第五章岩石爆破理论详解课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第五章岩石爆破理论详解课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五 岩石 爆破 理论 详解 课件
- 资源描述:
-
1、2022-6-4第五章 岩石爆破理论1主要内容主要内容第五章第五章 岩石爆破理论岩石爆破理论 2022-6-4第五章 岩石爆破理论2爆生气体膨胀作用理论爆生气体膨胀作用理论 爆炸应力波反射拉抻爆炸应力波反射拉抻作用理论作用理论 爆生气体和应力波综合爆生气体和应力波综合作用理论作用理论 第一节第一节 岩石爆破破坏基本理论岩石爆破破坏基本理论 药包爆炸时,产生大量的高温高压气体,这些爆药包爆炸时,产生大量的高温高压气体,这些爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周围炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周围的岩壁上,形成压应力场。当岩石的抗拉强度低于压的岩壁上,形成压应力场。当岩石的抗拉
2、强度低于压应力在切向衍生的拉应力时,将产生径向裂隙。应力在切向衍生的拉应力时,将产生径向裂隙。 作用于岩壁上的压力引起岩石质点的径向位移,作用于岩壁上的压力引起岩石质点的径向位移,由于作用力的不等引起径向位移的不等,导致在岩石由于作用力的不等引起径向位移的不等,导致在岩石中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的抗剪强中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的抗剪强度时,岩石就会产生剪切破坏。当爆轰气体的压力足度时,岩石就会产生剪切破坏。当爆轰气体的压力足够大时,爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。够大时,爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。2022-6-4第五章 岩石爆破理论3爆生气体膨胀作
3、用理论爆生气体膨胀作用理论 爆炸应力波反射拉抻爆炸应力波反射拉抻作用理论作用理论 爆生气体和应力波综合爆生气体和应力波综合作用理论作用理论 爆轰波冲击和压缩着药包周围的岩壁,在岩壁中激爆轰波冲击和压缩着药包周围的岩壁,在岩壁中激发形成冲击波并很快衰减为应力波。发形成冲击波并很快衰减为应力波。 此应力波在周围此应力波在周围岩体内形成裂隙的同时向前传播,当应力波传到自由面岩体内形成裂隙的同时向前传播,当应力波传到自由面时,产生反射拉应力波。当拉应力波的强度超过自由面时,产生反射拉应力波。当拉应力波的强度超过自由面处岩石的动态抗拉强度时,从自由面开始向爆源方向产处岩石的动态抗拉强度时,从自由面开始向
4、爆源方向产生拉伸片裂破坏,直至拉伸波的强度低于岩石的动态抗生拉伸片裂破坏,直至拉伸波的强度低于岩石的动态抗拉强度处时停止。拉强度处时停止。 应力波作用学说只考虑了拉应力波在自由面的反射应力波作用学说只考虑了拉应力波在自由面的反射作用,不仅忽视了爆轰气体的作用,而且也忽视了压应作用,不仅忽视了爆轰气体的作用,而且也忽视了压应力的作用,对拉应力和压应力的环向作用也未予考虑。力的作用,对拉应力和压应力的环向作用也未予考虑。实际上爆破漏斗主要以由里向外的爆破作用为主。实际上爆破漏斗主要以由里向外的爆破作用为主。2022-6-4第五章 岩石爆破理论4 爆炸应力波反射拉抻作用理论爆炸应力波反射拉抻作用理论
5、 (爆破的外部作用爆破的外部作用-霍金逊效应霍金逊效应) 水泥板的爆轰破坏水泥板的爆轰破坏1空气冲击波波阵面;2水泥板中冲击波波阵面;3水泥板岩石杆件的爆破岩石杆件的爆破 板件爆破试验板件爆破试验1装药孔 2破碎区 3拉裂区4震动区 2022-6-4第五章 岩石爆破理论5爆生气体膨胀作用理论爆生气体膨胀作用理论 爆炸应力波反射拉抻爆炸应力波反射拉抻作用理论作用理论 爆生气体和应力波综合爆生气体和应力波综合作用理论作用理论 爆轰波波阵面的压力和传播速度大大高于爆爆轰波波阵面的压力和传播速度大大高于爆轰气体产物的压力和传播速度。轰气体产物的压力和传播速度。 爆轰波首先作用爆轰波首先作用于药包周围的
