爆轟氣體壓力下巖體的應(yīng)力狀態(tài)爆轟氣體引起的σ1常為壓應(yīng)力課件

第四節(jié)巖石爆破基本原理§4.1爆破破碎原理學(xué)習(xí)目的：1、了解爆炸荷載（能量）作用下巖體的變形與破壞規(guī)律，分析爆破破碎的基本原理，指導(dǎo)爆破設(shè)計(jì)與施工。2、便于實(shí)現(xiàn)低能耗、高效率、安全可靠破碎巖體的目的，并有效地控制爆破產(chǎn)生的各種危害。

巖石爆破理論是研究炸藥爆炸與爆破對(duì)象（目標(biāo)）相互作用規(guī)律的理論。巖石爆破破碎機(jī)理研究的主要內(nèi)容：（1）炸藥爆炸釋放的能量是通過(guò)何種形式作用在巖石上；（2)巖石在這種能量作用下處于什么樣的應(yīng)力狀態(tài)；（3）巖石在這種應(yīng)力狀態(tài)中怎么發(fā)生破壞、變形和運(yùn)動(dòng)的。（4）影響巖石破壞的因素。（5）炸藥裝藥量和爆破效果關(guān)系。巖石爆破破碎機(jī)理研究存在的主要困難：（1）炸藥爆炸荷載復(fù)雜性

高速、高溫、高壓、高能量密度荷載（2）巖體本身的復(fù)雜性

不均質(zhì)性，各向異性，非連續(xù)，非線性（3）爆破施工工藝多樣性

在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助于高速攝影，模擬試驗(yàn)和數(shù)值分析對(duì)爆破過(guò)程中在巖石內(nèi)發(fā)生的應(yīng)力、應(yīng)變、破裂、飛散等現(xiàn)象的觀測(cè)，人們已經(jīng)逐步掌握了巖石爆破破碎的基本規(guī)律，提出了一些爆破破壞理論或假說(shuō)。炸藥在巖石中爆破的破壞模式主要的五種破壞模式12徑向裂隙作用；3卸載引起的巖石內(nèi)部環(huán)狀裂隙作用；5爆炸氣體擴(kuò)展應(yīng)力波所產(chǎn)生的裂隙。4反射拉伸引起的“片落”和引起徑向裂隙的延伸；炮孔周?chē)鷰r石的壓碎作用；即爆轟氣體膨脹推力作用理論（靜作用理論）氣體膨脹推力巖石徑向位移地表距離不等相鄰巖石質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度不等位移阻力不等相鄰巖石產(chǎn)生切向拉應(yīng)力巖石破壞一、爆炸作用的基本原理爆轟氣體破壞作用的觀點(diǎn)徑向壓應(yīng)力徑向裂隙沖擊波引起應(yīng)力波反射破壞理論

巖石的破壞主要是由自由面上應(yīng)力波反射轉(zhuǎn)變成的拉應(yīng)力波造成的。巖石破壞當(dāng)炸藥在巖石中爆轟時(shí)，猛烈沖擊周?chē)膸r石，在巖石中引起強(qiáng)烈的爆炸應(yīng)力波，它的強(qiáng)度大大超過(guò)了巖石的動(dòng)抗壓強(qiáng)度，引起周?chē)鷰r石的粉碎性破壞。當(dāng)爆炸應(yīng)力波通過(guò)粉碎圈以后，它的強(qiáng)度己下降到不能直接引起巖石的壓縮破壞，但壓縮應(yīng)力波派生的切向拉應(yīng)力，可在巖石中產(chǎn)生徑向裂紋。當(dāng)壓縮應(yīng)力波達(dá)到自由面時(shí)，反射成為拉伸波，拉伸波仍足以將巖石拉斷，產(chǎn)生層裂（片落）。主要依據(jù)（1）沖擊波波陣面的壓力比爆炸氣體產(chǎn)物的膨脹壓力大得多；（2）巖石的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，在自由面處確實(shí)常常發(fā)現(xiàn)片裂、剝落現(xiàn)象。（3）根據(jù)應(yīng)力波理論：壓縮應(yīng)力波在自由面處反射成為拉伸應(yīng)力波。

