爆破工程实验指导书

0/87爆破工程实验指导书环境与资源学院爆破工程实验室2000年9月修订2005年10月修订2008年3月修订2/87爆破工程实验一般规则凡参加爆破工程实验者，均应遵守下列规则：1、学生实验前必须预习实验指导书，明确实验目的和实验方法，了解本次实验所用的仪器、用具及其使用方法。遵守实验纪律，服从指导教师指挥。2、实验前进行分组，每组选组长一人；负责领用爆破材料和实验仪器、人员组织和安全工作。3、实验所用仪器、材料、用品等，由实验小组长进行登记借领，实验完毕，立即办理归还手续。4、爱护国家财产，如有损坏实验仪器或用具，应及时向指导教师汇报，并说明损坏原因，示其情节酌情处理。5、按实验课指定的内容进行实验，各组在指定的实验台(或场地)进行实验，不得动用与本实验无关的其它设备、仪器等。6、实验时，人员进行分工，各人坚守岗位，互相配合，不得你争我夺。7、爆破器材、起爆器必须分别由专人保管、看护，禁止乱拿、乱放。8、实验过程中坚持遵守定员定量、轻拿轻放、防火防潮，严禁撞击、摩擦、乱丢乱摔乱放爆破器材，禁止嬉笑打闹。9、按规定进行操作，实验装置准备完毕、爆破网路联接就绪后，必须进行复查。起爆前，布置好警戒。待所有人员撤离到安全地点，并经指导教师检查无误，并发出起爆信号后，方可起爆（火雷管起爆法，必须在教师亲自指导下才能点火起爆；电雷管起爆法，必须待指导教师同意后才可将起爆网路与起爆器联接，发出命令后才能充电起爆，起爆后立即将爆破主线从起爆器上拆下）。10、实验过程中，如发生意外问题，应立即报告指导教师，不得擅自处理。11、实验所得数据应与教师协商，认为达到要求后，实验才能结束。12、凡使用雷管、炸药、导爆索、导爆管、导火索等爆破器材进行的爆炸性实验，必须统一由教师指挥，各组不得自行通电起爆。13、在实验前后，炸药、雷管、导火索、导爆索、导爆管等爆炸物品禁止私自拿离实验场所或带回宿舍。如有此事发生，将严肃处理，情节严重者，将报送2/87公安机关处理。14、有关爆炸材料的加工、称重、存放、保管、使用，应遵守爆破安全规程的规定。15、实验后，及时整理实验记录，填写实验报告并交指导教师批改。环境与资源学院爆破工程实验室2000年9月3/87目录第一部分基础型实验 1实验一炸药猛度和爆力测定 1实验二炸药爆速和殉爆距离测定 10实验三雷管击穿铅板实验 18实验四单个电雷管的导通及电阻值测定 20实验五板件/杆件爆破破碎实验 25实验六凿岩实验 28实验七爆破漏斗实验 30第二部分综合型实验 34实验八电力起爆网路设计与连接 34实验九导爆管起爆网路设计和连接 40实验十导爆索起爆网路 43实验十一爆破地震测试 45实验十二爆破动态应变测试 50实验十三岩石爆破损伤声波测试与评价 54第三部分创新型实验 56实验十四导爆管传爆过程高速摄影与分析 56实验十五复式起爆网路设计实验 63实验十六光面爆破参数优化实验 64实验十七逐孔起爆参数优化设计实验 672/87第一部分基础型实验实验一炸药猛度和爆力测定一、实验目的通过实验，了解常用炸药作功性能（爆力、猛度）的测定方法；完成爆破漏斗实验，测定爆破漏斗的各主要参数。二、实验项目（一）炸药猛度测定本方法的原理是将定量炸药置于铅柱上的钢板上引爆，爆炸后，以铅柱的压缩量来表示炸药的猛度。按国标GB12440—90《炸药猛度试验铅柱压缩法》标准进行。1仪器和实验材料（1）铅柱：高度60土0.5mm；直径40±0.3mm。上下两端面按粗糙度Ra为6.3μm加工，要求平行。如图1－1所示。选择经过标定的标准铅柱。图1－1铅柱压缩法炸药猛度测定试验用铅柱（2）钢片：优质碳素结构钢，高度10±0.1mm；直径41±0.2mm，两端面粗糙度按1.6μm加工成圆形，要求平行，硬度为HBl50～200，如图1－2所示。2/87图1－2铅柱压缩法炸药猛度测定试验用钢片（3）钢座：中碳钢板，厚度不小于20mm，最短边长(或直径)不小于200mm．正面加工按粗糙度Ra为6.3μm，硬度为HBl50～200，钢座四角(或圆角)分布有四个小钩。（4）钢管：焊接钢管，外径φ48mm，壁厚3.5mm，高度60mm，上下两端面按粗糙度Ra为6.3μm加工，如图1-3所示。图1－3铅柱压缩法炸药猛度测定试验用钢管（5）纸筒：用厚0.15～0.20mm，长×宽为150×65mm的纸(纸质要求结实)粘成内径为40mm的圆筒，并用同样的纸剪成直径为60mm的圆纸片并沿边剪开到直径为40mm的圆周处，再将剪开的边翻迭，粘在纸筒的外面。4/87（6）带孔圆纸板：厚度0.3～1.2mm，外径38～39mm，内径7.5mm。（7）天平：感量0.1克。（8）铜模子：中心有内径40土0.5mm，高为80mm的圆柱状孔。（9）铜冲子：中心有直径为7.5mm，高为15mm圆柱状突起部分。（10）游标卡尺：0～125mm。（11）圆木锥：直径为7.5mm，长为160mm。（12）工业炸药。（13）8#平底金属壳雷管。图1－4铅柱压缩法炸药猛度测定试验用铜压模示意图1—铜冲子；2—铜模子；3—铜模底座2操作步骤（1）用卡尺测量铅柱的高度，如图1－5所示，应以铅柱的十字对称位置上依次测量四个数值，准确到0.lmm。取四个数值的平均值，即为铅柱的高度。作好记录。（2）用天平称取炸药50±0.1g。（3）将称好的炸药放在纸筒中，再放上带孔圆纸板。（4）将装好炸药的纸筒放入铜模子中心孔中，用铜冲子将炸药压出一个中心有孔(直径7.5mm，深15mm)，装药密度为1.00±0.3克／mm3的药柱，轻轻拔出铜冲子；随即在中心孔中插入小木棒。（5）如图1－6所示布置实验装置，将药柱、钢片、铅柱安装在钢板座上，要求药柱、钢片及铅柱在同一轴线上，并用钢管套住炸药包，用麻绳固定在钢板座的小钩上。4/87（a）爆炸前未被压缩的铅柱（b）爆炸后被压缩的铅柱图1－5铅柱压缩法炸药猛度测定试验用铅柱图1－6-1铅柱压缩法炸药猛度测定试验装置1—雷管；2—带孔圆纸板；3—炸药；4—钢片；5—铅柱；6—钢板座；7—钢管（6）安装完后，将钢板座放在预定的爆破地点，并且钢板座应放在坚硬的平地上，不应歪斜，将药柱中心孔内的小木棒换成8#雷管。（7）起爆：人员撤离到安全距离以外的掩体内，然后进行起爆。（8）起爆后的铅柱用卡尺测量高度如图1－5（b）所示，应从铅柱的十字对称位置上依次测量四个数值。准确至5/870.1mm，取四个数值的平均值，即为爆炸后该铅柱的高度。作好记录。图1－6－2炸药猛度测定法—铅柱压缩法实验装置1—雷管；2—炸药；3—细绳；4—钢片；5—铅柱；6—钢板；7—爆炸后被压缩的铅柱3计算实验后，按下式计算炸药的猛度：Δh＝h1—h2式中：Δh—所测炸药的猛度，mmh1一爆炸前沿柱的平均高度，mmh2一爆炸后铅柱的平均高度，mm按GB12440—90《炸药猛度试验铅柱压缩法》标准规定：每份试样平行两个测定，取其平均值，精确到01mm。平行测定误差不超过10mm，若平行测定超差，允许重新取样，平行作三个测定进行复验。