6、岩壁上,在岩石中激发形成冲击波于药包周围的岩壁上,在岩石中激发形成冲击波并很快衰减为应力波。冲击波在药包附近的岩石并很快衰减为应力波。冲击波在药包附近的岩石中产生中产生“压碎压碎”现象,应力波在压碎区域之外产现象,应力波在压碎区域之外产生径向裂隙。生径向裂隙。 随后,爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎随后,爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎的岩石,爆轰气体的岩石,爆轰气体“楔入楔入”在应力波作用下产生在应力波作用下产生的裂隙中,使之继续向前延伸和进一步张开。当的裂隙中,使之继续向前延伸和进一步张开。当爆轰气体的压力足够大时,爆轰气体将推动破碎爆轰气体的压力足够大时,爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷
7、运动。岩块作径向抛掷运动。2022-6-4第五章 岩石爆破理论6当药包在岩体中的埋置深度很大,当药包在岩体中的埋置深度很大,其爆破作用达不到自由面时,这种其爆破作用达不到自由面时,这种情况下的爆破作用叫作爆破的内部情况下的爆破作用叫作爆破的内部作用,相当于单个药包在无限介质作用,相当于单个药包在无限介质中的爆破作用。中的爆破作用。 第二节第二节 单个药包爆破作用单个药包爆破作用2022-6-4第五章 岩石爆破理论7爆破的内部作用爆破的内部作用1径向裂隙 2环向裂隙Rc药包半径;Rp粉碎区半径;Rc破裂区半径 (1)粉碎区粉碎区(2)裂隙区裂隙区径向裂隙和环向裂隙的形成原理径向裂隙和环向裂隙的形
8、成原理 径向压缩引起的切向拉伸径向压缩引起的切向拉伸 (3)震动区震动区2022-6-4第五章 岩石爆破理论8 当单个药包在岩体中的埋置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现象。这种情况下的爆破作用叫爆破的外部作用。爆破的外部作用。2022-6-4第五章 岩石爆破理论9(1 1)反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落)反射拉伸波引起自由面附近岩石的片落 霍普金森效应的破碎机理霍普金森效应的破碎机理A应力波合成的过程;B岩石表面片落过程2022-6-4第五章 岩石爆破理论1
9、0反反 射射 拉拉 伸伸 波波 对对 径径 向向 裂裂 隙隙 的的 影影 响响2022-6-4第五章 岩石爆破理论11炸药在岩石中爆破的破坏过程炸药在岩石中爆破的破坏过程 炸药爆炸炸药爆炸后冲击波径后冲击波径向压缩阶段向压缩阶段. . 爆炸气体膨胀,爆炸气体膨胀,岩石受爆炸气体超岩石受爆炸气体超压力的影响,在拉压力的影响,在拉伸应力和气楔的双伸应力和气楔的双重作用下,径向初重作用下,径向初始裂隙迅速扩大。始裂隙迅速扩大。 2022-6-4第五章 岩石爆破理论12炸药在岩石中爆破的破坏模式炸药在岩石中爆破的破坏模式 12径向裂隙作用径向裂隙作用 ;3卸载引起的岩石内部环状裂隙作用;卸载引起的岩石
10、内部环状裂隙作用; 5爆炸气体扩展应力波所产生的裂隙。爆炸气体扩展应力波所产生的裂隙。 4反射拉伸引起的反射拉伸引起的“片落片落”和引起径向裂隙的延伸;和引起径向裂隙的延伸;炮孔周围岩石的压碎作用;炮孔周围岩石的压碎作用; 2022-6-4第五章 岩石爆破理论13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。坑,称为爆破漏斗。2022-6-4第五章 岩石爆破理论14 爆破漏斗的几何要素爆破漏斗的几何要素自由面:自由面:被爆破的介质与空气接触的面,又叫被爆破的介质与空气接触的面,又叫临空面临空面。 最小抵抗线:最小抵
