水利工程爆破基本原理

一、爆破的基本概念

1、在外力激发下，可以发生化学爆炸的单质或混合物，叫炸药。
2、炸药爆炸是化学爆炸。在某中起爆能的作用下，炸药瞬时内（约万分之一秒内）发生化学分解，产生高温（几千度）、高压（数万几十万个大气压）的气体，对相邻的介质产生极大的冲击压力，以波的形式向四周传播。若传播介质为空气，称为空气波；若传播介质为岩土，则称地震波，也叫固体冲击波。

?    1、压缩圈（粉碎圈）：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；介质若为脆性体，会被压缩的粉碎。因此爆破影响的这个范围称为压缩圈或粉碎圈。相应的半径叫压缩半径。
?    2、抛掷圈：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，常发生抛掷。这个范围称为抛掷圈。相应的半径叫抛掷半径。
?    3、松动圈：抛掷圈外围的一部分介质 ，爆破的作用只能使其产生破裂松动。因此这一范围称为松动圈。相应的半径叫松动半径。
?    4、震动圈：松动圈以外的介质，随着冲击波的进一步衰减，只能使这部分介质产生震动，故称为震动圈。相应的半径叫震动半径。
?    各圈半径的大小与炸药的特性、药包结构、爆破方式、介质的特性等密切相关。

二、有限介质中的爆破作用
?    爆破作用受到临空面的影响，即爆破作用半径能达到临空面的爆破，称为有限介质中的爆破作用。工程中多属于这种爆破。
?    有限介质中的爆破形成爆破漏斗。

爆破漏斗的概念及形成
?    如炸药的埋置深度小于爆破作用半径，就是有限介质爆破。当药包的爆破作用具有使部分介质直接飞逸出临空面的能量时，往往形成一个倒立圆堆形的爆破坑，这个坑称为爆破漏斗
爆破漏斗的几何特性参数
?    1、药包中心到临空面的最短距离称为最小抵抗线长度W；爆破漏斗底半径r；爆破作用半径R；可见爆破漏斗坑深度P；爆破抛掷距离L；爆破作用指数n=r/W。
?    2、爆破作用指数n是爆破设计中最重要的设计参数，n值大，爆破漏斗呈宽浅式，n值小，爆破漏斗呈窄深式，甚至不出现爆破漏斗。因此可以用n值大小对爆破进行分类。
爆破分类
?    1、当n=1即r =W时，称为标准抛掷爆破；
?    2、当n＞1即r＞W时,称为加强抛掷爆破；
?    3、当0.75＜n＜1即r＜W时，称为减弱抛掷爆破；
?    4、当0.33＜n≤0.75时，称为松动爆破。
?    5、不因爆破使临空面产生破坏的爆破，叫隐藏式爆破，也叫内部爆破，可用于炸胀药壶。
?    6、相应于以上各类爆破的药包分别叫：标准抛掷药包、加强抛掷药包、减弱抛掷药包、松动药包。
可见漏斗深度计算
?    抛掷爆破将部分介质抛出，其中部分介质又回落到爆破漏斗坑中，回落后的 可见漏斗深度为：
?    P=CW(2n－1)
?    式中C—介质系数，对于岩石，C=0.33；对于粘土：C=0.4 。
?    抛掷堆积距药包中心的最大距离（一般简称抛距）为：L=5nW

三、炸药和装药量计算
?    1、性能指标：
?    (1)威力：爆力和猛度的合称。爆力是破坏能力；猛度粉碎能力。
?    (2)安定性：保持炸药物理和化学性质不变的能力。
?    (3)敏感度：在外力作用下发生爆炸的难易程度。
?    (4)最佳密度：能获得最大爆破效果的密度。
?    (5)氧平衡：含氧量和爆破需氧量的关系。有零氧平衡、正氧平衡、负氧平衡三种情况。

?    (6)殉爆：一个药包爆炸引起附近药包爆炸的现象。能连续三次殉爆的最大距离称殉爆距。
?    2、工程炸药的类型
?    (1) 起爆炸药：制造起爆材料的炸药，特点是爆力和猛度高，对冲击、摩擦、火焰敏感性强，化学安定性大。如：雷汞，氮化铅，二硝基重氮酚等。
?    (2)单质猛性炸药：是制造起爆材料的炸药，爆力和猛度都很高。它还可以作为提高混合猛性炸药敏感度的敏化材料，这类炸药如梯恩梯、硝化甘油等。
?    (3)混合猛性炸药：是按一定比例将爆炸性和非爆炸性可燃物混合制成的。是应用最广的工程炸药。这类炸药主要有：硝酸铵类炸药（铵梯、铵油、浆状、乳化油等炸药的总称）。   
?    3、装药量计算
?    爆破效果和所用成本都于药包大小（装药多少）相关，药包的类型不同，爆破效果不同。按形状药包分为集中药包和延长药包。当L/a≤4时为集中药包；当L/a＞4时为延长药包。
?     对于大爆破，采用洞室装药，常用集中系数φ来区分药包类型。
实际工程要结合现场条件，吸取成功经验，选择符合实际情况的计算方法。
?    爆破设计时，标准情况的标准抛掷爆破的单位用药量K值可查爆破手册获得。
?    标准情况是指标准抛掷爆破、标准炸药（国内以2号岩石铵梯炸药为标准炸药，其爆力值为320cm3）、爆破在一个临空面的标准情况下进行的。
?    随着临空面的增多，单位耗药量随之减少，有两个临空面时为0.83K，有三个临空面时为0.67K。
?    课本装药量计算，只是以单个水平自由面、单个集中药包为前提条件的，未能反映对爆破质量、岩石破碎程度、爆破均匀程度提出要求。但实际工程爆破中要复杂的多，因此，要结合现场条件，吸取成功经验，选择符合实际情况的计算方法。