(注：测高猛度炸药时，允许将试样用药量减半或钢片厚度加倍，但在报告结果时应予说明变更后的试验条件)。4实验记录及计算结果实验记录见表1－1。5实验结果分析表1－1柱压缩法炸药猛度测定实验记录及计算结果7/87实验编号炸药名称爆炸前的铅柱的均高度h1（mm）爆炸后的铅柱的均高度h2（mm）猛度值Δh（mm）（二）炸药爆力实验（特劳茨试验法）本方法的原理是将定量的炸药置于铅柱孔内起爆，爆炸后，以铅柱孔扩大部分的容积来衡量炸药的爆力。1试验准备（1）铅柱：如图1－7所示，a表示未爆炸前的情况；b表示爆炸后的情况。（a）爆炸前的铅柱（b）爆炸后的铅柱图1－7铅柱孔扩张法炸药爆力测定（2）石英砂：经风干的石英砂，用孔径0.7mm及0.42mm的双层筛筛选，取出留在下层筛上的石英砂备用。（3）纸筒：用牛皮纸或锡箔在直径为24mm的圆棒上卷制成圆筒。制作方法：将纸裁成如图1-8所示的直角梯形，在直径为24mm的圆棒上，从直角边开始，卷成圆筒，下底应突出圆棒端面15～20mm，将突出部分向内折好，形成筒底。（4）带孔圆纸板：由纸板剪成，规格尺寸如下：厚度1.75±0.25mm，外径23.75±0.25mm，孔径7.5±0.1mm；如下图1-9所示：7/87图1－8药卷纸尺寸（单位：mm）图1－9带孔圆纸板（单位：mm）（5）容量瓶250mL，100mL各1个，分度值为一级；（6）滴定管50mL，分度值为0.1mL；（7）天平感量为0.001g；（8）玻璃温度计测量范围：-30℃～0℃；0℃～+50℃，各1支，分度值为1（9）起爆器充电电容式起爆器，选用；（10）毛刷选用；（11）游标卡尺规格0～125mm，分度值为0.02mm；（12）1发经检查合格的8#工业铜壳瞬发电雷管。2实验装置如图1－10所示，主要由铅柱、炸药包和雷管组成。3操作步骤；①称取炸药10g±0.0lg装入纸筒中，再放上带孔圆纸板，然后将纸筒放在内径为24.5土0.1×60mm的专用铜模子中，用专用铜冲子(冲子中心有直径为7.5mm、高15mm的突起部)将炸药压成中心有孔，装药密度为1.00±0.03克／cm3（计算值）的药柱，拔出冲子后，在中心孔内插入雷管壳，实验时再换上8#工业电雷管。如果是膏状炸药（乳化炸药、水胶炸药等），将炸药装入纸筒中称量，直接插入雷管。8/87(注：各种工业炸药允许按使用时要求的密度进行试验，但要在结果中说明)②将装配好的药包放入已知体积的铅铸孔内，并小心地用木棒将它送到孔底部，铅铸孔剩余的空间用石英砂填满。(自由倒入，不准振动或捣固)直至铅铸的上平面，人员撤离到安全距离以外的掩体内，然后进行起爆。图1－10铅柱孔扩张法炸药爆力测定实验装置1—雷管脚线；2—石英砂；3—8#工业铜壳瞬发电雷管；4—炸药包；5—铅柱4结果计算①爆炸后，将铅铸倒置，用毛刷清除孔内的残留物，以水作介质灌满铅铸孔，所用水量即为孔的体积，水的体积可用量筒测定。爆炸前后铅铸孔容积之差即为炸药爆力，爆力值X按下式计算，以毫升计：X=（V2一V1）（1+K）—22式中：V1一爆炸前铅铸孔的体积(毫升)；V2一爆炸后铅铸孔的体积(毫升)；X—炸药作功能力（以铅柱孔扩大值表示），毫升；K—温度修正系数（见表1－2）；9/8722—铜壳电雷管15℃按照国标GB12436—90《炸药作功能力实验铅柱法》标准规定：每份试样平行作两次测定，取其平均值，精确到1毫升，平行测定误差不超过20毫升。如超过20毫升，则补做一试验。若其结果同前两个结果的平行误差均没超过20毫升，则可取相差较小的二者的平均值。若有的结果超过20毫升，则可取不超过的数值求其平均值。若出现异常现象，应查找原因，重新实验。②若实验铅铸温度不是15℃，则测定结果应按表1－2进行修正表1－2非标准条件下实验数值修正值铅铸温度（℃）修正值（％）铅铸温度（℃）修正值（％）-30+18+5+3.5-25+16+8+2.5-20+14+10+2.0-15+12+150-10+10+20-2.0-5+7+25-4.00+5+30-6.05、使用工具水壶一个；专用铜模子、铜冲子一套。6、实验记录及计算结果实验记录见表1－3。表1-3铅柱孔扩张炸药爆力测定法实验记录及计算结果实验编号炸药名称爆炸前铅柱孔体积V1（毫升）爆炸后铅柱孔体积V2（毫升）爆力值X（毫升）温度（°C）修正后爆力值（毫升）10/877实验结果分析11/87实验二炸药爆速和殉爆距离测定一炸药爆速测定（一）实验目的通过实验，掌握常用的导爆索测定法(道特里斯法)和爆速仪测定法，了解工业炸药爆速的大小。（二）实验方法一)道特里斯法1道特里斯法的原理利用巳知爆速的导爆索来测定炸药的爆速。2仪器和器材铝板：厚3mm、长300mm、宽40mm，1块；纸筒：直径32mm，长400mm，纸质要结实；圆木棒：直径32mm，长400mm，1根；木卡子：2个；导爆索：2米；已知其爆速；钢卷尺：1把；硝铵炸药：若干克；8#雷管1个；钢板：厚10mm，长440mm，宽50mm。3实验步骤如图2－1以下步骤进行实验：（1）用电工刀切取长2米的导爆索一根，用尺子量好中点，并标上记号。（2）取铝板一块，在靠近铝板一端处用刀刻一直线作为e点。（3）将铝板放在钢板上，将导爆索用木卡子固定在铝板上，并使导爆索的中点对准e点的刻线。12/87图2－1爆索法测定炸药爆速的装置1—φ32～35×200（mm×克）炸药卷；2—导爆索；3—铅或铝板（300×60×8mm）；4—钢板（300×90×10mm）；5—卡子；f—爆轰相遇点；e—导爆索中点（4）将被测炸药制成直径32mm、长300mm药卷，在药卷上A、B、C三处各扎一个深为15mm的小孔，在A处小孔内装入8#雷管，长约2米的导爆索的两端分别插入B、C两处小孔内，导爆索的两端应切成斜面，并使斜面迎向雷管端，一般B、C间的距离即L为200mm(注意：为了避免引爆端不稳定爆轰段对测量精度的影响，A点至B点应为药卷直径的3—4倍)。取长300mm，厚为3mm铝板一块，并将铝板放在钢板(或干硬的地上，然后将导爆索穿过两个木卡子的中心孔，并用细绳将木卡子固定于铝板上，木卡子有两个作用：①固定导爆索于铝板上；②保持导爆索与铝板之间有5mm左右的距离，使爆轰波相遇处冲痕比较明显。（5）起爆，当炸药爆炸的爆轰波先后从B、C两点使导爆索爆炸，由导爆索的两端传播来的爆轰波相遇时则在铝板刻下一条较大、较深的爆痕，设为图中的f点。（起爆时，所有人员撤离到安全距离以外的掩体内。）（6）用尺子量取e、f间的距离hmm；4结果计算：因为从B点至e点的两路爆轰波传爆的时间相同，所以：t1=t2+t313/87式中：t1一爆轰波从BCf段通过的传爆时间；t2一爆轰波从BC段通过的传爆时间；t3一爆轰波从Cf段通过的传爆时间。则被测炸药的爆速值D可用下法求出：式中：D一被测炸药的爆速(米／秒)；DT一导爆索的爆速一般为6500～7000米／秒；。由于Cf=Be—h；ef=hCB=L（炸药的被测长度，一般为200mm）代入上式得：整理上式得：（米/秒）5实验记录及结果分析实验记录见表2－1。