当前课程知识点:水利工程施工 > 第2章 工程爆破技术 > 2.3 爆破的基本原理与装药量计算 > 2.3爆破的基本原理与装药量计算
第三节爆破的基本原理与装药量计算
首先了解一下爆破的基本原理
我们知道爆破是利用炸药爆炸所
产生的能量
对周围介质造成的破坏效应
那么为什么会产生这样的破坏效应呢
其基本原理是什么呢
炸药爆炸后
在瞬间产生高温高压气体
对临近介质产生巨大的冲击作用
并以冲击波的形式向四周传播能量
从而造成介质的破坏
若传播介质为空气时
称为空气冲击波
传播介质为岩土时
则称为地震波
岩土介质的爆破破碎
正是炸药爆炸所产生的爆轰
气体膨胀的静态能量和冲击波或
应力波的动态能量
共同作用的结果
为了更好的描述爆破作用
我们分别看一下
药包在无限和有限均匀介质中的爆破作用
首先
药包在无限均匀介质中的爆破作用
为了研究方便
通常假定爆破作用的介质是无限均匀介质
且认为药包为一个球形药包
当爆炸发生时
爆炸能量将以药包中心为球心
呈同心球向四周传播
此时可将爆破作用的影响范围
划分为以下几个部分
一
压缩圈(或粉碎圈)
我们看到最靠近药包的介质
受到膨胀压力最大
介质若为塑性体
会被压缩成一个球形空腔
我们称其为压缩圈
介质若为脆性体
会被压缩粉碎
称其为粉碎圈
相应的破坏半径叫压缩半径
就是图中 R c所示的范围
二
抛掷圈
我们再看压缩圈外
具有抛掷势能的介质
这部分介质当具有逸出的临空面时
就会发生抛掷
这个范围
我们称之为抛掷圈
相应的半径叫抛掷半径
就是图中Rp所示的范围
三
松动圈
我们再看
抛掷圈外围的这部分介质
爆破的作用
只能使其产生破裂松动
因此这个范围我们称之为松动圈
相应的半径叫松动半径
就是图中Rs所示的范围
四
震动圈
震动圈以外的介质
随着冲击波的进一步衰减
只能使这个范围的介质产生震动
因此这个范围我们称之为震动圈
相应的半径叫震动半径
就是图中Rz所示的范围
图中这几个范围的划分是为了
说明爆破作用
真实情况并无明显的界限
各个作用范围半径的大小
与炸药的特性和用量
药包结构
起爆方式
以及介质特性等有密切关系
下面我们再看一下
药包在有限均匀介质中的爆破作用
当药包在介质中埋置较浅
爆破作用能够达到自由面时
除了能够将介质破坏以外
还会将一部分破碎的介质抛掷
形成一个倒立的圆锥形爆破坑
形状如漏斗
我们称之为爆破漏斗
如何来描述这个爆破漏斗呢
大家请看这个图
图中1所示的为药包
图中4所示的为临空面
所谓临空面是指被
被爆破的介质与空气的接触面
r为爆破漏斗半径
是漏斗底圆中心
到该圆周上任意一点的距离
即漏斗底圆半径
R为爆破作用半径
是药包中心到漏斗底圆边缘上
任意点的距离
W为最小抵抗线
是指药包中心到临空面的最短距离
它表示爆破时介质在该方向上
抵抗破坏的能力最小是爆破作用
与介质移动的主导方向
换句话说
也就是爆破作用
具有向最小抵抗能力方向聚集的特点
这个特点对于我们追求的爆破
作用效果具有重要意义
P为爆破漏斗可见深度
是爆破漏斗中介质表面
最低点到临空面的最短距离
L为爆破抛掷距离
是爆破中抛掷堆积体
距药包中心线的最大距离
这几个参数描述了爆破漏斗的
主要几何特征
这是工程爆破中重要参数设计的基础
这些参数充分反映了药包的重量
与埋深的关系
反映了爆破作用的影响范围
除以上参数外
还有一个很重要的参数
爆破作用指数
我们用n来表示
它等于爆破漏斗底半径
与最小抵抗线的比值
爆破作用指数的变化
可以充分反映爆破漏斗的大小
介质的破坏程度与抛掷效果
包括作用指数
也是工程爆破设计中的
极为重要的参数之一
根据爆破作用指数的不同
可以将爆破漏斗分为四种类型
标准抛掷爆破漏斗
加强抛掷爆破漏斗
减弱抛掷爆破漏斗
松动爆破漏斗
标准抛掷爆破漏斗
其爆破作用指数等于1
该爆破漏斗的漏斗半径与
最小抵抗线相等
漏斗张开角为90度
常用标准抛掷爆破漏斗的容积
来确定不同种类岩石的单位炸药耗药量
以及不同炸药爆炸性能的比较
加强抛掷爆破漏斗
其爆破作用指数大于1
爆破漏斗底半径大于最小抵抗线