爆炸氣體膨脹壓力和應(yīng)力波共同作用

爆破時(shí)巖石的破壞是爆炸氣體和應(yīng)力波共同作用的結(jié)果，它們各自在巖石破壞過(guò)程的不同階段起重要作用。

炸藥爆炸后在巖石中產(chǎn)生爆炸沖擊波，使炮孔周?chē)浇膸r石被“粉碎”；由于消耗大量的能量，沖擊波衰減為應(yīng)力波，在粉碎區(qū)之外造成徑向裂隙，反射應(yīng)力波使這些裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展；爆炸氣體產(chǎn)物膨脹，產(chǎn)生“氣楔作用”使開(kāi)始發(fā)生的裂隙擴(kuò)大、貫通形成巖塊，當(dāng)爆生氣體的壓力足夠大時(shí)，爆轟氣體將推動(dòng)破碎巖塊作徑向拋擲運(yùn)動(dòng)，使巖石脫離母巖產(chǎn)生拋擲，直到能量消耗完。

說(shuō)明1:對(duì)于不同性質(zhì)的巖石和炸藥，應(yīng)力波與爆生氣體的作用程度是不同的。(1)在堅(jiān)硬巖石、高猛度炸藥、偶合裝藥或裝藥不偶合系數(shù)較小的條件下，應(yīng)力波的破壞作用是主要的；(2)在松軟巖石、低猛度炸藥、裝藥不偶合系數(shù)較大的條件下，爆生氣體的破壞作用是主要的。說(shuō)明2：當(dāng)僅考慮巖石性質(zhì)時(shí)，則有：高阻抗巖石(ρc=15~25MPa/s)：巖石破壞以應(yīng)力波為主。中阻抗巖石(ρc=5~15MPa/s)：巖石破壞為應(yīng)力波和爆生氣體壓力共同作用的結(jié)果。低阻抗巖石(ρc＜5MPa/s)：巖石破壞以爆生氣體為主。二、爆破作用過(guò)程1.應(yīng)力波的動(dòng)態(tài)作用過(guò)程特點(diǎn)：波峰應(yīng)力值高，傳播速度快，作用時(shí)間短。2.爆轟氣體的似靜壓作用過(guò)程特點(diǎn)：壓力較低，作用時(shí)間較長(zhǎng).

炮孔壓力—時(shí)間曲線

t1-藥包爆轟反應(yīng)完成時(shí)間t2-爆轟氣體產(chǎn)物作用時(shí)間圖

3.爆破時(shí)巖體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)（集中藥包）(1)應(yīng)力波在巖體中的傳播規(guī)律①(3～7)r：沖擊波作用區(qū);特點(diǎn)：沖擊波強(qiáng)度極大，波峰應(yīng)力值高，巖石產(chǎn)生塑性變形或粉碎，消耗大部分能量，沖擊波急劇衰減。應(yīng)力衰減與距離三次方成正比。爆炸應(yīng)力波及其作用范圍r—藥包半徑tH—介質(zhì)狀態(tài)變化的時(shí)間ts—介質(zhì)狀態(tài)恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間

②(8～150)r：應(yīng)力波作用區(qū);特點(diǎn)：沖擊波

壓應(yīng)力波，波陣面上的狀態(tài)參數(shù)變化比較平緩；波速等于巖石中的聲速。由于壓應(yīng)力波的作用，巖石處于非彈性狀態(tài)，可導(dǎo)致巖石的破壞或殘余變形。應(yīng)力衰減與距離二次方成正比。爆炸應(yīng)力波及其作用范圍r—藥包半徑tH—介質(zhì)狀態(tài)變化的時(shí)間ts—介質(zhì)狀態(tài)恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間

③＞150r：彈性振動(dòng)區(qū);特點(diǎn)：應(yīng)力波

地震波。地震波只能引起巖石質(zhì)點(diǎn)的彈性振動(dòng)，而不能使巖石產(chǎn)生破壞；應(yīng)力衰減與距離呈線性關(guān)系。爆炸應(yīng)力波及其作用范圍r—藥包半徑tH—介質(zhì)狀態(tài)變化的時(shí)間ts—介質(zhì)狀態(tài)恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間