表2－1道特里斯法测定的实验结果实验编号炸药名称L（mm）h（mm）导爆索爆速DT（m/s）炸药爆速D（m/s）6实验结果分析二）爆速仪测定法电测法的基本原理是利用炸药爆炸产生爆轰气体产物直接使药包定距离两点的爆炸能转换成电讯号，输至仪表记录其两点间的时间，求出平均速度，该法的优点是简易、准确、直观。14/871．实验仪器及材料BS-l型爆炸速度测定仪1台。炸药、雷管、探针、尺子、起爆器等。2．实验原理是通过测量药包一定距离间炸药传播的时间来实现的，其方框图见图2－2所示，控制面板如图2－3所示。图2－2爆速测定仪测定炸药爆速的工作原理图图2－3控制面板图注：1．“输入I”是I靶线输入插座；2．“输入Ⅱ”是Ⅱ靶线输入插座；3、“I检”是1靶线输入检查；4、“Ⅱ检”是Ⅱ靶线输入检查。15/873实验步骤①实验前对仪器的检查：按下仪器开关到“开”位置；接着按下“检查”，其计数器按十进位累计计数；再按下“工作”位之后，依次按下“I检”显示“8888”；按下“Ⅱ检”显示四位数，按下“复原”显示“000．0”表示仪器正常。②将探计制作好并安装于被测药卷A、B处各—对，探针用直径01~05mm的漆包铜丝，绞制成双股长约250～300mm，把靠近起爆雷管的探针A作为I靶线接“输入I”、探针B为Ⅱ靶线接“输入Ⅱ”。③试验前对线路的检查：仪器复零后在测试端将“输入Ⅰ”接线夹短接一下，显示“888．8”；再将“输入Ⅱ”接线夹短接一下，显示四位数，按下“复原”；仪器显示“000．0”则表明仪器及线路都正常，否则表明靶线有断线处或接触不良，消破故障后再重复上述检查程序，直至正常为止。④将起爆电源线和雷管脚线接好，人员撤离到安全距离以外的掩体内，起爆，读出仪器显示的数字，代入下式V＝L／T(m/s)式中：L一药卷中A、B两点间距离（mm）；T一爆轰波由A至B传播的时间（um）4实验结果分析表2—2炸药爆速爆速仪测定法实验记录及结果炸药卷L（mm）T（um）爆速(m/s)炸药名称规格φ×L（mm.g）质量（g）密度（g/cm3）5结果分析16/87三）利用数据采集仪测试1实验仪器及材料主要实验仪器为PC14712瞬态波形存贮卡1个（4通道）、微机1台，数据分析软件。其它设备仪器和用品同前述实验方法2实验原理通过测量药包一定距离间炸药传播的时间来实现的，其原理方框图见图2-4所示。图2－4炸药爆速测试原理图3.测量方法将测试系统按图进行连接，合理设置瞬态波形存贮卡的采样率、量程和触发电平，并接好起爆电源线和雷管脚线，人员撤离到安全距离以外的掩体内，起爆。按通道从瞬态波形存贮卡中取数，得各通道所对应探针的测试波形，并读取爆轰波到达该探针的时刻，代入下式计算爆速值：V＝L／T（米／秒）式中：L一药包中两点（即相邻两探针）间距离（mm）；T一爆轰波由前一探针至后一探针传播的时间（微秒）4．实验记录及结果：实验记录及结果见表2－2。18/87表2－2炸药爆速爆速仪测定法实验记录及结果炸药卷L（mm）T（微秒）爆速（米/秒）炸药名称规格φ×L（mm.克）质量（克）密度（克/厘米3）5实验结果分析二炸药殉爆距离测定实验 （一）实验目的掌握爆破工地现场常用的炸药敏感度测定方法—殉爆距离测定。（二）仪器和材料1圆木棒：或钢棒、钢管一根，直径35mm，长500mm；2钢卷尺：一把；38#工业电雷管若干；4药卷若干个，直径32mm或35mm，重150g；规格φ32×150克或φ35×150克的T2粉状铵梯炸药或乳化炸药。（三）实验步骤1用圆木棒或钢棒、钢管在较硬的土地上压出大于两个药卷长度的半圆沟。2取两个药卷，然后把被测药卷放置在半圆沟中，主爆药卷的前端插入—个8#工业电雷管，深度为雷管体长度的2／3；从爆药卷的前端与主爆药卷的后端(半圆)相对应，并在同一轴线上，中间间隔一定距离，其间不得有杂物阻挡，如图18/872－5所示。3用尺子测量两药卷间的最短距离（以cm计）。4起爆：人员撤离到安全距离以外的掩体内，然后进行起爆。5起爆后，根据放置从爆药卷的地方，有无显示未完全爆炸的残药，或是否产生爆坑来判断从爆药卷是否殉爆。如起爆后，两药卷都爆炸了，说明从爆药卷已殉爆，再加大两药卷的间距进行实验，连续三次都殉爆的最大距离作为该炸药的殉爆距离(以cm为单位)。6．如果起爆后，从爆药卷还残留有未爆炸的残药，说明药卷间距过大，必须缩短距离，再作试验直至找到连续发生三次殉爆的最大距离时为止。图2－5爆距离测定法1—主动药包；2—从动药包；3—半圆形槽；a—殉爆距离（四）实验及结果分析：实验结果记录见表2－3。表2－3实验记录表实验编号炸药名称药卷规格两药卷之间殉爆情况直径（mm）长度（mm）重量（g）间距（mm）介质按GB12438—90《炸药猛度试验铅柱压缩法》标准规定：1．测定的试样应从每批炸药中任意抽取，不准重新改制；2．结块的药卷在起爆前允许将雷管的一端搓松；3．测定殉爆时，一次只准许试验一对药卷。20/874．散装炸药按规定的密度制成直径32或35mm，重为150克的药卷后进行试验。（五）结果分析：实验三雷管击穿铅板实验雷管击穿铅板实验是测定雷管爆炸威力，也是检验雷管起爆能力大小的方法之—。但是必须指出，雷管的铅板穿孔能力只表明了雷管底部方向的起爆力，它并不能全面反映雷管对药包的起爆能力，只是判断同—型号雷管起爆能力的相对指标。1实验器材实验固定架。(结构见图3－1所示)；图3－1雷管击穿铅板实验装置示意图铅板(φ40×5mm)；钢管：（外径50mm，高60mm）；8号工业电雷管：若干；游标卡尺0～125mm一把；（或直径量规）；充电式电容起爆器、放炮母线100m（多股铜芯线）。2实验步骤测量铅板尺寸，检查铅板质量；按图3－1将钢管、铅板、雷管固定在实验架上，雷管底部紧贴铅板，位于铅板中心并垂直于铅板。人员撤离到安全距离以外再起爆；然后取下起爆器接线，拔下钥匙；前往观察和测量铅板击穿情况。20/878#雷管应将厚度为5mm的铅板击穿一个直径不小于雷管外径的小孔。3实验结果分析实验结果记录结果见表3－1。表3－1实验结果序号雷管直径（mm）铅板厚度（mm）穿孔结果备注透否穿孔直径（mm）123454结论及评述21/8722/87实验四单个电雷管的导通及电阻值测定一单个电雷管的导通及电阻值测定电雷管的电阻是指单个电雷管的全电阻，即桥丝电阻与脚线电阻之和，它是电爆网路设计中不可缺少的基本参数。雷管电阻值必须用爆破专用仪表（如QJ41型电雷管测定仪、205型线路电桥或数字式电雷管电阻测定仪）测定。1实验器材：数字式雷管电阻测定仪，电雷管，防护装置。2实验步骤（1）将雷管电阻测定仪的功能转换转开关置于“电阻档”的适当量程上。（2）将被测雷管置于防护装置内、引出两根脚线接于电雷管测试仪的两接线柱上。（3）从雷管电阻测定仪的显示屏上读取所测电阻值。3实验结果记录实验记录见表4－1。