岩土工程
控制爆破
在岩石性質一定的條件下,爆破能量的多少取決於炸藥質量,爆炸能量的釋放速度與炸藥傳爆的速度密切相關。假設有一定重量的炸藥埋於地表下很深的地方,它爆炸所釋放的絕大部分能量被岩石吸收。當岩石所吸收的能量達到飽和狀態時,岩體表面開始產生位移、隆起、破壞,直至拋擲。如果沒有達到飽和狀態時,岩石只呈彈性變形,不被破壞。從爆破能量觀點來看,藥包埋設深度不變而增加藥包質量,或者藥包質量不變而減小埋深,能夠得到相同的爆破效果。給定藥包質量,而改變埋深,可以得到四個不同的爆破區域。
變形能區
當一定量的藥包埋置在地下深處爆破,爆炸所產生的能量全部消耗在岩石的內部變形上稱為變形能區。若在藥包埋深W=We時,地表剛出現飛片(脆性岩石)或隆起(塑性岩石),則將埋深We稱為臨界深度,即為變形能區的上限。
根據試驗結果,臨界深度We(單位m)與變性能係數Eb(m/kg^1/3)和裝藥量Q(單位kg)的關係為:
We=EbQ^(1/3) (1)
2、衝擊破壞區
藥包超過臨界深度We繼續上移(W<We),爆破後岩石破碎並拋擲,形成爆破漏斗,這一區域稱為衝擊破壞區。隨著藥包不斷上移,爆破漏斗體積V逐漸增大,當V達到最大值時的埋深稱為最佳埋深Wj,即為衝擊破壞區的上限。若此後繼續減小埋深W時,則體積V逐漸減小,即V-W曲線呈中間高、兩端低的形狀。
引入最佳深度係數△j=Wj/We,則由式(1),有
Wj=△jEbQ^(1/3) (2)
根據上式,通過試驗求得Eb和△j,即可求得Wj,即獲得給定藥量所能達到最佳爆破效果的埋深。
3、破碎區
藥包由最佳深度Wj上移(W<Wj),上部岩石阻力減小,爆破漏斗體積V減小,爆破能部分用於破碎和拋擲(E1),另一部分消耗於空氣衝擊波中(E2)。當E2≈E1時,此時炸藥的埋深Wp稱為轉變深度。
4、空爆區
當藥包埋深由Wp繼續上移(W<Wp),爆炸能大部分消耗於空氣衝擊波。