漏斗展开角大于90度
当爆破作用指数大于3时
爆破漏斗的有效破坏范围
不再随装药量的增加而明显增大
炸药的能量此时主要消耗于破碎
介质的抛掷
因此工程爆破中加强抛掷爆破
漏斗的爆破作用指数为大于1小于3
这是露天抛掷爆破以及定向爆破
的常用漏斗形式
其漏斗的形状为宽浅形
减弱抛掷爆破漏斗
其爆破作用指数大于等于0.75小于1
爆破漏斗底半径小于最小抵抗线
漏斗展开角小于90度
是井巷掘进时常用的漏斗形式
其漏斗的形状为窄深形
松动爆破漏斗
其爆破作用指数小于0.75
药包爆破后爆破漏斗内的介质破裂松动
但不抛掷出坑外
从表面看
没有明显的漏斗出现
是控制爆破的常用形式
以上重点介绍了药包在无限和
有限均匀介质中的爆破作用
接下来我们再介绍药包种类与装药量计算
首先要包的分类
药包的分类是装药量计算的基础
按爆破作用指数的不同
可以把药包分为抛掷药包
松动药包
和内部作用药包
抛掷药包又分为标准抛掷药包
加强抛掷药包和减弱抛掷药包
按药包的形状
可以把药包分为集中药包和延长药包
我们把药包的长边用L表示
短边用a表示
则L与a之比小于等于四的为集中药包
大于四的为延长药包
对于延长药包有连续装药
和间隔装药两种形式
有了药包的分类
我们就可以进行装药量的计算了
装药量是工程爆破中的重要设计内容
其计算方法与药包种类
岩性
炸药品种等因素密切相关
装药量确定的正确与否
直接关系到爆破效果和经济效益
那么装药量计算
遵循什么原理呢
工程实践中
关于装药量的计算
人们总希望用最少的炸药炸出
最大介质的方量
大量的实践证明
在单一的水平自由面条件下
自由面附近
一般为抵抗线小于25米的范围
岩体内的单个集中药包
爆破形成的爆破漏斗
其爆落的岩石
方量与装药量成正比
这就是我们所依据的装药量计算原理
即Q=KV
公式中Q为装药量
V为被炸除的介质体积
K为标准单位耗药量
标准单位耗药量
是指规定的标准条件下
炸除单位体积介质的炸药消耗量
在公式中它应该表示所有影响
装药量的因素
因此 k值的选择就十分重要了
那么我们应该如何选择k值呢
显然我们做不到
面面俱到的分析所有影响因素
但一定要学会抓主要矛盾
那么主要矛盾可能有哪些呢
炸药品种是不是一个重要的影响因素
正氧平衡
负氧平衡和零氧平衡的炸药
显然是不同的
爆破方法是不是主要矛盾
洞室爆破与孔眼爆破是基本爆破方法
有着明显的不同
爆破部位
是不是呢
显然露天爆破与地下爆破不同
当然是主要矛盾
自由面数目
是不是
自由面数目越多
爆破同样介质所消耗的炸药越少
爆破参数及工艺
是不是
当然是
如不特别指明
应符合一般规定
地质条件要不要考虑
我们知道地质条件千差万别
当然这个因素非常重要
一般资料仅以岩石种类和抗压强度
确定单耗
应用时
还应根据岩石的节理裂隙发育状况
适当进行调整
装药量计算是以药包类型为基础的
下面我们就按药包的类型
分别对装药量进行计算
对于单个集中药包装药量计算
前面我们已经按爆破作用指数对
爆破药包进行了分类
不同的爆破类型
其装药量计算公式有所不同
下面我们分别进行计算
首先标准抛掷药包的装药量计算
根据装药量计算原理和药包的分类
其装药量可按下式计算
公式中K为标准抛掷爆破的单位耗药量
可通过爆破试验
或参考类似工程资料选用
一般情况下
土可取1.0到1.5公斤每立方米
岩石可取1.4到2.0公斤每立方米
W为抵抗线长度(实际可得)
这样标准抛掷药包的装药量
就可以计算
标准抛掷药包
是洞室爆破药量计算的基础
其爆破的标准条件是
单个球形集中药包
爆破作用指数等于1
使用标准炸药
一个水平自由面
以此为基础
我们引入一个爆破作用指数函数
f(n)
球形抛掷药包
装药量就都可以计算了
球形抛掷药包装药量计算
其通用计算公式为装药量Q等于
规定条件下的标准抛掷爆破的
单位耗药量k乘以最小抵抗线的三次方
再乘以爆破作用指数f(n)
这里分别给出了
标准抛掷爆破
加强抛掷爆破
减弱抛掷爆破
松动爆破
各自的爆破作用指数函数
分别带入通用计算公式
就可以得到不同球形抛掷药包的装药量
以上我们讲的都是标准情况