表4－1实验结果序号雷管类型脚线材质及长度电阻值(欧姆)测量仪表1234结论及评述二单个电雷管最低准爆电流及最大安全电流的测定24/87为了保证单个或成组电雷管同时可靠地起爆，必须了解各种电雷管起爆所要求的最低准爆电流；同时为了保证电雷管检测和使用的安全，也必须知道各种不同品种电雷管的最大安全电流。所谓最大安全电流是指即使通电时间较长（我国规定5分钟）的情况下,也不会引起电雷管爆炸的最大电流值；最低准爆电流是指能确保电雷管桥丝发热到足以引燃发火球的最小电流值，二者的测试手段完全一样，只是数值上有所差别。1实验仪器和材料交、直流电流表（0～1A）一只；爆破欧姆表一只；滑线电阻二只；单刀双掷开关一只；双刀双掷开关一只；电雷管若干。2实验电路如图4-1所示图4—1最大安全电流测定线路图电雷管；2—电源；A—毫安表；K1—闸刀开关；K2—换向开关；R1、R2—可变电阻3实验步骤：（1）按图4—1联好线路，电源开关Kl断开，K2放在中间(全断开)位置。（2）用爆破欧姆表测出电雷管的电阻值(包括将电雷管引至安全地点的联接线电阻)。（3）调整可变电阻Rl，使其电阻值等于上述(2)项测定的电雷管阻值(即用Rl代替电雷管及引出线的电阻)。（4）将K2掷向触点A，合上电源开关Kl,调节可变电阻R2，由电流表A指示出某—定的电流强度(测定最高安全电流时，使电流表A指示为30mA)；（5）将K2掷向触点B，使被试电雷管接入电路，观察在该电流强度作用下电雷管是否爆炸。如果较长时间不爆炸，则满足最高安全电流的要求；25/87（6）重复上述（4）、（5）及（6）三个步骤，测定最低准爆电流。开始时取较小的电流值，然后逐步增大（每次可将电流增大10—20毫安），直至使电雷管爆炸为止，此时的电流即是最低准爆电流。注：实验电源可依次使用直流电以及交流电．线路中的电流表A应与所用的电源相符。4实验记录及结果：实验记录及结果见表4－2。表4－2实验结果序号雷管类型桥丝材质电阻（欧）电流强度（毫安）通电时间（分）检测结论5结果分析三毫秒电雷管延期时间测试（一）实验目的使学生了解毫秒电雷管延期时间测试方法，和延期时间的准确性。（二）实验方法1实验仪器及材料实验器材包括：毫秒延期电雷管3个，PC14712瞬态波形存贮卡1个（4通道）、微机1台、起爆器1个，起爆线路100米，，以及数据分析软件。2实验原理利用毫秒延期电雷管爆炸将缠绕在雷管上的导线炸断，产生一个脉冲电信号。该脉冲信号被瞬态波形存贮卡接收，记录下雷管爆炸的时刻。该时刻与起爆电源的同步信号之差，即毫秒电雷管的延期时间。各信号波形通过微机显示。其原理方框图见图25/874－2所示。图4－2毫秒电雷管延期时间测试原理图3实验场地实验场地要选择空旷的安全开阔地。4测量方法将测试系统按图进行连接，合理设置瞬态波形存贮卡的采样率、量程和触发电平，并接好起爆电源线和雷管脚线，人员撤离到安全距离以外的掩体内，起爆。按通道从瞬态波形存贮卡中取数，得各通道所对应的起爆信号及各雷管爆炸的测试波形，并读取起爆时刻和各雷管的爆炸时刻，各雷管的爆炸时刻与起爆时刻之差，即毫秒电雷管的延期时间。5实验记录及结果炸药爆速实验记录及结果见表4－3。表4-3炸药爆速爆速仪测定法实验记录及结果雷管编号雷管段别起爆时间(ms)雷管爆炸时间(ms)雷管延期时间(ms)26/876实验结果分析27/87实验五板件/杆件爆破破碎实验一岩石杆件实验1实验目的通过实验了解一维杆条件下岩石破碎的特征，观察到反射拉伸应力波在岩石破坏过程中所起的作用，进而帮助我们理解岩石在二维条件下爆破破碎机理。2实验器材8#工业电雷管一发，工业炸药20~30克；5×5×60厘米石膏杆件一条。3实验步骤实验步骤如图5－1所示。药包药包雷管石膏杆件铁板垫土层图5－1石膏杆件实验按图9-１所示布置实验装置，将石膏杆件平置于铁板或其它坚硬的平板上，在杆件的一端装置炸药包，必须将炸药包装置在杆件端面的中心，保证药包的轴线与杆件的轴线一致，如果药包大，可在药包下面垫些土，药包必须紧贴杆件端面，然后连线起爆。４实验结果分析将爆破破碎的碎片收集起来，按照原来的部位进行拼排，然后用文字和图，将石膏杆件破碎特征描述下来。28/87二岩石块状试件实验1实验目的通过实验使学生了解二维条件下岩石破碎的特征，并进而帮助学生理解岩石在三维条件下的爆破破碎机理。2实验器材工业电雷管一发，３００×３００×４０厘米石膏板件一块，起爆器。3实验步骤按图5－2布置实验装置。如图5－2所示，每班领取板状试件一块，观察试件材质，尺寸、孔径、孔间距、结构情况、引爆装置等，如符合实验要求，将石膏板平放在铁板或其它坚硬的平板上，在板件中心钻一个直径为8～10mm、深14mm左右的炮眼，将电雷管装入炮眼，联线，然后用起爆器引爆。4实验结果分析（１）绘图说明试件的规格、尺寸、材质；（２）起爆后，试件破坏情况图；（３）其它现象。29/87图5－2石膏板件爆破破碎实验30/87实验六凿岩实验一基本概念在钻眼爆破法的掘进施工中，破岩是首开工序，为了破岩，要先在岩体掘进部位的适当位置打出一组炮眼，以便放置炸药进行爆破工作。钻眼机械分冲击式和旋转式两大类。煤矿中常用的旋转式钻眼机械有煤电钻和岩石电钻，适于在煤层和软岩中打眼。而在中硬岩中打眼要用靠冲击作用凿眼的凿岩机，采用以压缩空气为动力的风动凿岩机。如带气脚的YT—23型和YT—24型凿岩机。本实验主要是对风动凿岩机进行分解及结合。为了使钎子能够连续地进行正常凿岩。凿岩机必须含有使钎子产生冲击动作的冲击机构、使钎子产生回转动作的旋转机构、并有和钎子共同组成的排粉系统。二实验目的通过对凿岩机的分解详细观察各个机构及系统的组成、每个零件的相对位置、分析完成相应动作的原理，确实建立起凿岩机是靠冲击动作凿岩的概念。三实验用器材每组YT—23型凿岩机一台，木槌一个，活动搬手一把。四实验准备及进行1实验前复习好课本“凿岩机构造和动作原理”一节(实验时带课本以便对照实物进行分析)。2用搬手旋下长螺栓的螺母，抽出螺栓。将凿岩机分解成柄体、缸体和气腔三大部分，然后卸出内部机件。3按冲击机构、旋转机构和排粉系统观察各机件，用手动并分析相应的动作原理。4按正确位置组装凿岩机。31/87五注意事项分解与结合凿岩机一定在指定工作台上进行，防止转动套等机件落地砸伤和其它机械碰伤事故发生。六实验要求1、回答冲击机构的作用组成并简述冲程与回程的动作原理。2、叙述旋转机构的作用、组成与动作原理。3、说明排粉系统的作用、组成及动作原理。32/87实验七爆破漏斗实验一基本概念当药包爆破产生外部作用时，除了将岩石（固体介质）破坏以外，还会将一部分破碎了的岩石抛掷，在地表形成一个漏斗形的坑，这个坑叫做爆破漏斗。爆破漏斗是工程爆破中一些重要参数计算的基础，它是由下列一些要素构成的（图7－1）。rr图7－1爆破漏斗图自由面——被爆破的岩石与空气接触的面叫做自由面，又叫临空面。如图7－1中的AB面。自由面在工程爆破中起着非常重要的作用，有了自由面，爆破后的岩石才能向这个面破坏和移动。在工程爆破中为了控制爆破作用人们常常在爆破附近人为地创造自由面。在长期爆破实践中，人们总结下一条简单的经验，即自由面多，爆破效果好。