控製爆破技術的興起,不僅控製了爆破作用的破壞範圍,縮小了爆破點周圍產生危險的影響半徑,增加了人們對爆破的安全感;更重要的是爆破施工進入人口稠密、房屋櫛比的城市和工廠,為建築物及其附近岩石的爆破與拆遷、改造,和在搶救地震災害受災人員生命財產等方麵開辟了新的天地。但是控製爆破與其他爆破一樣,都必須借助於炸藥的爆炸能量來實現。由於炸藥爆炸是一種激烈的化學反應,使得人們盡管采用了周到的安全防護措施,也難免偶然發生不安全事故。尤其在城市人口稠密地區運送爆破材料時,受到嚴格的限製。因此,如何在城市人口稠密地區或建築物附近,安全地進行拆除建築物的施工作業,仍然是大家注目的問題。近年來,國內外科技工作者,研究了一種化學反應緩慢的體積膨脹劑,裝入炮孔後逐步產生膨脹壓力,迫使介質破壞,從而可以應用靜力學理論,對迫裂介質的破壞機理進行研究。

1迫裂介質的作用原理

迫裂法,是一種借助於膨脹劑來破壞介質結構的方法。而膨脹劑則是由有機化合物和無機化合物組成的無害混合物。與常用爆破方法比較,迫裂法不僅能有效地迫裂介質,而且不會產生噪音、岩塊拋擲、塵埃、有害氣體、地震和空氣衝擊波等工程爆破常見的效應,安全上得到了充分的保證。例如,將膨脹劑與水按適當比例混合。當這種擴張力,超過了介質的抗拉強度時就會產生裂縫。時間的流逝就是裂縫傳播寬度增大的過程,因此這種迫裂的機理與炸藥爆破是完全不同的,如圖3所示。迫裂作用由介質孔壁表麵開始,並且與形成的擴張力成一直角,拉力是由迫裂的壓力所產生的。當拉力的迫裂作用持續增加,超過孔壁抗拉強度之後,介質內的裂縫就開始產生並發展下去,這就是:“迫裂傳播”。對於有兩個自由麵的介質、一個孤立的炮孔,其迫裂壓力部分用來推動被破壞的介質;而部分使孔洞的底部向自由麵形成迫裂裂縫。如果在比較多的鑽孔中都灌入膨脹劑,隻要鑽孔布設得當,那麼,自然可獲得良好的迫使介質破壞的效果。必須說明,靜力迫裂法所產生的擴張壓力與炸藥爆炸所產生的巨大衝擊波和氣體膨脹壓力相比是很小的,因而它僅僅適用於岩石或素混凝土的迫裂破壞。

2藥包量的計算

靜力迫裂法,由於它本身不像使用其他工業炸藥那樣需要起爆係統與受到爆破安全規程的限製,也不需要熟練的爆破工人操作,就能夠十分安全和容易地在許多地方使用。至於藥包設計方法則要根據其應用條件,采用不同的算法,大致可以歸納為以下三種。

單孔或普通大孤石的藥包計算在許多情形下,如迫裂對象的形狀不同或岩石強度不同,鑽鑿孤孔或者有互相關聯的鑽孔,迫裂法對介質是一次同時進行靜力迫裂的。而多孔洞情形下的迫裂作用卻是各自孤立的。單孔的布設,應該選擇在能夠發揮膨脹劑最大壓力的有利位置,以獲得最好的迫裂效果。而單孔迫裂法應用比較有效的是迫裂孤石或對不合規格的大塊石進行二次破碎。

根據式及式的關係,可改變鑽孔直徑攻值或者增加鑽孔的數目來滿足迫裂岩石體積的需要。而鑽孔間距“值,通常可按岩石抗拉強度來確定。

大塊岩石割切的藥包計算,從迫裂技術觀點來看,成功的迫裂作用能使岩石沿著鑽孔間連線裂開,而在其他方向岩體幾乎沒有受到迫裂的破壞。因此,在靜力迫裂作用之前,可以首先設想形成斷麵割切的設計,並使自由麵不受破碎岩石所抑製。此時,迫裂切割的斷麵積就是塊體的寬度與高度和乘積,而每個鑽孔的裝藥量。