爆破工程地质

爆破工程技术人员培训

爆破工程地质爆破工程地质研究对象与目的工程地质研究对象地形地貌岩性地质构造水文地质特殊地质研究目的分析对爆破的影响针对性制定方案力争最佳爆破效果控制爆破安全2-41地形地貌：地形是地物和地貌的总称。地物——地面上天然或人工形成的固定物体。地貌——地表面的高低起伏形态。从宏观上分，陆地地形包括高原、平原、山地、丘陵和盆地，从微形上分，这些地形又可分为水平地形、倾斜地形、上凸地形、下凹地形。其中，爆破作业点多为丘陵和山地。丘陵定义：≥200m＜200m＞25＜25深丘浅丘徒丘缓丘山地定义：±0.0>+3500m±0.0+1000-3500m<+1000m±0.0高山中山低山海拔500米以上，相对高差200米以上。山体要素：不同地形对爆破的影响WWW爆破条件相同时落料最小，飞石最远，但飞石方向性好落料居中，飞石较远，飞石方向性易控落料最大，飞石较近，飞石方向性不好凹地平地凸地不同地形的台阶改造13245612424653561234567地形坡度愈陡则抛掷率愈高，岩石性质：

岩石：由单种或多种矿物组成的均质岩块

岩体=地质弱面+岩块岩体强度<岩石强度爆破工程中主要针对研究的是岩体强度岩性物理性质：密度、容重、孔隙率、碎胀性、含水率、风化度等力学性质：抗压、抗拉、抗剪强度，弹性模量，泊松比等岩性取决于：生成条件、矿物成份、结构与构造、后期地质营造作用2-42、3、4岩石主要的物理物质：

密度－岩石颗粒质量与单位体积之比，容重－包括孔隙、水份在内的岩土总质量与总体积之比，（堆积密度）孔隙率－岩石内各种裂隙、孔隙的体积与岩石总体积之比，也称孔隙度。波阻抗－岩石的波阻抗为岩石密度与岩石纵波传播速度的乘积，单位：kg/cm2s。风化程度---在风、水外力作用下，岩石发生破坏的疏松程度。（分为未、微、弱、强、全风化几种程度）岩石的100余个物理力学性能指标中，仅有10余个与爆破有关。10-38、38-12常见岩石的物理性质岩石名称密度g/cm3容重t/m3孔隙率%波阻抗kg/cm2s花岗岩2.6~2.72.56~2.670.5~1.5800~1900石灰岩2.7~2.82.46~2.655.0~20700~1900砂岩2.5~2.62.47~2.565.0~25600~1300页岩2.2~2.42.0~2.310~30430~930大理岩2.6~2.72.45~2.550.5~2.01200~1700岩石物理力学性能：岩石物理、力学性质与凿岩、爆破的难易程度存在如下一些基本关系：岩石颗粒度——组成岩石的颗粒大小。颗粒度越细，岩石越硬，越难爆破。风化程度——岩石受空气、水和温度作用而发生破坏、疏松的程度。风化程度越高，越易爆破。岩石硬度——岩石抵抗钻凿工具的钻进的能力。岩石越硬，钻孔和爆破越难。岩石孔隙卒——岩石中孔隙体积与岩石体积之比，孔隙卒越大，岩石强度越低，钻爆亦易。10-38岩石韧性——岩石抵抗外力分裂成块的能力。组成岩石的颗粒越小，胶结越牢固，岩石韧性越好，钻与爆越困难。岩石脆性——岩石受外力作用时，不经过变形就突然破坏的特性。越脆的岩石，越经不起冲击而易爆破。岩性弹性——外力消除后，岩石恢复原来形状和体积的能力。弹性越强的岩石，越难钻凿和爆破。岩石塑性——外力消除后，岩石没能恢复原形而有一定的残余变形的性能。塑性岩石易钻，但吸能较强，有时炸药单耗反而大。岩石强度——岩石抵抗外力破坏的能力，是岩石坚固性的表现，坚固性差的岩石易钻爆，反之难钻爆。10-39岩石弹性模量——在弹性范围内：弹性模量=应力/应变；岩石泊松比——岩石单向受压时：泊松比=横向应变/竖向应变波阻抗—岩石密度与岩石纵波传播速度的乘积，波阻抗大的岩石往往比较难于爆破。衡量岩石强度的指标：岩石强度衡量标准：岩石试件在单轴静态荷载作用下承受的最大抗力。按受力性质分，岩石强度可分为抗压、抗拉、抗剪等强度：抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度受力状态不同时：三轴抗压强度＞双轴抗压强度＞单轴抗压强度（无自由面）（自由面少）（自由面多）