最小抵抗线W——自药包中心到自由面的最短距离，即表示爆破时岩石阻力最小的方向。因此，最小抵抗线是爆破作用和岩石移动的主导方向。爆破漏斗半径r——即爆破漏斗的底圆半径。爆破作用半径R——也叫做破裂半径，即自药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。爆破漏斗深度D——自爆破漏斗尖顶至自由面的最短距离。爆破漏斗的可见深度h——自爆破漏斗中岩堆表面最低洼点到自由面最短距离。33/87爆破漏斗张开角——即爆破漏斗的顶角。除了上述构成爆破漏斗的一些要素以外，在爆破工程中还有一个经常用到的重要指数，即爆破作用指数n，它是爆破漏斗半径r和最小抵抗线W的比值，可以用下式表示：爆破作用指数n在工程爆破中是一个极重要的参数。若改变爆破作用指数n，则爆破漏斗的大小、岩石的破碎性质和抛移程度都随之而发生变化。在工程爆破中常常根据爆破作用指数n值的不同，将爆破作用分为五种。1标准抛掷爆破漏斗(图7－2a)这种爆破漏斗的漏斗半径r与最小抵抗线W相等，即爆破作用指数n＝1.0，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(图7－2b)这种爆破漏斗的漏斗半径r大于最小抵抗线W，即爆破作用指数n>1.0，漏斗张开角>90°，形成加强抛掷爆破漏斗的药包叫做加强抛掷爆破药包。3减弱抛掷爆破(又叫加强松动爆破)漏斗(图7－2c)这种爆破漏斗的漏斗半径r小于最小抵抗线W，即爆破作用指数1>n>0.75，漏斗张开角<90°。形成减弱抛掷爆破漏斗的药包叫做减弱抛掷爆破或加强松动爆破药包。如果要求抛拂距离大时，可以采用爆破作用指数n大于1的加强抛掷爆破，但是爆破作用指数不应超过3.0，因为过量的增大n值，对抛掷不会产生明显的影响，却增加了炸药的消耗量。4松动爆破漏斗(图7－2d)药包爆破后只使岩石破裂，几乎没有抛掷作用，从外表看，不形成可见的爆破漏斗。此时的爆破作用指数n小于但接近于0.75。松动爆破时采用的装药量一般较小，因此爆破时所产生的振动较小碎石飞散的距离也较小。这样，有利于提高装岩的效率和爆破的安全性。因此，在井下和露天的矿石回采作业和巷遭的掘进作业中，常常采用这种爆破。5压缩(压碎)爆破(图7－2e)压缩爆破的特点是药包爆破时，只将它周围的岩石压缩(或压碎)形成空洞，而爆破的作用达不到自由面。这种爆破在药壶爆破中常常被采用。二实验目的实验感性认识炸药在介质中的作用。熟悉爆炸作用指数n与最小抵抗线、装药量之间的关系。掌握爆破漏斗形成机理。34/87三实验用器材瞬发8号雷管6发，炸药150g，装药纸筒6个，钢钎1把，爆破电桥1台，起爆器1台，起爆导线30m以上。四实验方法、步骤爆破漏斗实验需要在爆破生产现场或空旷的野外进行，如为模拟测试，需要制作的水泥试件模型会很大，要求场地也宽阔。本实验为演示性实验，一般选择平坦的开阔场地的土中进行，装药形式为集中装药。1先将炸药改装成直径25mm、重为15g、25g、35g的小药包各两个。2用钢钎凿出直径30mm、深30cm和40cm的孔各3个。3分别把三种不同药量的药包装入炮孔。4每个装药起爆前要采取防护措施，以防飞石（土）飞出伤人。5按照安全操作规程装药、起爆。并记录各爆破漏斗的形状，尺寸。图7－2各种爆破作用图a－标准爆破漏斗；b－加强抛掷爆破漏斗；c－减弱抛掷爆破漏斗；35/87d－松动爆破漏斗；d－压缩爆破五安全注意对于雷管的测试、使用和起爆器的操作按照实验一之六执行。装药时，炮孔必须用黄土填塞、捣实，不能使用金属棒填塞捣实炮孔。六实验记录实验记录见表7－1。表7－1爆破漏斗法炸药爆力测定实验记录及计算结果实验编号炸药名称药包重量（克）漏斗底半径（厘米）可见深度H（厘米）漏斗体积（厘米）3爆破作用指数（n=r/w）r1r2r平均七实验要求1解释爆破漏斗的形成机理。2所做漏斗实验的结果做出漏斗类型评价。36/87第二部分综合型实验实验八电力起爆网路设计与连接（一）瞬发电雷管串、并和混联网路1实验目的通过实验，将使学生掌握电爆网路的设计计算，学会电爆网路联接与检测方法。2实验器材（1）8#工业电雷管若干个；（2）导线、联接线、端线、母线；（3）QJ41型电雷管测试仪或数字式电雷管测试仪；（4）电容式充电起爆器。3实验步骤：（1）串联起爆网路取5～20发电雷管，按图8－1联接，并测量电阻：图8－1串联电爆网路37/871—电雷管测试仪或起爆器；2—导线；3—雷管=1\*GB3①用QJ41电雷管测试仪抽测任意五个电雷管的电阻值，取其平均值作为电雷管的单个电阻模拟值，计算20发串联后的电阻值；实际工作中，必须对每个电雷管进行检侧，并按电阻值进行分组；对同一条网路电雷管电阻值误差士0.5欧姆；=2\*GB3②将所选电雷管进行串联（一般20发左右为好）；=3\*GB3③用QJ41电雷管测试仪对爆破网路进行导通检测，并将实测的电阻值R串记录之，验核与计算电阻值是否相近。=4\*GB3④测量母线电阻R线，并将母线两端分别与起爆网路接线柱相联，再实测出其网路总电阻值R串总，验核其结果是否与计算相符。=5\*GB3⑤将起爆电流调整至1.2A；人员全部撤离到安全距离以外，按下起爆器起爆按钮，观察电雷管准爆情况．注意：及时取下起爆母线接头和起爆器钥匙并专人保管。（2）并联起爆网路取5～6发电雷管逐发导通检测后，按下图8－2联接并计算并联后的电阻：图8－2并联电爆网路=1\*GB3①根据具体情况，将电雷管部分并联（以3～6个为宜），并且用QJ41电雷管测试仪导通，实测其电阻值R并，并验核实测电阻值是否与计算电阻值相符。=2\*GB3②将已测知电阻值的母线R线与并联网路相联，再实测出并联网路的总电阻值R并总，验核其实测结果与计算值是否相近．38/87=3\*GB3③先不接通电源，调整起爆电流为12A后，确认全部人员撤离到安全距离以外，再用起爆器起爆，并观察记录准爆情况；注意：及时取下起爆母线接头和起爆器钥匙并专人保管。（3）混合联接起爆网路取6～10发经逐发检查后的电雷管，按下图8－3联接并计算混联后的电阻值：=1\*GB3①针对该组实验具体条件（如炮眼数目．电雷管电阻，母线电阻，假定R线=12欧姆）进行最优网路的选择，最佳分组数m用下式求得．式中：r一单个电雷管平均电阻值（欧姆）N一电雷管总数目，即装药炮眼数目（个）。N=m·nR线一导线电阻（欧姆）m一混合联网路中并联的组数n一组内串联电雷管的数目（个）图8－3混合联接电爆网路=2\*GB3②按此方案进行联线和检测，如分3组．先将每组电雷管串联，用电桥导通并实测每组的电阻值，验核其值是否与计算值相符．=3\*GB3③将三组并联，用电桥导通并实测并联后的电阻值，再与计算值核对．=4\*GB3④接通电源，将起爆电流调整到25A；确认全部人员撤离到安全距离以外；=5\*GB3⑤按压起爆按钮，观察电雷管齐爆准爆情况．39/87本实验每3～4个人一块模拟实验台．做到人人动手，相互配合．