爆破中的力学问题爆破中的力学问题 力学与科学技术 编著：韦林，2008.9.1 中国在八世纪的中唐时期，已有火药的原始配方。在十世纪的宋代初期， 开始以火药制作火箭火炮，用于军事。17世纪明代的宋应星已经明确指出：火 药可按配方不同用于药可按配方不同用于 ““直击直击””((发射发射))或或 ““爆击爆击””((爆炸爆炸))，并且说明火药爆炸时并且说明火药爆炸时 “虚空静气受冲击而开”，科学地描述了爆炸在空气中形成冲击波的现象。 大约在大约在1414世纪世纪，，火药传入欧洲火药传入欧洲，，首先在军事上得到广泛应用首先在军事上得到广泛应用。。1717世纪匈牙世纪匈牙 利开始有火药用于开矿的记载。19世纪中叶开始，欧美各国大力发展铁路建 设和采矿事业，大量使用黑火药，工程师们总结出工程爆破药量计算的许多 经验公式经验公式。1846年硝化甘油发明后年硝化甘油发明后，瑞典化学家诺贝尔制成几种安全混合炸瑞典化学家诺贝尔制成几种安全混合炸 药，并在1865 年发明雷管引爆猛炸药，实现了威力巨大的高速爆轰，从此开 创了炸药应用的新时代创了炸药应用的新时代，，并且促进了冲击波并且促进了冲击波((即激波即激波))和爆轰波的理论研究和爆轰波的理论研究。 利用炸药爆炸的能量破坏某种物体的原结构，并实现不同工程目的所采 取的药包布置和起爆方法的取的药包布置和起爆方法的一种工程技术种工程技术。这种技术涉及到力学这种技术涉及到力学、数学数学 、物物 理学 、化学和材料动力学、工程地质学等多种学科。作为工程爆破能源的炸 药，蕴藏着巨大的能量。1千克普通工业炸药爆炸时释放的能量为3.52 ×106 焦耳，温度高达 3000℃，经过快速的化学反应所产生的功率为4.72 ×108千 瓦，其气体压力达几千到一万多兆帕，远远超过了一般物质的强度。在这种 高温高压作用下高温高压作用下，被爆破的介质被爆破的介质 （（如岩石等如岩石等））呈现为流体或弹塑性体状态呈现为流体或弹塑性体状态， 完全破坏了原来的结构。 爆炸力学是力学的一个分支，它主要研究爆炸的发生和发展规律，以及爆炸 的力学效应的利用和防护的学科。它从力学角度研究化学爆炸、核爆炸、电爆炸、 粒子束爆炸粒子束爆炸((也称辐射爆炸也称辐射爆炸))、高速碰撞等能量突然释放或急剧转化的过程高速碰撞等能量突然释放或急剧转化的过程，以及以及 由此产生的强冲击波(又称激波)、高速流动、大变形和破坏、抛掷等效应。自然 界的雷电、地震、火山爆发、陨石碰撞、星体爆发等现象也可用爆炸力学方法来 研究研究。 爆炸力学是流体力学、固体力学和物理学、化学之间的一门交叉学科，在武 器研制器研制、交通运输和水利建设交通运输和水利建设、矿藏开发矿藏开发、机械加机械加工、安全生产等方面有广泛的安全生产等方面有广泛的 应用。 爆破技术 在各种工程目的和要求下，采取不同的药包布置形式和起爆方法， 形成了许多各具特色的现代爆破技术，主要有以下几种： 定向爆破：利用最小抵抗线在爆破作用中的方向性这个特点，设计时利用天然地 形或人工改造后的地形形或人工改造后的地形，使最小抵抗线指向需要填筑的目标使最小抵抗线指向需要填筑的目标。已广泛地应用在水已广泛地应用在水 利筑坝、矿山尾矿坝和填筑路堤等工程上。 控制爆破：对由爆破作用引起的危害有更加严格的要求，多用于城市或人口稠密、 附近建筑物群集的地区拆除房屋、烟囱、水塔、桥梁以及厂房内部各种构筑物基 座的爆破，因此，又称拆除爆破或城市爆破。 微差爆破微差爆破、光面爆破光面爆破、预裂爆破预裂爆破 、水下爆破水下爆破 、地下爆破地下爆破 等等，以及军事方面的各种爆破技以及军事方面的各种爆破技 术。受时间所限，这里仅限讨论爆破中的一些力学知识。  西湖第一高楼爆破 高层建筑拆除爆破 高耸结构拆除爆破高耸结构拆除爆破  沈阳五里河体操场爆破  冷却塔爆破 大型结构物拆除 百林大桥爆破 围堰爆破 市政工程的爆破拆除 上海四平大楼爆破