第三章2--石方路基爆破施工.pptx

1钻孔工人正在进行光面爆破的钻孔2某 经 过 光 面 爆 破 的 岩 石3某土石方爆破后形成的爆堆4 由于岩石是一种非均质、各向异性的介质，爆炸本身又是一个高温高压高速的变化过程，炸药对岩石破坏的整个过程在几十微秒到几十毫秒内就完成了，因此研究岩石爆破作用机理是一项非常复杂和困难的工作。炸约爆炸产物球面传播坡坏和振动能量消失3.1 爆破作用机理爆破作用机理5岩石爆破破碎原因的几种学岩石爆破破碎原因的几种学说 爆轰气体压力作用学说爆轰气体压力作用学说(explosion gas failure theory)这种学说从静力学观点出发，认为岩石的破碎主要是由于爆轰气体（explosion gas）的膨胀压力引起的。这种学说忽视了岩体中冲击波和应力波（stress wave）的破坏作用。6应力波作用学说（应力波作用学说（shock wave failure theoryshock wave failure theory）这种学说以爆炸动力学为基础，认为应力波是引起岩石破碎的主要原因。这种学说忽视了爆轰气体的破坏作用。7应力波和爆轰气体压力共同作用学说应力波和爆轰气体压力共同作用学说 这种学说认为，岩石的破坏是应力波和爆轰气体共同作用的结果。这种学说综合考虑了应力波和爆轰气体在岩石破坏过程中所起的作用，更切合实际而为大多数研究者所接受。8一、一、药包在无限介包在无限介质内的爆破作用内的爆破作用 为了分析岩体的爆破破碎机理，通常假定岩石是均匀介质，并将装药简化为在一个自由面条件下的球形药包。球形药包的爆破作用原理是其它形状药包爆破作用原理的基础。9图3-1 爆破的内部作用R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2-破裂区半径10图3-2 爆破示意图压缩区R压抛掷区 R压-R掷松动区 R掷-R松振动区 R松-R振11某土石方爆破后形成的爆堆12 二、二、爆破漏斗（crater）当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象。这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用，其特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑，称为爆破漏斗，如图3-4所示。13图3-4 爆破漏斗的几何要素14 （一（一 ）爆破漏斗的几何要素）爆破漏斗的几何要素 1.1.自由面（free face）是指被爆破的介质与空气接触的面，又叫临空面。2.最小抵抗线（minimum burden）是指药包中心距自由面的最短距离，如图W。爆破时，最小抵抗线方向的岩石最容易破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。15 3.爆破漏斗半径（crater radius）是指形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。常用r表示爆破漏斗半径。4.爆破漏斗破裂半径，又叫破裂半径，是指从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。图3-4中的R表示爆破漏斗破裂半径。5.爆破漏斗深度。爆破漏斗顶点至自由面的最短距离叫爆破漏斗深度。图3-4中的H表示爆破漏斗深度。16 6.爆破漏斗可见深度。爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离叫爆破漏斗可见深度。如图3-4中h所示。7.爆破漏斗张开角，即爆破漏斗的顶角，如图3-4中的所示。17 （二）爆破作用指数（crater index）。爆破漏斗底圆半径与最小抵抗线的比值称为爆破作用指数，用n表示，即：（3-1）爆破作用指数n在工程爆破中是一个极重要的参数。爆破作用指数n值的变化，直接影响到爆破漏斗的大小、岩石的破碎程度和抛掷效果。18（三）爆破漏斗的分类。根据爆破作用指数n值的不同，将爆破漏斗分为以下四种。1.标准抛掷爆破漏斗。所示，当r=W，即n=1时，爆破漏斗为标准抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角=90。形成标准抛掷爆破漏斗的药包叫做标准抛掷爆破药包。2.加强抛掷爆破漏斗。当rW，即n1时，爆破漏斗为加强抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角90。形成加强抛掷爆破漏斗的药包，叫做加强抛掷爆破药包。19 3.减弱抛掷爆破漏斗。