岩石爆破破岩机理(2)

岩石爆破,爆破工程,爆破机理

2010年第01期（下

）◇高教论述◇

缩应力波，并继续在岩石中沿径向传播。当应力波的径向压应力值低于岩石的抗压强度时，岩石不会被压坏，但仍能引起岩石质点的径向位移。由于岩石受到径向压应力的同时在切线方向上受到拉应力，而岩石是脆性介质，其抗拉强度很低。因此当切向拉应力值大于岩石的抗拉强度时，岩石即被拉断，由此产生了与压碎区相通的径向裂隙。既应力波后，充满爆腔的高压爆生气体，以准静态压力的形式作用在空腔壁上和冲入由应力波形成的径向裂隙中，在爆生气体的膨胀挤压及气楔作用下径向裂隙继续扩展和延伸。受冲击波应力波的强烈压缩作用，岩石内积蓄了一部分弹性变形能。当压碎区形成、径向裂隙展开、爆腔内爆生气体压力下降到一定程度时，原先积蓄的这部分能量就会释放出来，并转变为卸载波向爆源中心传播，产生了与压压力波方向相反的向心拉应力波，使岩石质点产生向心运动，当此拉伸应力波的拉应力值大于岩石的抗拉强度时，岩石就会被拉断，形成了爆腔周围岩石中的环状裂隙。

径向裂隙和环状裂隙的交错生成，形成了压碎区外的破裂区，破裂区内径向裂隙起主导作用。岩石的爆破破坏主要靠的就是破裂区，

力。由于岩石的抗拉强度很低，一旦此拉伸应力波的峰值拉应力大于岩石的抗拉强度，岩石将被拉断，与母岩体分离。随着反射拉伸应力波的传播，岩石将从自由面向药包方向形成片落破坏。

4.2反射拉伸应力波引起径向裂隙延伸

由于爆炸能量的不断消耗，入射压缩应力波的强度逐渐降低，反射拉伸应力波的波强也随之降低，其峰值拉应力低于岩石的抗拉强度后就不足以引起岩石的破坏片落。但它仍能同原径向裂隙尖端处的应力场进行叠加，拉应力得到加强，使径向裂隙进一步扩展延伸。

4.3自由面改变了岩石中的准静态应力场

自由面的存在改变了岩石由爆生气体膨胀压力形成的准静态应力场中的应力分布和应力值的大小，使岩石更容易在自由面方向受到剪切破坏。

爆破的外部作用和内部作用结合起来，造成了自由面附近岩石的漏斗状破坏。

由此可见，自由面在爆破过程中起着重要作用。自由面既可以形成片落漏斗，又可以促进径向裂隙的延伸，并且还可以大大地减少岩石的夹制性。自由面越大、越多，越有利于爆破的破坏作用。因此爆破工程中要充分利用岩石的自由面，或者创造新的自由面以提高炸药能量的利用率，改善爆破效果。由于自由面的增多，岩石的夹制作用减弱，有利于岩石爆破破碎，从而可减少单位耗药量。科

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3.3震动区

爆炸近区、中区以外的区域成为爆破远区，即震动区，该区的应力波已大大衰减，并渐趋于具有周期性的正弦波，此时应力值已不能造成岩石的破坏，只能引起岩石质点做弹性振动，形成地震波。地震波可传播很远，直至爆炸能量完全被岩石吸收为止。

【参考文献】

［1］中国力学学会工程爆破专业委员会．爆破工程．冶金工业出版社，

——半无限岩石介质中的爆4.爆破的外部作用—破作用

当抵抗线小于临界抵抗线时，爆破作用不仅发生在岩石内部，还将引起自由面附近岩石的破碎、移动和抛掷，形成爆破漏斗。这种爆破作用即为外部作用。

1992．

［2］高尔新，杨仁数．爆破工程．中国矿业大学出版社，1999．［3］林德余．矿山爆破工程．冶金工业出版社，1993．

［4］张志呈．爆破基础理论与设计施工技术．重庆大学出版社，1990．［5］佟铮．爆破与爆炸技术．中国人民公安大学出版社，2001．

4.1反射拉伸应力波引起自由面岩石片落

药包爆炸后，岩石中产生的径向压缩应力波由爆源向外传播，遇到自由面时，由于自由面处两种介质的波阻抗不同，应力波将发生反射，形成与入射压缩应力波性质相反的拉伸应力波，并由自由面向爆源传播。自由面附近岩石承受拉应

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