第2章 爆破破碎机理课件

1破碎机理的几种假说2炸药在岩石中的作用

第2章

（岩石）爆破破碎机理1.1爆生气体膨胀作用理论（静作用理论）

1.2冲击波拉伸作用理论（动作用理论）

1.3爆生气体和应力波综合作用理论——应力波作用的大于要看介质波阻抗（高、中、低阻抗）1.岩石爆破破坏机理的几种假说

1.1爆生气体膨胀作用理论（静作用理论）

代表人物：村田勉等基本观点1953年以前，这派观点在爆破界极为流行。从静力学观点出发：认为药包爆炸后，产生大量高温、高压气体，这种气体膨胀时所产生的推力作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的径向位移，由于作用力的不等引起不同的径向位移，导致在岩石中形成剪切应力，当这种剪切应力超过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石的破裂；。当爆生气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由面附近岩石的隆起、鼓开并沿径向推出它在很大程度上忽视了冲击波的作用。后来经过村田勉等人的努力，采用近代观点重新做了解释，形成了一个完整的体系。但是各个学者在机理解释上又有不同。依据——岩石发生破碎的时间是在爆炸气体作用的时间内；——炸药中的冲击波能量仅占炸药总能量的5%~15%。——黑火药爆破漏斗;不足裸露药包破碎大块：爆生气体都扩散到大气中去了，并没有对大块破碎起什么作用。（这时主要是冲击波的动压作用）准静态压力较低，能否引起初始破裂值得怀疑。

1.2冲击波拉伸作用理论（动作用理论）

代表人物：日本：日野熊田（KunaoNino）

美国：戴维尔（DuvallW.L）基本观点当炸药在岩石中爆轰时，生成的高温、高压和高速的冲击波猛烈冲击周围的岩石，在岩石中引起强烈的应力波，它的强度大大超过了岩石的动抗压强度，引起周围岩石的过度粉碎；当它到达自由面时，反射形成拉伸应力波，引起岩石的拉断；爆生气体的作用仅限于辅助破碎和破裂岩石的抛掷依据——抗拉强度的重要性——Griffith研究脆性物体破坏时指出：脆性物体的破坏是由内部存在的裂隙引起的。由于固体内微小裂隙的存在，在裂隙尖端产生应力集中，从而裂隙沿着尖端继续扩张。——基于杆件试验和平板试验中的应力波岩石杆件爆破试验板件爆破试验（1）1947年，K．M．贝尔特（K．M．Baird）用高速摄影机实测了冲击波的速度。用电力引爆直径0.25㎜的铜丝在玻璃板中爆炸，产生的冲击波速度为5600~11900m/s、破坏的顺序是，爆源附近→边界端→玻璃板中部。不足对烈性炸药来说，冲击波所携带的能量只占理论估算的炸药总能量的5%——15%，而真正用于破碎岩石的能量比这个值还小；根据D．E．福吉尔逊（Fogelson）等人测量炮孔附近的冲击波强度，推算出的冲击波中的能量，只占炸药总能量的9%。如果冲击波围绕炮孔均匀分布的话，至少有三分之二的能量没有作用在破裂角小于1200的单炮孔的岩石破碎上。这就意味着在破裂角内冲击波分配的能量只占炸药总能量的3%。这样小的能量要将岩石完全破碎是令人难以置信的。3根据日野的爆破漏斗试验证明，花岗岩等中试验证明，只有当单耗较高时，才会出现自由面岩石的反射拉伸破坏；破碎大块时，裸露药包与内部药包相比，单位炸药消耗量要高3-7倍，说明爆生气体对破碎岩石的作用。3综合作用理论代表人物：C.W.利文斯顿，伊藤一朗，T.N.哈根基本观点岩石的破碎是由冲击波和爆炸气体膨胀压力综合作用的结果，两种作用形式在爆破的不同阶段和针对不同岩石所起的作用不同；爆炸冲击波（应力波）使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进一步扩展；随后爆炸气体使这些裂隙贯通、扩大形成岩块，脱离母岩；冲击波对高阻抗的致密、坚硬岩石作用大；爆炸气体膨胀压对低阻抗的弱弱岩石的破碎效果更佳。炸药在岩石中爆破作用炸药的内部作用

炸药的外部作用1.1爆破的内部作用有机玻璃中的爆炸裂纹二图板尺寸相同，仅仅右图药量是上图的3倍内部作用示意图1—装药空腔；2—粉碎区；3—裂隙区；4—震动区1.2爆破的外部作用

反射拉伸为主造成自由面岩石片落霍普金森效应破碎机理反射拉伸应力波引起径向裂隙延伸

自由面改变了岩石中的准静态应力场

通过以上对岩石爆破破碎机理的分析可知，岩石的爆破破碎、破裂是爆炸（冲击波）应力波的压缩、拉伸、剪切和爆生气体的膨胀、挤压、致裂和抛掷等共同作用的结果。炸药在岩石中爆破破坏过程a、径向压缩阶段；