11、抗线:药包中心距自由面的最短距离。爆破时,最小抵抗线方向的岩石最容易药包中心距自由面的最短距离。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破坏,它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向主导方向。 (WW)爆破漏斗半径:爆破漏斗半径:形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。(形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。(r r )爆破漏斗破裂半径:爆破漏斗破裂半径:从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。 (R R)爆破漏斗深度:爆破漏斗深度:爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。 (H H)爆破漏斗可见深度:爆破漏斗可见深度:爆破
12、漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。 (h h )爆破漏斗张开角:爆破漏斗张开角:爆破漏斗的顶角。(爆破漏斗的顶角。( )2022-6-4第五章 岩石爆破理论15最小抵抗线方向最小抵抗线方向 破碎和抛掷、堆积的主导方向。 各各 种种 爆爆 破破 方方 法法 的的 最最 小小 抵抵 抗抗 线线 2022-6-4第五章 岩石爆破理论16爆破作用指数爆破作用指数n n :它是爆破漏斗半径爆破漏斗半径r r和最小抵抗线最小抵抗线W W的比值,即:爆破作用爆破作用指数指数Wrn 爆破漏斗的基本形式爆破漏斗的基本形式 2022-6-4第五章 岩石爆破理论17
13、dcba标准抛掷爆破漏斗 加强抛掷爆破漏斗 减弱抛掷爆破漏斗(也称加强松动爆破漏斗) 松动爆破漏斗 n 1.00.75 n 1.0n = 1.0n 2时(即a2W),炮眼间距a过大,两装药各自形成单独的爆破漏斗。m=2时,两装药各自形成的爆破漏斗刚好相连(假设为标准漏斗)。m1时,两装药合成一个爆破漏斗,但往往两装药之间底部破碎不够充分。m=0.81时,两装药爆破后合成一个爆破漏斗,底部平坦,此时漏斗体积最大。m0.8时,两装药距离过近,大部分能量用于抛掷岩石,漏斗体积反而减小。2022-6-4第五章 岩石爆破理论21 目前,在岩土工程爆破中,精确计算装药量(charge quantity)的
14、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, 2022-6-4第五章 岩石爆破理论22 一、体积公式的计算原理一、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 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 。2022-6-4第五章 岩石爆破理论23 二、集中药包的药量计算二、集中药包的药量计算 1.(concentrated charge)的标准抛掷爆破:根据体积公式的计算原理,对于采用
15、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: QbkbV2022-6-4第五章 岩石爆破理论24 Qb 形成标准抛掷爆破漏斗的装药量,kg; kb 标准抛掷爆破单位用药量系数。标准抛掷爆破单位用药量系数。单个集中药包形成标准抛掷爆破漏斗(n=1n=1)时,爆破每1m3岩石或土壤所消耗的,简称标准单位用标准单位用药量系数药量系数。 V 标准抛掷爆破漏斗的体积,m3。QbkbV2022-6-4第五章 岩石爆破理论25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 , VrW132nrW1VWWWWW3310472333. 集