(2)應(yīng)力波在巖體中引起的應(yīng)力狀態(tài)某點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)：直達(dá)縱波、直達(dá)橫波，縱波反射生成的反射縱波和反射橫波，橫波反射生成的反射縱波和反射橫波等的動(dòng)應(yīng)力疊加而成。波到達(dá)A點(diǎn)的應(yīng)力分析自由面附近巖體中各點(diǎn)的主應(yīng)力σ1和σ2的方向如下左圖所示。由于巖石抗拉強(qiáng)度很小，在拉應(yīng)力的作用下容易產(chǎn)生裂隙，所以爆破裂隙受σ2的控制，是圍繞最小抵抗線為對(duì)稱(chēng)軸分布的喇叭形，如下右圖所示。(3)爆轟氣體壓力下巖體的應(yīng)力狀態(tài)爆轟氣體引起的σ1常為壓應(yīng)力，而σ2不常為拉應(yīng)力，隨著至最小抵抗線的距離超過(guò)某一極限值后，變?yōu)閴簯?yīng)力?！?.2單個(gè)藥包及成組藥包的爆破作用一、單個(gè)藥包爆破的內(nèi)部作用(無(wú)限均勻巖石介質(zhì)中的爆破作用)1.定義藥包爆炸后，只在巖石內(nèi)部產(chǎn)生破壞和變形，而地表(自由面)不出現(xiàn)明顯破壞，這種作用稱(chēng)為爆破的內(nèi)部作用。概念要點(diǎn)：巖石內(nèi)部有破壞，地表未破壞。基本假定：①藥包是球形的；②藥包放在無(wú)限介質(zhì)中；

③介質(zhì)是均勻的各向同性。2.巖石的破壞特征①藥室被擴(kuò)大，形成一個(gè)空腔；②產(chǎn)生了徑向、環(huán)向裂隙,以及剪切裂隙；③距藥包較遠(yuǎn)處，巖石完好無(wú)損。爆破的內(nèi)部作用徑向裂隙環(huán)向裂隙空腔巖石完好無(wú)損3.巖石破壞的原因①藥室擴(kuò)大為空腔的原因

巖石被壓縮，形成一個(gè)空腔。

沖擊強(qiáng)度大于巖石動(dòng)抗壓強(qiáng)度

藥室?guī)r壁受到強(qiáng)烈沖擊

爆轟波(沖擊波)+高溫高壓爆生氣體炸藥爆炸原因：爆轟波（沖擊波）和高壓爆轟氣體對(duì)藥室?guī)r壁產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖擊（壓縮）。②產(chǎn)生徑向裂隙的原因

藥室?guī)r壁受到強(qiáng)烈沖擊

爆轟波(沖擊波)+高壓爆轟氣體炸藥爆炸

空腔

在巖石中形成壓應(yīng)力波(徑向壓應(yīng)力)

切向拉應(yīng)力σθ

巖石開(kāi)裂

徑向裂隙原因:徑向壓應(yīng)力(壓縮)引起切向拉應(yīng)力(拉伸)。下

巖石受到徑向壓縮

產(chǎn)生徑向位移③產(chǎn)生環(huán)向裂隙的原因徑向壓應(yīng)力

巖石受到徑向壓縮

巖石儲(chǔ)存部分彈性變形能

解除壓應(yīng)力

彈性變形能釋放,引起巖石質(zhì)點(diǎn)向心運(yùn)動(dòng)

產(chǎn)生徑向位移(外內(nèi)，拉應(yīng)變)

徑向拉應(yīng)力原因:彈性變形能釋放(卸載波)產(chǎn)生了徑向拉應(yīng)力。

徑向裂隙

巖石開(kāi)裂

環(huán)向裂隙下④產(chǎn)生剪切裂隙的原因在徑向裂隙和環(huán)向裂隙形成的同時(shí),巖石還受到徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力的的共同作用,進(jìn)而產(chǎn)生剪切裂隙。如圖所示。4.巖石的分區(qū)根據(jù)巖石的破壞特征，由內(nèi)向外，可將巖石大致分為三個(gè)區(qū)：①壓縮區(qū)形成的空腔稱(chēng)為壓縮區(qū)。

