山区公路土石方工程中，爆破是应用最为广泛、最为有效的一种破岩手段。为了优化爆破参数，必须了解岩石在爆破作用下的破碎机理、装药量的计算原理以及各种相关因素对爆破效果的影响。 由于岩石是一种非均质、各向异性的介质，爆炸本身又是一个高温高压高速的变化过程，炸药对岩石破坏的整个过程在几十微秒到几十毫秒内就完成了，因此研究岩石爆破作用机理是一项非常复杂和困难的工作。 岩石爆破破碎原因的几种学说 应力波作用学说（shock wave failure theory） 这种学说以爆炸动力学为基础，认为应力波是引起岩石破碎的主要原因。这种学说忽视了爆轰气体的破坏作用，其基本观点如下： 应力波和爆轰气体压力共同作用学说 这种学说认为，岩石的破坏是应力波和爆轰气体共同作用的结果。这种学说综合考虑了应力波和爆轰气体在岩石破坏过程中所起的作用，更切合实际而为大多数研究者所接受。 一、药包在无限介质内的爆破作用 二、爆破漏斗（crater） 当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象。这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用，其特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑，称为爆破漏斗，如图9-4所示。 （一 ）爆破漏斗的几何要素 自由面（free face）是指被爆破的介质与空气接触的面，又叫临空面。 最小抵抗线（minimum burden）是指药包中心距自由面的最短距离。爆破时，最小抵抗线方向的岩石最容易破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。 3. 爆破漏斗半径（crater radius）是指形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。常用r表示爆破漏斗半径。 4. 爆破漏斗破裂半径，又叫破裂半径，是指从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。图9-4中的R表示爆破漏斗破裂半径。 5. 爆破漏斗深度。爆破漏斗顶点至自由面的最短距离叫爆破漏斗深度。图9-4中的H表示爆破漏斗深度。 6. 爆破漏斗可见深度。爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离叫爆破漏斗可见深度。，如图9-4中h所示。 7. 爆破漏斗张开角，即爆破漏斗的顶角，如图9-4中的θ所示。 （二）爆破作用指数（crater index）。爆破漏斗底圆半径与最小抵抗线的比值称为爆破作用指数，用n表示，即： （4-1） 爆破作用指数n在工程爆破中是一个极重要的参数。 爆破作用指数n值的变化，直接影响到爆破漏斗的大小、岩石的破碎程度和抛掷效果。 （三）爆破漏斗的分类。根据爆破作用指数n值的不同，将爆破漏斗分为以下四种。 1. 标准抛掷爆破漏斗。所示，当r=W，即n=1时，爆破漏斗为标准抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角θ=90°。形成标准抛掷爆破漏斗的药包叫做标准抛掷爆破药包。 2.加强抛掷爆破漏斗。当r＞W，即n＞1时，爆破漏斗为加强抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角θ＞90°。形成加强抛掷爆破漏斗的药包，叫做加强抛掷爆破药包。 3.减弱抛掷爆破漏斗。当0.75＜n＜1时，爆破漏斗为减弱抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角θ＜90°。形成减弱抛掷爆破漏斗的药包，叫做减弱抛掷爆破药包，减弱抛掷爆破漏斗又叫加强松动爆破漏斗。 4.松动爆破漏斗。当0＜n＜0.75时，爆破漏斗为松动爆破漏斗，这时爆破漏斗内的岩石只产生破裂、破碎而没有向外抛掷的现象。从外表看，没有明显的可见漏斗出现。 工程中常用二三个以上炮孔或峒室的群药包进行爆破。群药包爆破是单个药包爆破的组合，通过调整群药包的药包间距和起爆时间顺序，采用诸如光面爆破、预裂爆破、微差爆破、挤压爆破等爆破技术，可以充分发挥单个药包的爆破作用，达到单个药包分次起爆所不能达到的爆破效果。 三、炸药的种类 起爆炸药－用来做作雷管，使主要炸药起爆 主要炸药 黑色炸药 梯恩梯 胶质炸药 硝铵炸药 铵油炸药 浆状炸药 乳化油炸药 四、起爆材料及其起爆方法 雷管及电力起爆方法 导火索及火花起爆方法 传爆线及传爆线起爆方法 塑料导爆管非电起爆方法 第二节 药包量计算原理 目前，在岩土工程爆破中，精确计算装药量(charge quantity)的问题尚未得到十分圆满的解决。工程技术人员更多的是在各种经验公式的基础上，结合实践经验确定装药量。其中，体积公式是装药量计算中最为常用的一种经验公式。 一、体积公式的计算原理 在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体积与所用的装药量成正比。这就是体积公式的计算原理。体积公式的形式为： Q=k·V （4-2） 式中： Q — 装药量，kg ; k — 单位体积岩石的炸药消耗量，kg/m3 ; V — 被爆落的岩石体积，m3 。 二、集中药包的药量计算 1.集中药包（concentrated charge）的标准抛掷爆破:根据体积公式的计算原理，对于采用单个集中药包进行的标准抛掷爆破，其装药量可按照下式来计算： Qb＝kb·V＝ kb·W3 式（4-3）中V值的大小为： 式中： r — 爆破漏斗底圆半径，m； W — 最小抵抗线；m。 对于标准抛掷爆破漏斗， ，即r＝W ， 所以 2. 集中药包的非标准抛掷爆破 Q = f(n)·kb·W3 式中：f(n) — 爆破作用指数函数 第三节 爆破参数的意义和选择 一、单位用药量k值（表9－2） 单位耗药量也是一个经济指标，可用来衡量爆破工程的经济效益，是爆破工程预算的重要指标之一。 k是指单个集中药包形成标准抛掷爆破漏斗（n＝1）时，爆破每一立方米岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的重量，称作标准抛掷爆破单位用药量系数，简称标准单位用药量系数。 k’则是指单个集中药包形成松动爆破漏斗时（一般0 n 0.75），爆破每一立方米岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的重量，称作松动爆破单位用药量系数。 二、最小抵抗线W 最小抵抗线W的确定方法根据爆破方法的不同而有所区别。 对于硐室爆破、药壶法爆破以及其它采用集中药包的爆破方法，最小抵抗线W是从药包中心到地面或临空面的的最短距离； 采用延长药包爆破的炮眼法爆破（浅眼爆破、深孔爆破），最小抵抗线W则是从药包长度的中心到距该中心最近临空面的最短距离。 三、爆破作用指数n值 n值是表示爆破漏斗大小的一个重要指标，是一个无量纲参数。通过n值，我们可以判断爆破工程的性质。同时，也是分析爆破的效果和经济效益的重要依据。为了获得良好的爆破效果，在选择n值时，可参考以下原则： 1．对于抛掷爆破，n值的大小可根据地面坡度的大小选取：
9路基路面工程 第九章石方路基爆破施工.ppt
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