16、中药包的标准抛掷爆破装药量计算公式为 QbkbW32022-6-4第五章 岩石爆破理论26 在岩石性质、炸药品种和药包埋置深度都不变动的情况下,改变标准抛掷爆破的装药量,就形成了非标准抛掷爆破。当装药量小于标准抛掷爆破的装药量时,形成的爆破漏斗底圆半径变小, n 1,为加强抛掷爆破。2022-6-4第五章 岩石爆破理论27 可见非标准抛掷爆破的装药量是爆破作用指数n的函数,因此可以把不同爆破作用的装药量用下面的计算通式来表示: 式中:f(n) 爆破作用指数函数2022-6-4第五章 岩石爆破理论28 对于标准抛掷爆破f(n)1.0,减弱抛掷爆破或松动爆破f(n)1。 f(n)具体的函数形式有多
17、种,各派学者的观点不一,我国工程界应用较为广泛的是提出的经验公式: 适用于集中药包抛掷爆破装药量的计算2022-6-4第五章 岩石爆破理论29 上式计算加强抛掷爆破的装药量时,结果与实际情况比较接近。但是,当最小抵抗线时,计算出来的装药量偏小,应乘以修正系数 Qp= (0.40.6n3)kbW3 1252525WWmWm/2022-6-4第五章 岩石爆破理论30 的装药量可按下式计算: Qs= ksW3 式中: Qs集中药包形成松动爆破的装药量,kg; , Ks 2022-6-4第五章 岩石爆破理论31 工程经验表明,ks与kb之间存在着以下关系: ksf(n)kb kb 即集中药包松动爆破的
18、单位用药量约为标准抛掷爆破单位用药量的三分之一到二分之一。松动爆破的装药量公式可以表示为: Qs= (0.330.5)kbW313122022-6-4第五章 岩石爆破理论32Kb与与Ks的选取的选取 A 查表查表B 工程类比工程类比C 试验试验对于普通的岩土爆破工程, Kb和Ks的值可由相关表格中查出; 采用标准抛掷爆破漏斗试验确定Kb 的值。参照条件相近工程的单位用药量系数确定Kb和Ks的值;33)6 . 04 . 0(WnQkb标准抛掷爆破漏斗试验中标准抛掷爆破漏斗试验中Kb的计算:的计算:2022-6-4第五章 岩石爆破理论33 三、延长药包的药量计算三、延长药包的药量计算 延长药包(e
19、xtended charge)是在工程爆破中应用最为广泛的药包。如炮眼爆破法和深孔爆破法中使用的柱状药包(column charge)以及峒室爆破法中使用的条形药包(linear charge)都属于延长药包。2022-6-4第五章 岩石爆破理论34 延长药包是相对于集中药包而言的,当药包的长度和它横截面的直径(或最大边长)之比值 大于某一值时,叫做延长药包。 值大小的规定目前尚未统一。就圆柱形装药而言,通常当 4时,即视为延长药包。 实际上,要真正起到延长药包的作用,药包的长度要超过药包直径17倍以上。2022-6-4第五章 岩石爆破理论35 1. 延长药包垂直于自由面 掘进隧道时,炮眼爆破
20、法的柱状装药就是延长药包垂直于自由面的一种形式。这种情况下炸药爆炸时易受到岩体的夹制作用,但一般仍能形成倒圆锥的漏斗,。 计算装药量时,仍可按体积公式来计算。2022-6-4第五章 岩石爆破理论36 Q=kbf(n)W3式中:Q-装药量,kg; W-最小抵抗线,m;l2- 堵塞长度,m;l1- 装药长度,m。 柱状装药垂直21rW2rW2022-6-4第五章 岩石爆破理论37 需要说明的是,在浅眼爆破中,由于凿岩机所钻的眼径较小,炮眼内往往容纳不下计算所得的装药量。在这种情况下,需要多打炮眼以容纳计算的药量。2022-6-4第五章 岩石爆破理论38 2. 深孔爆破靠近边坡炮孔的装药和峒室爆破采
21、用的条形药包都是延长药包平行于自由面的具体形式。延长药包爆破后形成的爆破漏斗是一个V形横截面的爆破沟槽。设V形沟槽的开口宽度为2r,沟槽深度W,当rW 时, =1,称为标准抛掷爆破沟槽。 nrW21rW2rW2022-6-4第五章 岩石爆破理论39 Q = kbV=kbr Wl = kbW 2l 对于形成非标准抛掷爆破沟槽的情况,装药量的计算公式应考虑爆破作用指数n的影响,于是: Q = f(n)kbW2l 式中: Q 延长药包的装药量,kg; f(n) 与爆破作用指数有关的经验公式; W 延长药包的最小抵抗线,m; l 延长药包的装药长度,m。 2022-6-4第五章 岩石爆破理论40 对于
展开阅读全文