下壓縮區(qū)炸藥包返回R1=(2~7)R0c.壓縮區(qū)范圍很小,其半徑由于壓縮區(qū)處于堅(jiān)固巖石的約束條件下，而在三軸壓縮情況下巖石的動(dòng)抗壓強(qiáng)度增大，且大多數(shù)巖石的可壓縮性很差，所以壓縮范圍很小。說(shuō)明：a.壓縮區(qū)又稱(chēng)為粉碎區(qū)；b.壓縮區(qū)消耗了大部分爆炸能量。②破裂區(qū)產(chǎn)生徑向、環(huán)向裂隙的巖石范圍,稱(chēng)為破裂區(qū)。

：由于壓縮或粉碎巖石消耗了大量能量，巖石中的沖擊波衰減成壓應(yīng)力波。在應(yīng)力波的作用下，巖石在徑向產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓縮變形，而切向方向?qū)a(chǎn)生拉應(yīng)力和拉伸變形。由于巖石的抗拉強(qiáng)度僅為其抗壓強(qiáng)度的十分之一到五十分之一，當(dāng)切向拉應(yīng)力大于巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)，該處巖石被拉斷，形成與粉碎區(qū)貫通的徑向裂隙。環(huán)向裂隙：壓縮應(yīng)力波通過(guò)壓縮區(qū)外層巖石時(shí)，巖石受到強(qiáng)烈的壓縮而儲(chǔ)蓄了一部分彈性變形能；隨著徑向裂隙的形成，作用在巖石上的壓力迅速下降，藥室周?chē)膸r石隨即釋放出壓縮過(guò)程中積蓄的彈性變形能，形成與壓應(yīng)力波作用方向相反的拉應(yīng)力，使巖石質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生反方向的徑向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)徑向拉應(yīng)力大于巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)，該處巖石被拉斷，形成環(huán)向裂隙。

下徑向裂隙環(huán)向裂隙徑向裂隙返回炸藥包壓縮區(qū)破壞區(qū)③震動(dòng)區(qū)：破裂區(qū)以外的巖石范圍，稱(chēng)為震動(dòng)區(qū)。特點(diǎn)：巖石不會(huì)發(fā)生破壞，但會(huì)發(fā)生彈性變形。爆炸應(yīng)力波衰減為地震波。巖石完好無(wú)損在學(xué)習(xí)爆破的內(nèi)部作用時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①拉力破巖。②爆破過(guò)程中，當(dāng)裂隙與空腔貫通后，爆生氣體會(huì)迅速膨脹，產(chǎn)生“氣楔作用”，使原有裂隙繼續(xù)向前擴(kuò)展和進(jìn)一步張開(kāi)。出現(xiàn)(貫穿)裂隙、形成爆坑、出現(xiàn)飛石。(1)最小抵抗線W(2)爆破漏斗底圓半徑r

(3)爆破作用半徑R

二、單個(gè)藥包爆破的外部作用1.爆破作用指數(shù)n爆破漏斗底圓半徑r與最小抵抗線W的比值，即爆破作用指數(shù)值的變化，直接影響到爆破漏斗的形狀、巖石的破碎程度和拋擲效果。常用它對(duì)爆破進(jìn)行分類(lèi)。2.標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗n=1r=Wθ=90°標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破后，藥室至自由面間的巖石不但充分破碎，而且有較多的巖塊被拋出坑外。在確定不同種類(lèi)巖石的單位炸藥消耗量時(shí)，或者比較不同炸藥的爆炸性能時(shí)，往往用標(biāo)準(zhǔn)爆破漏斗體積作為判別的依據(jù)。3.加強(qiáng)拋擲爆破漏斗