按加载速率分，可分为静载和动载强度：动载强度＞静载强度。冲击试验表明：高速加载时所得到的抗压强度，会比慢速加载时大好几倍。原因是动载是瞬时的，作用力消失快。而静载加载时，作用时间长，应力分布深且广，岩石变形破坏也就越充分。2-45、10-39。57-2普氏法原理------坚固性系数f：式中P——岩石的极限抗压强度，kg/cm2。即岩石在外力作用下开始破坏时的强度岩石常见的三种分类分级方法：

分级法松土普通土硬土软石次坚石坚石六类法ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ十六类法Ⅰ-ⅡⅠ-ⅢⅣⅤⅥ-ⅨⅩ-ⅩⅥ普氏法0.5-0.80.8-11-1.51.5-2.02.0-1010.0-25.0f=p/10038-13岩石分类：岩石分类按生成原因分沉积岩、变质岩、岩浆岩按颗粒结晶分晶质岩、非晶质岩、碎屑岩按胶结程度分泥质、钙质、硅质、铁质等按力学性能分硬岩、中硬岩、软岩10-34沉积岩覆盖了地球表面的75%，页岩、砂岩、石灰岩又占沉积岩总量95%以上。沉积岩碎屑岩火山碎屑岩火山角砾岩凝灰岩沉积碎屑岩砂岩砾岩粒土岩泥岩页岩化学岩石灰岩白云岩石膏岩煤炭沉积岩、变质岩、岩浆岩说明：

沉积岩：岩渣或岩屑经搬运沉积，在常态下固结而成的岩石。

如页岩、砂岩、石灰岩等。变质岩：岩石在高温、高压等作用下，矿物成份重行组织或排列后而形成的岩石。如大理石，石英岩等岩浆岩：由地壳深处的熔融岩浆喷出地面或侵入地壳之内冷凝而成的岩石。如花岗岩、玄武岩等。10-35、36、37。57-3三种岩石的相互转换：沉积岩岩浆岩变质岩经变质经熔融经变质经剥蚀经熔融经剥蚀57-3各种岩石的坚固性与哪些因素有关？沉积岩：与矿物颗粒成分、粒度和形状有关，还与胶结成分和颗粒胶结强弱有关。硅质胶结最好，铁质胶结次之，钙质胶结一般，泥质胶结最差。岩浆岩：与其特性、产状、构造、结构、矿物颗粒成分、颗粒结晶有关。结晶颗粒越细，结构越致密，强度越高，坚固性越好。变质岩：与结构、变质程度、矿物的重新排列组合以及结晶状况有关。变质程度越高，矿物重新结晶越好，结构越紧密，坚固性越好。可爆性由难到易排序：岩浆岩、变质岩、沉积岩10-35、36、37可钻性与可爆性分级：可钻性——可用钻头未磨钝之前的钻进速度来表示，钻进速度快，可钻性就好，反之就差。级别：极易钻、易钻、难钻、极难钻。可爆性——岩石在爆破作用下发生破碎的难易程度，岩石的可爆性一般可用爆破单位体积岩石所需的炸药量来表示，炸药用量越小，可爆性好，反之就差。级别：极易爆、易爆、中等、难爆、极难爆。11-40、41被爆岩石的破坏特性岩石的破坏只有两种：即受剪切和拉断破坏，只有邻近药包的岩石在爆破冲击荷载作用下呈塑性或熔融破坏。离药包较远的岩石，呈脆性破坏。爆炸应力＞抗压强度时，岩石呈粉状破坏。抗压强度＞爆炸应力＞抗拉(或抗剪)强度时，岩石呈块状破坏。岩石硬度决定的基本情况：容重：1.1～2.7T/m3坚固系数f=1.5～4所需炸药量：较小可钻与可爆性：较易容重：2.2～3.0T/m3坚固系数f=4～10所需炸药量：中等可钻与可爆性：中等容重：2.6～3.3T/m3坚固系数f=10～25所需炸药量：较大可钻与可爆性：难软岩（软石）中硬岩（次坚石）硬岩（坚石）地层构造形式水平构造：倾斜构造：褶皱构造：背斜构造：向斜构造：水平构造倾斜构造倾斜构造褶皱构造层理是一组互相平行岩层的层间分界面。节理，也叫裂隙，是一种岩石断开后相互间未发生错动或错动位移量很小的断裂。

