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第卷第期工程爆破., .
年月
条形药包爆破破岩规律的试验研究
杨年华
铁道部科学研究院,北京
摘要分析了前人关于爆破破岩机理论述方面的矛盾, 通过高速摄影观察有机玻璃
中条形裟药爆炸渡和破裂缝发展规律。得蓟了关于条形药包爆破破岩规律方面曲新认
识。提出了冲击我、气俸膨胀压和反射拉伸’蝮在破岩过程中各自所起的不屙作甩。特刚
在此基础上推出了条形药包下破裂濠麈计算公式,对工程实践有积极的指导作用
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概述
四五十年来各国科学家已提出了很多种爆破破岩理论。一般来说这些理沱都将岩石破碎
过程划分成二个阶段,第一阶段是炸药在岩体内爆炸产生冲击波的作用,它造成岩石初始破
裂, 第二阶段则为其后爆炸气体膨胀产的效应。壤早的岩石破碎应变波理论是在年代发
展起来的,从本质上来说,该理论认为初始破碎和韧始岩石位移都是由于应变波和自由面相
遇日【起的片落、剥裂,其后气体膨胀【起的破碎作用很小,所以它偏重考虑岩石冲击抗拉强
度。这种理论一直很流行,直到测量出爆炸传入岩石中的应变波能量值以后,这种理论才遇
插年华:
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杨年华,条形药包爆破破岩规律的试验研究‘’
到了困难。年,。和。发表了关于爆破技术的著作,并提出与此相反
的气体压力主导岩石破碎理论, 认为应变波仅在药室周壁产生初始径向裂缝,然后经准静气
体应力场和气体直接侵入裂缝的作用,才完成了破碎过程。年还进
一步提出了描述这种机制的准静态模型。
后来的一些理论是这两种观点的综合, 认为岩体破碎是应变波和气体压力共同作用的结
果,但这些理论常常强调气体压力对破裂的作用,而应变波只是起到促进气体压力破碎作用
的效果。最近提出的岩石破碎理论又重新强调应变波的作用, 认为气体压力引起破碎作用不
重要, 气体压力只是帮助岩石发展位移,在应变波将岩体破碎成块、分布成形之后仅仅起到
促使这些岩体碎块分离而已,该理论是根据炸药爆炸后受爆岩体运动的高速摄影及实验室研
究提出的,它的基本思想是在应变波到达自由面的同时初始碎块尺寸即被确定,应变波不是
使岩体发生层裂和剥落,而是通过岩体裂缝激发新的裂缝和促使原生裂缝的扩大, 在此之后
剩余应变波能量变为岩体破碎的动能,而且认为上述作用过程预计发生在气体膨胀力可能产
生作用之前。
然而,与此同时仍有人用实验证明气体膨胀能为主的破碎作用理论. · 布里克曼,
年。实验发现应变波作用能仅占总爆炸能量的以下, 而气体膨胀能可达~
, 所以认为应变波作用仅对破岩裂缝发展起导向作用,最终的破裂形成还是气体膨胀作
用的结果。
总而言之,岩石爆破破碎机理目前存在着矛盾观点, 作者分析以上这些矛盾观点的存
在,可能与各研究者的研究方法和模型参量有关。期的研究方法主要靠现场经验结合理想
的数学模型,所只能对爆破破岩机理怍一些猜澳。后期的研究方法主要在试验室通过高速
摄影来观测爆炸破裂的发展,但受设备和技术条件的强制,室内试验通常在塑料薄板中进行。
现场测试也主要重视应变波峰值测量,相应的计