加強(qiáng)拋擲爆破后，藥室至自由面間的巖石不但全部破碎，而且大部分的巖塊被拋出一定距離。n＞1

r＞W(wǎng)θ＞90°n＞3時(shí)，爆炸能量消耗在拋擲上，增加藥量，破壞范圍增大不明顯，故已無(wú)實(shí)際意義了。加強(qiáng)拋擲爆破漏斗的n取值:1＜n＜3，露天拋擲大爆破或定向拋擲爆破常用此形式，一般取n=1.2～2.54.松動(dòng)爆破漏斗松動(dòng)爆破可細(xì)分為加強(qiáng)松動(dòng)爆破（0.75<n＜1）、標(biāo)準(zhǔn)松動(dòng)爆破（n=0.75）和減弱松動(dòng)爆破（0<n<0.75）n=0.75時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)松動(dòng)爆破。爆破后巖石被破壞、松動(dòng)，有明顯的膨脹移動(dòng)而形成鼓包，巖石不拋出坑外，不形成可見(jiàn)的爆破漏斗。

n<0.75時(shí)，出現(xiàn)不連續(xù)破壞，不形成爆破漏斗

0.3＜n＜

0.75r＜Wθ＜90°0.75＜n＜1，藥室至自由面間的巖石全部破碎，還把一小部分破碎巖塊拋擲出去。井巷掘進(jìn)爆破常用這種形式。三、成組藥包的爆破作用原理（成組藥包爆破時(shí)巖石破壞的特征）1.單排藥包齊發(fā)爆破原理（單排成組藥包齊發(fā)爆破時(shí)巖石破壞特征）a.相鄰炮孔連心線上應(yīng)力加強(qiáng)，產(chǎn)生裂縫（隙）;b.連心線中點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力降低區(qū)，易出現(xiàn)大塊。(1)相鄰炮孔連心線產(chǎn)生裂縫(隙)的原因（機(jī)理）即相鄰炮孔爆破成縫機(jī)理。①應(yīng)力波理論：形成裂縫是應(yīng)力波疊加的結(jié)果。

爆炸應(yīng)力波相遇

應(yīng)力疊加

σ壓引起的σ拉得到加強(qiáng),合成為σ合

炮孔相距較近，σ合＞巖石動(dòng)抗拉強(qiáng)度

產(chǎn)生裂隙(縫),兩炮孔聯(lián)通。該理論認(rèn)為：最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在連心線中點(diǎn)，故裂隙首先出現(xiàn)在連心線中點(diǎn)，再向孔壁發(fā)展。②應(yīng)力波與爆生氣體綜合作用理論認(rèn)為：a.應(yīng)力波作用時(shí)間極短暫，但爆生氣體在炮孔中能維持較長(zhǎng)時(shí)間的高壓狀態(tài)(產(chǎn)生準(zhǔn)靜態(tài)壓力)。b.準(zhǔn)靜態(tài)壓力

炮孔連心線各點(diǎn)上產(chǎn)生切向拉應(yīng)力。該理論論認(rèn)為：炮孔連心線與孔壁的交點(diǎn)處切向拉應(yīng)力最大，故裂隙(縫)首先出現(xiàn)在炮孔壁,再向連線中點(diǎn)發(fā)展，最后貫通。生產(chǎn)實(shí)踐證明：拉伸裂隙是從炮孔向外發(fā)展的。(2)連心線中點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力降低區(qū)。降低區(qū):應(yīng)力波作用線正交處；產(chǎn)生原因分析如下：＋原因:相鄰藥包爆炸引起的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力相互抵消。應(yīng)力降低區(qū)對(duì)爆破效果的影響：易產(chǎn)生大塊。消除應(yīng)力降低區(qū)影響的措施：大孔距小抵抗線技術(shù)。即

①適當(dāng)增大炮孔間距。②減小抵抗線。原因：使應(yīng)力降低區(qū)落在巖石之外的空氣中，在巖石中避免出現(xiàn)應(yīng)力相互抵消作用，減少大塊的產(chǎn)生，從而改善爆破效果。2.多排藥包齊發(fā)爆破原理(1)爆炸應(yīng)力波相互疊加,造成應(yīng)力極高的狀態(tài)；(2)第1排炮孔有2個(gè)自由面，爆破條件好；后排炮孔僅1個(gè)自由面，受到較大夾制作用，影響爆破效果。綜合以上分析，多排成組藥包齊發(fā)爆破效果不佳，實(shí)際很少應(yīng)用，一般被微差爆破所代替。1.體積公式計(jì)算原理