对于非标准情况
装药量应该如何计算呢
比如采用非标准炸药
比如设置多个临空面等等
对此我们可以采取对非标准情况
进行修正的办法
对于采用非标准炸药其装药量的计算
可以引入炸药换算系数
用e来表示
它就等于标准炸药的爆力值eb
与采用炸药的爆力值ei之比
于是非标准炸药的装药量就等于
球形抛掷药包的装药量计算的
通用公式
再乘以炸药换算系数
对于临空面的影响
我们知道增加临空面
单位耗药量会减少
一个临空面是k值
两个临空面就是0.83k
三个临空面是0.67K
四个临空面是0.50K
这样 增加临空面的装药量公式
大家会变换了吗
集中药包装药量
我们会计算了
那么延长药包呢
延长药包装药量计算
对于钻孔爆破
一般采用延长药包
其装药量计算同样符合装药量
计算的原理
其计算公式如下
从公式的形式上
大家可以看出
和集中药包并没有太大的区别
只是把单位耗药量K
换成了小q但是延长药包占有量
计算公式中的 q与单个集中药
包的单位耗药量K是有区别的
这里的q值是一次群药包
爆破总药量与总爆落方量的比值
因为在钻孔爆破中
其爆落体积不仅进入了爆破漏斗
中的介质体积
而且还包括相邻漏斗间
由于药包群共同作用所爆落的体积
可以看出单位耗药量也是一个
重要的经济技术指标
是工程爆破中的重要参数之一
以上我们介绍了药包分类和
装药量计算
工程爆破作为一项技术
重在应用
-课程学习导航
--课程学习导航
--课程思维导图
-0.1 水利工程施工的成就
-0.2 水利工程施工的科技发展
-0.3 水利工程施工的概念、地位和作用
-0.4 水利工程施工的任务和特点及应遵循的基本原则
-0.5 水利工程施工课程的性质、教学目标、内容与要求
-绪论教学课件
--绪论01
--绪论02
--绪论03
--绪论04
--绪论05
-1.1 概述
--1.1概述
-1.2 施工导流方式与方法
-1.3 导流挡水建筑物
-1.4 导流泄水建筑物
-1.5 施工导流标准
-1.6 施工导流方案
-1.7 截流施工
--截流工程实例
-1.8 拦洪度汛与封堵蓄水
-1.9 基坑排水
-第1章 施工水流控制作业题
-第1章 施工水流控制教学课件
--第1章 教学课件
-第1章 知识点总结
-2.1 概述
--2.1概述
-2.2 爆破器材与钻孔机具
-2.3 爆破的基本原理与装药量计算
-2.4 爆破方法
-2.5 爆破公害与安全控制
-第2章 工程爆破技术作业题
-第2章 工程爆破技术教学课件
--第2章 教学课件
-第2章 知识点总结
-3.1 概述
--概述
-3.2 岩基灌浆
-3.3 砂砾石地基灌浆
-3.4 防渗墙施工
-第3章 地基处理技术作业题
-第3章 地基处理技术教学课件
--第3章 教学课件
-第3章 知识点总结
-4.1 概述
--4.1概述
-4.2 坝体材料与料场规划
-4.3 土石料的开挖与运输
-4.4 坝体填筑与压实
-第4章 土石坝施工作业题
-第4章 土石坝工程施工教学课件
--第4章 教学课件
-第4章 知识点总结
-5.1 概述
--5.1概述
-5.2 骨料料场规划和生产
-5.3 模板与钢筋作业
-5.4 混凝土制备
-5.5 混凝土运输
-5.6 常态混凝土坝浇筑施工
-5.7 大体积混凝土的温度控制与防裂
-第5章 混凝土坝施工作业题
-第5章 混凝土坝施工教学课件
--第5章 教学课件
-第5章 知识点总结
-6.1 概述
--6.1概述
-6.2 地下建筑工程的施工程序
-6.3 钻孔爆破法开挖
-6.4 联合掘进机法开挖
-6.5 喷锚支护
--6.5喷锚支护
-6.6 衬砌施工
--6.6隧洞衬砌
-第6章 地下建筑工程施工作业题
-第6章 地下建筑工程施工教学课件
--第6章 教学课件
-第6章 知识点总结
-7.1 概述
-7.2 施工总体布置
-7.3 施工进度计划
-第7章 施工总组织作业题
-第7章 施工总组织教学课件
--第7章 教学课件
-第7章 知识点总结
-期末总复习
--课程总复习题目