当0.75n1时，爆破漏斗为减弱抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角90。形成减弱抛掷爆破漏斗的药包，叫做减弱抛掷爆破药包，减弱抛掷爆破漏斗又叫加强松动爆破漏斗。4.松动爆破漏斗。当0n0.75时，爆破漏斗为松动爆破漏斗，这时爆破漏斗内的岩石只产生破裂、破碎而没有向外抛掷的现象。从外表看，没有明显的可见漏斗出现。20爆破漏斗分类标准抛掷爆破漏斗rWW4545rWrWr加强抛掷爆破漏斗减弱抛掷爆破漏斗松动爆破漏斗21 工程中常用二三个以上炮孔或峒室的群药包进行爆破。群药包爆破是单个药包爆破的组合，通过调整群药包的药包间距和起爆时间顺序，采用诸如光面爆破、预裂爆破、微差爆破、挤压爆破等爆破技术，可以充分发挥单个药包的爆破作用，达到单个药包分次起爆所不能达到的爆破效果。22某土石方爆破工程23三、炸药一种化学性质不稳定的物质，含有碳、氢、氧、氮等元素，在外力冲击、摩擦、挤压下爆炸，速度达数千米/秒，温度1500-4500度，压力超过10000MPa。1）炸药的威力：爆力破坏一定量介质的能力 猛度将岩石粉碎成细块的能力2）炸药的敏感度：爆燃点、撞击敏感度、摩擦敏感度、起爆敏感度 受其密度、湿度、粒度、杂质影响3）炸药安全性：保持原有物理化学性质的性能 挥发、结块、吸湿、耐冻、耐水；化学性质稳定24起爆炸药：用来做作雷管主要炸药：黑色炸药梯恩梯(TNT)胶质炸药硝铵炸药铵油炸药浆状炸药乳化油炸药炸药的种类25四、起爆材料及其起爆方法1、起爆器材雷管火雷管：导火索引爆，常用6号雷管相当于1g雷汞的装药量。电雷管：电流引爆（1AI5A）即发型同时点火同时起爆 迟发型点火后延迟起爆，2s、4s、6s、8s、10s、12s26导火索起爆 点燃导火索引爆火雷管起爆主炸药 关注导火索的燃速电起爆 电流引爆电雷管起爆主炸药传爆线起爆 传爆线8号雷管起爆主炸药塑料导爆管非电起爆 雷管导爆管起爆主炸药2、起爆方法273.2 3.2 药包量包量计算原理算原理 目前，在岩土工程爆破中，精确计算装药量(charge quantity)的问题尚未得到十分圆满的解决。工程技术人员更多的是在各种经验公式的基础上，结合实践经验确定装药量。其中，体积公式是装药量计算中最为常用的一种经验公式。28 一、体积公式的计算原理 在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体积与所用的装药量成正比。这就是体积公式的计算原理。体积公式的形式为：Q=kV （3-2）式中：Q 装药量，kg;k 单位体积岩石的炸药消耗量，kg/m3;V 被爆落的岩石体积，m3。29 二、集中药包的药量计算 1.集中药包（concentrated charge）的标准抛掷爆破:根据体积公式的计算原理，对于采用单个集中药包进行的标准抛掷爆破，其装药量可按照下式来计算：QbkbV kbW330式中V值的大小为：式中：r 爆破漏斗底圆半径，m；W 最小抵抗线；m。对于标准抛掷爆破漏斗，即rW，所以31 2.集中药包的非标准抛掷爆破Q=f(n)kbW3 式中：f(n)爆破作用指数函数323.3 3.3 爆破参数的意爆破参数的意义和和选择 一、单位用药量k值 单位耗药量也是一个经济指标，可用来衡量爆破工程的经济效益，是爆破工程预算的重要指标之一。k是指单个集中药包形成标准抛掷爆破漏斗（n1）时，爆破每一立方米岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的重量，称作标准抛掷爆破单位用药量系数，简称标准单位用药量系数。33 k则是指单个集中药包形成松动爆破漏斗时（一般0n50%。保持了围岩的完整性和稳定性。避免应力集中，在深部岩壁表面可减少岩爆危险。施工安全性好。总掘进成本低，巷道支护、维修费用小。67 9、预裂爆破 预裂爆破（presplitting）是预先沿设计轮廓线用爆破方法形成一条裂缝后再起爆主炮孔的一种控制爆破方法。其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距合适的预裂孔并采用不偶合装药或其它特殊的装药结构，在开挖主体爆破之前，同时起爆预裂炮孔内的装药，从而形成一条贯穿预裂炮孔的裂缝，通过这条裂缝降低开挖主体爆破时对保留岩体的破坏。68 概念：沿设计轮廓线打一排减小了孔距的平行炮孔，采用不偶合装药，先起爆预裂孔，形成裂缝后（12cm），再起爆主爆孔，使预裂缝在一定范围内减小主爆孔的地震效应5080%以上。69 爆爆破破的的不不良良影影响响：地震、飞石、空气冲击波、噪音、毒气、粉尘、盲炮、粉碎性破坏、不定向裂隙、超欠挖。自学：大爆破和爆破作业