在一定的炸藥和巖石條件下，裝藥量與爆破巖石(漏斗)的體積成正比。2.拋擲爆破裝藥量計(jì)算的通用公式(球狀藥包)3.松動(dòng)爆破(球狀藥包)炸藥單耗k的確定方法①查表法：查表、參考定額或有關(guān)資料的數(shù)據(jù)；②類(lèi)比法：參考相似工程取值；③爆破漏斗試驗(yàn)法：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗試驗(yàn)求算;④試爆法。Q=kV四、裝藥量計(jì)算方法查表和定額；各種巖石單位炸藥消耗量(硝銨類(lèi)炸藥)1.堵塞的影響堵塞的作用：(1)改善爆轟條件，保證炸藥充分反應(yīng)，防止不完全爆轟,使炸藥爆炸釋放出最大能量和減少有毒氣體量;(2)阻止高溫、高壓的爆轟氣體過(guò)早地泄漏到大氣中，延長(zhǎng)爆轟氣體作用時(shí)間,提高爆炸能量的利用率;

(3)防止因灼熱固體顆粒(如雷管殼碎片等)從炮孔中飛出而引起瓦斯爆炸。(4)水炮泥能消焰、降溫、滅塵和減少有毒氣體。五、影響爆破效果的幾個(gè)因素2.裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)爆破效果的影響(1)裝藥結(jié)構(gòu)分類(lèi)①?gòu)妮S向分：連續(xù)裝藥、間隔裝藥(分段裝藥)②從徑向分：耦合裝藥、不耦合裝藥1—炸藥；2—炮眼壁；3—藥卷(a)耦合裝藥；(b)、(c)不耦合裝藥(2)耦合裝藥對(duì)爆破效果的影響①耦合裝藥時(shí)，爆炸能的傳遞效率與波阻抗有關(guān)：波阻抗相匹配，則傳遞效率高。②孔壁產(chǎn)生較大的峰值壓力,在巖石中引起較大應(yīng)變值.③沖擊壓力過(guò)高，在巖體中激起沖擊波，產(chǎn)生壓碎圈,使炮孔附近的巖石過(guò)度破碎，消耗了大量能量，從而影響壓碎圈以外巖石的破碎效果。(3)不耦合裝藥對(duì)爆破效果的影響①爆炸能作用過(guò)程沖擊波間隙空氣炮孔壁藥包和孔壁之間存在空氣間隙，藥包爆轟的沖擊波效應(yīng)就要削弱很多，這一規(guī)律被利用在控制爆破上。②不耦合系數(shù)KdKd

=孔徑÷藥徑③炮孔壓力與不耦合系數(shù)Kd的關(guān)系如下圖所示。實(shí)驗(yàn)表明藥包爆炸直接作用在孔壁上的動(dòng)壓力隨著不耦合系數(shù)的增加而降低PP1P2t1t2t211-偶合裝藥；2-不偶合裝藥

裝藥結(jié)構(gòu)的改變會(huì)引起炸藥爆炸性能的改變，從而影響爆炸能量有效利用率?？諝忾g隙可以起緩沖作用，使爆炸壓力較平緩的作用在孔壁上，避免過(guò)渡破壞區(qū)的形成，使更多的能量用于巖石的破裂，從而提高能量利用率。由以上分析得出：①可以通過(guò)采用不耦合裝藥來(lái)控制炸藥爆炸能量及其作用過(guò)程，降低爆炸沖擊波的峰值壓力（或動(dòng)壓應(yīng)力），避免在炮孔周?chē)a(chǎn)生壓碎區(qū)，減弱對(duì)原巖體的破壞作用。

②合理的不耦合系數(shù)應(yīng)使作用在炮孔壁上的壓應(yīng)力小于孔壁巖石的抗壓強(qiáng)度，而在炮孔連心線上產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力大于巖石的抗拉強(qiáng)度。3.起爆位置的影響(1)正向起爆