实验八实验结果报告实验名称：实验者姓名：班级：实验日期：1电爆网路基本条件：(1)绘图说明实验布置的炮眼数目，掏槽方式以及炮眼编号；(2)电雷管的电阻值测定；(3)母线及其电阻值测定值。2并联起爆网路：(1)电雷管串联后的电阻值：Ｒ串a）实测值欧，b）计算值欧．(2)接母线后网路的电阻值R串总：欧；a)实测值欧．b）计算值欧．(3)假设起爆电流为50V，计算起爆电流及通入每个电雷管的电流强度，并说明能否准爆。3并联起爆网路(1)电雷管并联后的电阻值：R并欧；a）实测值欧b）计算值欧(2)接母线后网路的总电阻值,R并总欧．a）实测值欧．b)计算值欧；(3)假设起爆电压为10伏，计算起爆电流及流入每个雷管的电流强度，并说明能否准爆？与串联时的起爆电流比较．从中可发现有何差异？4混合联接起爆网路（1）最优网路的分组教m（2）绘图说明联接方式（3）每个串联的电阻值R串141/87a）实测值：第一组R串1欧；第二组R串2欧；第三组R串3欧；b)计算值……欧；（4）混联后的电阻值：a）实测值欧；b)计算值…欧．(5)接母线后网路的总电阻值：R混总欧；a）实测值欧；b)计算值…欧．(6)假设起爆电压为50伏，计算起爆电流以及流入每个电雷管的电流强度，并说明能否准爆？（7）将上述三种联接方式进行比较，阐述各自的优缺点。电爆网路连接实验结果记录见表8－1。表8－1电爆网路连接实验记录及结果炮眼序号电阻值（欧姆）平均值（欧姆）（二）微差爆破电爆网路1实验目的通过实验使学生了解微差爆破网路的布置方法，微差爆破机理；2仪器和材料工业毫秒延期电雷管１～５段各５０发（逐法经过电阻检查），工业炸药若干，炮钎、大锤、炮杆、皮尺、起爆器；3实验步骤选择一个爆破台阶，按下图布置炮孔，装药，单孔药量不大于50g，总药量不大于2500g，孔间距取40cm。排间距取40cm，联接电爆网路，并检测，连接爆破母线后，全部人员撤离到安全距离以外的掩体内，用起爆器起爆。41/87图8-４微差爆破电爆网路１－１段毫秒电雷管；２—２段毫秒电雷管；３—３段毫秒电雷管；４—４段毫秒电雷管５－５段毫秒电雷管；４实验结果分析42/87实验九导爆管起爆网路设计和连接（一）孔外延期导爆管雷管起爆网路1实验目的通过实验使学生了解导爆管雷管起爆网路的起爆和传爆、孔外延期导爆管雷管起爆网路的布置、联接以及利用导爆管雷管起爆网路实现微差爆破的原理。2仪器和材料导爆管毫秒延期雷管１～４段，连接块、胶布、封口钳、导爆管雷管起爆器、工业炸药3实验步骤选择爆破台阶，按下图9－1布置导爆管雷管起爆网路；图9－１孔外延期导爆管雷管起爆网路１－１段导爆管雷管；２—２段导爆管雷管；３—３段导爆管雷管；４—４段导爆管雷管５－连接块全部人员撤离到安全距离以外的掩体内，用起爆器起爆。爆破后，观察孔外延期导爆管雷管起爆网路传爆和岩石破碎情况４结果分析43/87（二）孔内延期导爆管雷管起爆网路1实验目的通过实验使学生了解孔内延期导爆管雷管起爆网路的布置方法、联接方式、起爆和传爆、以及利用孔内延期导爆管雷管起爆网路实现微差爆破的原理。2仪器和材料导爆管毫秒延期雷管１～６段，连接块、胶布、封口钳、导爆管雷管起爆器、工业炸药3实验步骤选择爆破台阶，按图9－2布置导爆管雷管起爆网路：全部人员撤离到安全距离以外的掩体内，用起爆器起爆。爆破后，观察孔内延期导爆管雷管起爆网路传爆和岩石破碎情况。图9－２孔内延期导爆管雷管起爆网路１－１段导爆管雷管；２—２段导爆管雷管；３—３段导爆管雷管；４—４段导爆管雷管５－５段导爆管雷管；６—６段导爆管雷管；７－连接块４结果分析44/87（三）孔内和孔外延期导爆管雷管起爆网路将以上两种连接方式混连接。在指导教师的指导下，学生自主设计。45/87实验十导爆索起爆网路一实验目的通过实验使学生了解导爆索起爆网路的布置方式、联接方法、起爆和传爆。二仪器和材料工业导爆索、工业炸药、毫秒双向继爆管2～5段、瞬发导爆管雷管、起爆器。三实验步骤选择爆破场地，按下图10－1布置起爆网路。图10—1导爆索分段并联微差起爆网路1—起爆雷管；2—主导爆索；3—支导爆索；4—炮孔装药；5—继爆管；6—炮孔46/87四结果分析48/87实验十一爆破地震测试一实验目的爆破作业引起大地震动，波及建筑物基础，影响建筑物安全，成为被社会广泛关注的爆破“公害”之一。在许多情况下，爆破规模的控制、爆破工艺的选择以及爆破设计方案能否实施，均取决于对爆破地震效应的控制及建筑物的安全保护，因此爆破技术人员应高度重视爆破地震观测及监测。本实验的目的是通过实验使学生能初步认识爆破地震波对地表建筑物的危害并熟悉爆破地震测试技术。二实验方案及步骤1测试系统爆破工程中常常需要测量爆破地震速度，测试系统由速度传感器、振动记录仪和微机组成，如图10－1所示；有时需要测量爆破地震加速度，测试系统由加速度传感器、阻抗变换器、振动记录仪和微机组成，如图10－2所示。实验采用的EXP型振动记录仪工作原理如图10－3所示。图10－1爆破振动速度测试系统图10－2爆破振动加速度测试系统2实验场地实验场地要选择空旷的安全开阔地。3实验器材实验器材包括：铵锑炸药（2#岩石炸药）若干，起爆器，起爆线路100米，工业电雷管，钻孔钎杆，SD-1磁电式速度传感器（每组6支），IDTS2850型爆破震动记录仪或PC14712瞬态波形存贮卡，微型计算机以及爆破震动数据分析软件。48/87图10－3EXP型振动记录仪工作原理图4实验基本原理（1）爆破地震波的特征炸药在土岩中爆炸时，一部分能量转化为介质弹性振动能，这种弹性振动以地震波的形式由爆源向外传播。地震波又分体波和面波：体波由纵波（P波），横波（S波）组成。纵波是由爆源向外传播的疏密波，质点的振动方向与波的传播方向一致，一般表现为周期短、振幅小；横波是由爆源向外传播的剪切波，一般表现为周期较长，振幅较大；体波在传播途中遇到地表、岩层层理和节理时均会产生反射和折射。面波是沿质表面或分界面传播的波，它又分勒夫波（L波）和瑞利波（R波）。勒夫波的特征是质点仅在水平横向作剪切型振动，它只有在半无限空间上至少覆有表面层时才会出现；瑞利波存在于径向和垂向构成的平面内，即在完全介质中它没有横向分布，瑞利波的质点作椭圆轨迹作逆进运动。（2）描述爆破振动强度的物理量爆破振动强度用介质质点的运动物理量来描述，包括质点位移、速度和加速度。在工程实际中，多用质点运动速度，有时也采用振动加速度的幅值代表地震波强度，我国《爆破安全规程》规定，以地表质点振动速度作为破坏判据。50/87地表震动速度计算经验公式为：式中V—质点震动速度，cm/s；Q—起爆药量最大一段装药量，kg；R—测点到爆源的距离，m；K—与爆破场地条件有关的系数；—与地质条件有关的爆破地震波衰减指数；k、m、n为反映不同爆破方式、地质、场地条件的系数和指数。值得注意的是，式中的k、m、n值必须通过大量现场试验，对所测数据进行统计回归分析得到。若按工程类比法选取时，只能以与工程场地地质条件和爆破方式大致相似的爆破工程作为参考对象。