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巖石爆破
來源:互聯網

巖石爆破是一種通過炸藥爆炸作用對巖石施加荷載,從而使巖體產生變形和破壞力學過程。

基本理論

巖石爆破過程中,炸藥的能量以爆炸沖擊波和爆炸氣體的形式釋放。對于巖石爆破的破碎機制,存在著三種不同的理論觀點:

(1) 爆炸氣體膨脹作用理論:認為巖石破壞主要是由高溫高壓氣體產物膨脹引起的。爆破氣體膨脹推動巖石質點沿徑向運動,產生剪切應力和剪切破壞,最終形成爆破漏斗。

(2)爆炸應力波反射拉伸理論:主張巖石破壞是由于爆炸沖擊波在巖石中產生切向拉應力,導致徑向裂隙和環狀裂隙向自由面方向發展,最終巖石被拉斷。

(3)爆生氣體和應力波綜合作用理論:認為巖石破碎是爆炸氣體膨脹和爆炸應力波綜合作用的結果,兩者相互增強巖石破碎的效果。

破碎機理

巖石爆破的能量釋放包括沖擊波和爆炸氣體兩種形式。然而,關于巖石破碎的主要原因是沖擊波還是爆炸氣體的作用,學術界存在不同的看法。由于炸藥爆炸的瞬態特性、巖體性質的多樣性以及爆破條件的復雜性,直接觀察和研究巖體破壞過程極為困難?,F有的爆破理論尚未形成完整的體系,但借助先進技術和模擬實驗,對巖石爆破破碎機理的研究取得了一定進展。

爆炸氣體產物膨脹壓力破壞理論

該理論強調爆生氣體的壓力作用,認為其膨脹時產生的推力會引起巖石質點的徑向位移,進而導致剪切應力和巖石破裂。然而,這一理論忽略了應力波的作用,無法充分解釋所有情況下的巖石破壞。

沖擊波反射拉伸破壞理論

該理論認為,炸藥爆炸產生的沖擊波會在巖石中產生壓縮應力波,當到達自由面時,會反射成拉伸應力波,從而使巖石發生片落式破壞。盡管此理論能夠解釋一些現象,但也存在局限性。

沖擊波和爆炸氣體壓力綜合作用理論

這是一種綜合性的理論,認為巖石破碎是沖擊波和爆炸氣體壓力綜合作用的結果。沖擊波首先產生裂隙,隨后爆炸氣體進入裂隙,進一步擴大裂隙并形成巖塊脫離巖體。這一理論更為廣泛地被認可,因為它更能貼合實際的爆破工程實踐。

參考資料 >

科普 | 巖石爆破.科普中國網.2024-10-31

巖石爆破基礎理論研究進展與展望Ⅰ—本構關系.巖石爆破基礎理論研究進展與展望Ⅰ—本構關系.2024-10-31

巖石爆破研究背景及現狀.巖石爆破研究背景及現狀.2024-10-31

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