即起爆藥包靠近炮孔口的裝藥端，炸藥起爆后，爆轟波從孔口向孔底傳播。(2)反向起爆

即將起爆藥包布置在孔底裝藥端，炸藥起爆后，爆轟波從孔底向孔口傳播。

反向起爆應(yīng)力波的動(dòng)壓和爆轟氣體靜壓作用時(shí)間長(zhǎng)。爆炸應(yīng)力波疊加效果好堵塞效果好。直到爆轟結(jié)束時(shí)，堵塞物才受到爆炸氣體作用而開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。底部炸藥的爆速爆轟壓力最大，有利于克服巖石的夾制作用。正向起爆應(yīng)力波的動(dòng)壓和爆轟氣體靜壓作用時(shí)間長(zhǎng)。爆炸應(yīng)力波疊加效果差堵塞效果差。藥包起爆后，堵塞物立即受到爆炸氣體壓縮作用而開(kāi)始運(yùn)動(dòng)孔口自由面反射拉伸波有可能造成孔口部分巖石破裂，使爆炸氣體較早逸散

自由面的作用規(guī)納起來(lái)有三點(diǎn)：

①反射應(yīng)力波。當(dāng)爆炸應(yīng)力波遇到自由面時(shí)發(fā)生反射，壓縮應(yīng)力波變?yōu)槔觳?，引起巖石的片落和徑向裂隙的延伸。

②改變巖石的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度極限。在無(wú)限介質(zhì)中，巖石處于三向應(yīng)力狀態(tài)，而自由面附近的巖石則處于單向或雙向應(yīng)力狀態(tài)。故自由面附近的巖石強(qiáng)度接近巖石單軸抗拉或抗壓強(qiáng)度，比在無(wú)限介質(zhì)中承受爆破作用時(shí)相應(yīng)的強(qiáng)度減少幾倍甚至幾十倍。

③自由面是最小抵抗線方向，應(yīng)力波抵達(dá)自由面后，在自由面附近的介質(zhì)因阻力減少而加速，隨后而到的爆炸氣體，進(jìn)一步向自由方向運(yùn)動(dòng)，形成鼓包，最后破碎、拋擲。4.自由面對(duì)爆破效果的影響(1)自由面越大越多，越有利于爆破的破壞作用。自由面多

爆破受到的夾制性小

易爆破

炸藥單耗低。(2)自由面的位置對(duì)爆破作用有較大影響相同裝藥條件下,炮孔中的裝藥在自由面的投影面積越大,越有利于應(yīng)力波的反射,就越有利于巖石的破壞。5.最小抵抗線對(duì)爆破效果的影響從裝藥中心至自由面的最短距離。

——最小抵抗線原理：由于最小抵抗線方向距離最小，爆破時(shí)巖石在這個(gè)方向的阻力最小。所以，巖石破碎和拋擲的主導(dǎo)方向是最小抵抗線方向?！诒乒こ讨?，可以人為地創(chuàng)造自由面，以控制爆破作用。最小抵抗線示意圖最小抵抗線原理實(shí)際應(yīng)用：（1）最小抵抗線方向是巖石破碎和拋擲的主導(dǎo)方向，施工中需要巖石向哪里拋擲，設(shè)計(jì)就應(yīng)當(dāng)讓W(xué)指向哪，這就實(shí)現(xiàn)了定向爆破的基本原理。（2）最小抵抗線的方向是最宜產(chǎn)生飛石的方向，爆破時(shí)應(yīng)避免W正對(duì)著需要保護(hù)的目標(biāo)。（3）在有多個(gè)自由面的情況下，裝藥中心若至各自由面的距離相等或基本相等時(shí)，則各方向均為最小抵抗線。自由面越多，爆破效果越好，也越省炸藥。（4）最小抵抗線的反方向是爆破地震最嚴(yán)重的方向，爆破時(shí)，近處有怕震的建筑及設(shè)施時(shí)，應(yīng)注意正確選擇W方向。（5）