（3）爆破震动测试主要内容爆破震动测试主要包括两个方面的内容：=1\*GB3①研究爆破过程中地震波的衰减规律，研究地质构造、地形条件、爆破方式和爆破参数等对地震波参数的影响。=2\*GB3②研究建筑物、构筑物对于爆破震动的响应特征，这一响应特征和爆破方式、构筑物结构特点的关系。在测试方法上两者有相同或相似之处，但对振动的分析，对数据处理的要求方面则不全相同。爆破震动测试内容包括：地表质点振动速度测试；质点振动位移测试；质点振动加速度测试；建筑物的反应谱测试；目前又发展了岩体介质反应谱测试，如岩体边坡爆破震动反应谱测试。但开展最普遍、工程上应用最多的仍是振动速度测试。三测点布置测点应根据实验目的和要求布置，主要考虑爆源与被保护物的相对位置，要求测试的参数（速度为主或频率为主或两者均要求）四数据记录数据记录是实验的重点内容。应该包括测试地点，测试时间，至爆源的距离，质点震动速度和频率，药量等。爆破参数及测试数据填入实验报告的相关表格内。50/87五实验数据处理。实验数据处理使用成都中科动态仪器公司研制开发的爆破震动测试分析软件进行数据的读出和分析，内容包括频谱分析和地震波衰减规律的回归分析。六实验报告内容编写实验报告的基本内容包括：实验目的、实验基本原理、实验数据记录、实验数据处理、实验结果分析等。实验十一爆破震动测试实验报告姓名：学号：班级：专业：1实验名称2实验目的3实验原理4实验数据记录爆破参数记录见表11－1，爆破振动测试记录见表11－2。表11－1爆破参数记录爆破地点爆破方法孔数个孔径mm孔距m抵抗线m孔深m装药长度m堵塞长度m间隔时间ms表11－2测试记录测点号测点距离/m质点震动速度/cm/s质点震动频率/Hz测点位置相对高程/m回归系数51/875实验数据处理6实验数据分析52/87实验十二爆破动态应变测试一实验目的爆破能量作用于孔壁，产生爆破冲击波，爆破冲击波向爆源四周传播，随着距离的增加，能量衰减，形成爆破应力波，应力波伴随着应变波。为了研究岩石爆破破碎的动力学原理，需要对岩体在爆破时产生的应力应变进行观测。本实验目的是通过对模型爆破的动应变观测，掌握爆破动态应变测试技术。二实验方案及步骤1测试系统测试系统由电阻应变计、超动态应变仪、瞬态波形存贮卡、微机组成，如图12－1所示；传感器的标定由激波管及一维试件冲击锤进行动标定，并用静戊标定进行对照，传感器（应变计）用与被测材料的波阻抗相等的环氧树脂或水玻璃埋设在模型的预留孔中，当爆破孔爆炸时，应力波由传感器接收，经超动态应变仪转换及放大，由瞬态波形存贮卡进行数据采集、贮存、分析、处理，并由微机显示和打印测试结果。图12－1爆破动态应变测试系统2实验场地实验场地要选择空旷的安全开阔地。3实验器材实验器材包括：铵锑炸药（2#岩石炸药）若干，起爆器，起爆线路100米，8号电雷管，钻孔钎杆，电阴应变计（每组6支），YE3818型应变放大器、PC14712瞬态波形存贮卡、微型计算机以及爆破震动数据分析软件。53/874测量方法（1）根据测试目的和需要，在，在实验前制作的水泥砂浆模型（有一装药孔）中的适当位置布置测点，在测点位置埋设应变式传感器。（2）正确地连接测试系统的各部分，合理设置桥压开关（当应变计为120Ω时，取桥压为2V）和增益开关，按半桥测量的方法（一支为工作应变计，另一支为补偿应变计）正确地将各应变计接入电桥盒。（3）将应变计通过电桥盒接入应变仪输入端，放大器将输出一个不平衡电压，按自动平衡按钮，自动平衡电路工作，约2秒后放大器输出回零。如需精确平衡，可调节精确平衡微调器，输出零点可小于1mV。（4）调整好应变仪、瞬态波形存贮卡，设置触发方式（可用内触发或外触发方式使起爆装置和测试系统同步）后起爆。（5）YE3818型应变放大器本机标定系统由放大器和指示器两部分组。当采用本机对某通道进行标定时，先将放大器的标定/测量开关置标定状态，指示器的通道选择选定在被标定的通道上，即可进行标定。应变标定时放大器供桥电压及增益都应和测试状态时保持一致，标定可在测试前或后进行。设某测点的标定和测试波形如图12－2所示。图12－2应变标定和测试波形测得标定幅值为H（对应H值的应变标定值是人为设置的），测点幅值为h。则该测点的应变值为：三数据记录54/87数据记录是实验的重点内容。应该包括测试地点，测试时间，至爆源的距离，质点应变值，药量等。测试数据可填入实验报告中的相关表格内。四实验报告内容编写实验报告的基本内容包括：实验目的、实验基本原理、实验数据记录、实验数据处理、实验结果分析。格式如下：实验十二爆破动态应变测试实验报告姓名：学号：班级：专业：1实验名称2实验目的3实验原理4实验数据记录爆破参数记录见表12－1。爆破测试数据记录见表12－2。表12－1爆破参数记录（单位：m）爆破地点爆破方法孔数个孔径mm孔距抵抗线孔深m装药长度堵塞长度间隔时间ms表12－2测试数据记录爆破时间测点号至爆源距离/m应变值/主频率/Hz测点位置备注5实验数据处理55/876实验数据分析56/87实验十三岩石爆破损伤声波测试与评价一实验目的在岩土控制爆破中，爆破对边坡保留岩体和隧道围岩的损伤破坏是影响边坡和隧道长期安全和稳定的重要因素之一。对其损伤破坏程度的评价是进行边坡和隧道支护方式选择、支护等级选择的重要方法。声波测试技术作为一种无损检测技术，已经应用于该领域。学生通过本实验，能够数量掌握声波测试仪的使用方法，损伤岩土声波评价方法与等级划分。二实验设计运用中科科学院武汉岩土力学所生产的RSM-SY5型智能声波检测仪进行单孔不耦合装药爆破对孔壁岩体损伤破坏的损伤程度评价，炮孔与声波测试孔布置如图13－1所示，图中，1－1，2－2，3－3，4－4，5－5号孔为声波测试孔。声波测试孔成对布置，其与炮孔之间的距离、成对声波测试孔之间的距离根据炮孔装药量确定，装药量越大，损伤范围越大，声波测试孔之间的距离越大。成对孔之间的距离由岩石本身的完整程度和损伤程度确定，若岩石本身的完整程度小、爆破损伤程度大，则如1号孔与1号孔之间的距离相应缩小。图13－1炮孔与声波测试孔相对位置57/87三实验记录实验记录见表13－1。表13－1声波测试结果孔径(mm)孔深(m)装药量(g)装药长度(m)声波速度（m/s）1－12－2堵塞长度(m)装药不耦合系数成对声波孔距(m)成对声波孔连线之间的距离(m)3－34－45－5…四实验结果分析59/87第三部分创新型实验实验十四导爆管传爆过程高速摄影与分析一实验目的通过运用数字式高速摄影机拍摄正常导爆管和缺陷性（如断药、纵向开缝、穿孔、拉细和弯曲等）导爆管的传爆过程，了解不同损伤程度导爆管的传爆过程，以指导工程实践工作。学生在教师的指导下，掌握高速摄影机的操作方法，设计实验方案，对高速摄影照片进行分析，得出不同情况下导爆管的传爆规律。二缺陷性导爆管特征1断药导爆管在生产装配过程中，由于加工导爆管的药粉要具备适当的粘性，如果药粉过于干燥，就可能造成加工时管壁药粉不足。因装配运输和储存过程中经受颠簸、振动，造成药粉脱落，使管壁涂药出现断药层。