交叉节理：构造裂隙破碎带：由于地质构造的运动，造成岩体的整体性遭到破坏，由于其多呈带状分布，故称破碎带。

断裂构造（小则为裂隙，大则为断层）岩层产状3-47岩层的倾向确定后，走向就可以确定，岩层的走向确定后，倾向不一定确定。产状举例：如倾向220°，倾角25°时：方位角表示：220°∠25°意思为：倾向∠倾角，

象限角表示：S40°W/25°SE意思为：象限-走向方位角∠倾角-倾向例：ESWN400岩体结构岩体结构特点：使岩石呈不连续性，各向异性。受到力作用时：控制着岩体的变形和破坏。

。

结构面：各种地质界面结构体：受结构面切割的岩块结构面原生结构面：岩石形成时产生的结构面

如层理构造结构面：由构造应力作用产生的断裂面如构造裂隙次生结构面：由后期外力作用形成的结构面如风化裂隙岩层结构：结构要素不同岩石组合成岩石结构体或：结构面+结构体=岩体结构两种岩石组合时的地质界面称为结构面，也称软弱面，此面分原生、次生和构造结构（构造应力所致）面岩石间的断裂缝或者夹层称为软弱带岩石结构是从微观而论，是指岩石的构成或组合岩石构造是从宏观而论，研究的是岩石构成体系后期地质营造作用，即后期内、外力或人力作用。岩体结构分类块状结构：呈块状，柱状；(强度较高)镶嵌结构：呈菱形、锥形状；（强度高，连续性差）碎裂结构：呈碎块状；（完整性与稳定性差）层状结构：呈板状、楔形状：（稳定性与产状有关）层状碎裂结构：呈碎块状、片状（稳定性与强度差）散体结构：颗粒状、碎屑状、鳞片状。（近似松散介质，强度极差）软弱面与软带的区别软弱面：（分二个级别）岩石界面内不夹杂任何软弱物质的地质界面。如裂隙面，层理面，劈理面。软弱带（分三个级别）岩石界面内夹杂有一定厚度的软弱物质的地质界面。如断层带，破碎带，软夹层。共同特点：降低岩体强度结构面、软弱带对爆破影响的六种作用：1.应力集中作用。2.应力波的反射增强作用。3.能量吸收作用。4.泄能作用。5.楔入作用。6.改变破裂线的作用。3-48、11-42、58-4断裂与溶蚀对爆破的影响溶蚀空隙裂隙3-48断裂严重、泥土夹层中对爆破的影响：岩石呈孤石状的情况炮孔钻凿在泥夹层中的情况软弱带对爆破的影响：断裂缝导致欠挖的情况：断裂缝断裂缝导致超挖的情况：断裂缝软弱带对爆破的影响：断裂缝导致欠挖的情况：断裂缝断裂缝导致超挖的情况：断裂缝断裂缝导致泄能的后果断裂缝伤及边坡泄能后无法克服抵抗线W断裂缝产生冲炮断裂缝在左下部与抵抗线大致平行时断裂缝在右下部与抵抗线所指相反时不连续岩层对爆破的影响：连续岩层的泄能情况不连续岩层的泄能情况不均质对爆破影响例1预期漏斗破裂线实际漏斗破裂线不均质对爆破影响例2预期破岩方向实际破岩方向结构面对爆破的影响能量释放规律：

锅盖状态与压力作用的相互关系最小抵抗线与结构面斜交情况：爆破量可能会增或减，抛掷偏左，漏斗左大右小爆破量可能会增或减，抛掷偏右，漏斗左小右大结构面与最小抵抗线平行情况：爆破量较小，漏斗较小，抛掷较远，甚至会发生冲炮爆破量较小，漏斗较小，抛掷较远，甚至会发生冲炮结构面与最小抵抗线垂直情况：爆能利用率较好，爆破方量较大，漏斗增大，抛掷较近最小抵抗线为X节理钝角等分线时，爆破漏斗和爆破方量较大，抛掷较散，但较近最小抵抗线为X节理锐角等分线时，爆破漏斗和爆破方量较小，抛