在导爆管内径相同的情况下，管内每米涂敷的药粉越多，导爆管传爆时药粉所提供的能量也越多。当导爆管内装药量极小时，药粉反应所生成的能量不足以支持前沿冲击波稳定传播，导爆管容易发生传爆中断。导爆管在传爆过程中若遇到断药层时，管内爆轰波的能量将不断衰减，断药长度较短时可能会只引起爆速波动，断药长度过长时导爆管就可能出现断爆，使与其连接的起爆系统拒爆。2导爆管管壁破损管壁破损是指网路中导爆管有孔洞、裂口或裂缝等。中深孔或深孔爆破装填起爆体、炸药及进行炮孔填塞时，导爆管很容易与孔壁、炮棍直接磨擦，可能导致导爆管管壁变薄、磨穿或是作业人员不小心踩扁导爆管，最终影响其正常传爆。如在深孔爆破中常常由于孔壁不太光滑，在填塞时炮棍不断冲击可能磨破或切断导爆管，局部磨薄处可能出现挤细甚至挤实现象；在拆除爆破中对水平孔的堵塞时，炮棍的直径很接近炮孔的直径或是炮棍断面形状不规则也很容易切断导爆管；在小型在硐室爆破中，由于施工人员对导爆管的掩盖保护不到位，当堵塞时，人员、沙袋及运输用的萝筐等不经意的反复挤压和碾过造成导爆管折断而拒爆。59/87导爆管破损处进入少许水、泥砂、岩屑等也会产生拒爆，如破损部位浸入水中时,一方面导爆管中可能进入少许水量，另一方面，由于冲击波高速向前传播时吸入部分水量，由于水吸收较大的热量而导致拒爆。破损位于雷管附近时，由于部分能量逸出，能量损失，引燃延期药的能量降低，故延期时间往往偏大。管壁破损而使导爆管传爆不稳定的根本原因是稳定爆轰波传至破损部位时,其部分能量由此而逸出，破坏管道效应或因克服变形而额外消耗部分爆轰能量，降低爆轰波传播速度，当能量损失较大，其强度不能激发前部管壁涂药时，则产生拒爆。3导爆管管径拉细在爆破施工中，当炮孔未吹干净，或岩石破碎，药包直径较大时，在装药过程中，就容易出现拉细现象。导爆管的抗拉强度小，当拉力达到管壁的屈服应力时,会使导爆管被拉长变细,当管径拉细到一定程度时，爆速会有所降低或不稳定或延长传爆时间,如果管径太细传爆就要中断。管径变细的部位在雷管附近时,雷管的延期秒量大多不准确。导爆管被拉长以后,使每米药量减少,则爆速降低。当外界拉力过大时，导爆管被拉细段直径变很小时，管壁因拉细而变薄，屈服强度降低，当稳定的爆轰波传播到拉细处时，管壁因抵抗不了强烈的冲击波能量而被冲破或炸断，导爆管出现断爆。4导爆管弯折与打结导爆管急转折返180°称为对折，多发生在生产现场采用反向起爆的起爆药包处，炮孔装药爆破中，通常将雷管装在炮孔底部，使雷管聚能穴朝上，实现反向起爆。由于装填时受拉，且装药后受上部装药和填塞体压迫，易形成对折。对折可使爆速降低,雷管延期秒量不准确,严重时可产生拒爆。对折时,由于对折处导爆管内孔断面积急骤变小，严重地阻碍冲击波的传播,故影响导爆管的爆速和雷管的秒量。此外，对折处的药粉脱落也是影响爆速的原因之一。在网路接长分支，尤其是在制作起爆药包时，由于操作不当，可能产生打结，若在同一分支网路中导爆管打结时,爆速将降低；若有两个或两个以上死结（拉力等于或大于4kg打成的结），则产生拒爆。死结在雷管附近，其雷管的延期秒量不准确。分析其原因，一个死结相当于三个180°的急转弯,导爆管内径被挤60/87小,管壁药粉部分脱落,因而导爆管中冲击波的波压、波速显著下降,严重者产生拒爆。5异物进入导爆管在爆破施工现场，由于导爆管被开封剪断后，在起爆网络系统连接的过程中操作人员未及时的进行封口，导爆管端部进入水、泥砂、岩屑等其它物质,称为异物入管。另外，我们回收准备再利用的导爆管在剪断时如不封端口更容易进杂质，因为现场条件下收集起来的剩余导爆管常常是不经整理便杂乱地装在袋子里入库。这样灰尘和潮气很容易进入导爆管内，造成使用时拒爆。在有水的环境下实施爆破，当导爆管中进入有3～5mm以上的水时，可产生拒爆；当导爆管中进入泥砂、岩屑时，实测爆速不稳定，且常产生爆后破管现象；当泥砂等惰性固体物进入较多时，可产生拒爆。如有异物入管，在有急弯、死结、对折等情况，更易产生爆后破管和拒爆。导爆管被起爆后，其传爆过程是靠导爆管内壁的药物发生爆炸产生冲击波而相继向前传递的，如果导爆管中进入杂质，通过阻碍冲击波的传播和吸收冲击波的能量，使导爆管中的传爆冲击波能量大大衰减，当冲击波衰减到一定程度时，便没有足够的能量去引爆前面的内壁药粉，造成传爆中断。固体异物入管，还可使导爆管管壁药粉脱落、集聚，导爆管起爆后，爆速明显波动或拒爆，或爆后破管。三实验方法及高速摄影系统1实验器材和实验设备使用的实验器材如下：（1）导爆管本文实验中使用的普通塑料导爆管的特性参数见表14－1。表14－1导爆管性能指标性能参数国家标准实测标准管径外径在3.0±0.1mm与3.0-0.2mm之间；内径符合WJ2019-91标准爆速低爆速型：1750±50m/s起爆感度1发8号工业雷管通过连接块应使所连20根导爆管全部起爆抗冲击性受卡斯特落锤10Kg，150cm落高的冲击作用不起爆抗高低温性能在-40℃~+50℃温度条件下保温30min62/87抗拉力在-40±5℃可受最大拉力：98.0N；在50±5管体材料低密度高压聚乙烯长度每卷10适用范围及用途适用于传递低速、低能爆轰波、起爆瞬发、毫秒、半秒、秒等非电延期雷管或传爆网络

具有良好的抗静电、抗杂散电流性能及击发变色明显等特点，使用安全、简单、可靠实验前，将完整的正常导爆管切成长1.5m与3m（2）高速摄影仪器本实验采用日本生产的UltimaAPX-RS型数字式高速彩色像机，如图14－1所示。UltimaAPX-RS型摄像机运用Photron领先的CMOS传感器技术，可以达到同类产品中领先的高感光度；拍摄速度及分辨率高，在全画幅1024×1024的分辨率下能够达到3000fps的拍摄速度，在10000fps的拍摄速度下可达到512×512的分辨率，在减低分辨率的情况下拍摄速度最高可以达到250000fps；最大内存可扩充至16GB；拍摄过程中可以实时观看，也可外接监视器同步观看；最快1μs的电子快门；支持AVI、JPEG、TIFF、BMP等多种存储影像格式。UltimaAPX-RS型数字式高速摄像机基本参数见表14－2。图14－1UltimaAPX-RS型数字式高速摄像机表14－2UltimaAPX-RS高速摄像机基本参数表参数最快拍摄速度最快电子快门内存存储格式数值250，000fps1μs可扩充至16GBAVI、JPEG、TIFF、BMP等（3）光源设备本次实验采用丹东丹美照明电器有限公司生产的DCI-1000无频闪光灯。该灯具采用高效金属卤化物和双石英镝灯作光源的新型摄影照明器材，它具有发光效率高，显色指数好，62/87色湿近似阳光，灯具体积小，重量轻和耗电小等优点，系列灯具均采用反射式光学系统，使发光投射面积大，光斑均匀柔和，并按不同灯种配置专用高频稳流电源和电感限流器。可消除拍摄中因电源频率与叶子板角度及每秒画格的变化而产生的频闪，是目前较理想的照明器材，如图14－2所示。图14－2DCI-1000无频闪光灯（4）记录采集设备：由IBMR60笔记本电脑记录和显示拍