正文 第十五章 延長藥包爆破現狀的分析研究(2 / 3)

延長藥包在工程中的大量應用,促使了理論研究的深化,亦推動了工程爆破技術的進一步發展。

2延長藥包的爆破特征

綜上所述,各國學者對延長藥包的研究,從空腔發展到鼓包運動;從漏鬥生成到拋擲堆積;從衝擊波傳播到振動效應等做了大量工作,積累了不少經驗,歸納起來,延長藥包爆破具有以下主要特征:

2.1空腔發展特征

爆炸空腔的形狀取決於藥包的形狀,集中藥包的空腔一般為球形。延長藥包則為圓柱形。在相同介質等藥量條件下,延長藥包爆炸形成穩定空腔的過程要比集中藥包緩慢。在相同介質、等直徑條件下,延長藥包爆炸形成的空腔都要比集中藥包大很多倍,延長藥包形成的爆炸空腔半徑將為集中藥包的4倍。由爆炸空腔動力理論計算結果也證明,對同樣直徑的藥包,延長藥包的爆腔半徑要比集中藥包大。爆炸空腔的大小除與炸藥品種、藥包形狀有關外,主要取決於作用介質的力學性質,對於延長藥包的爆炸空腔半徑,根據不同土壤性質大約為藥包半徑的12~25倍。

2.2爆炸衝擊波參數

炸藥爆炸極大部分能量消耗於形成介質的壓縮空腔上,傳到介質中的部分能量由衝擊波所攜帶。爆炸初始階段,衝擊波陣麵速度大於空腔發展速度,傳播到一定距離就接近聲速而蛻變為應力波。衝擊波的強弱與炸藥爆轟初始參數有關,而爆轟波參數取決於炸藥性質和藥包形狀大小。對於同樣直徑的藥包,延長藥包的爆轟波參數要比集中藥包大。

衝擊波在介質中傳播快慢與炸藥性質、介質性質和藥包形狀有關。衝擊波參數在硬岩中衰減較慢,在空氣、土和水中衰減較快。在相同介質等直徑條件下,處延長藥包的衝擊波參數要比集中藥包大,如在砂質壚坶中試驗,對於集中藥包在距離機(藥包半徑)處,衝擊波陣麵已消失,衝擊波陣麵才消失。

2.3應力波傳播特征

衝擊波在介質中傳播逐漸蛻變為應力波。爆炸應力參數符合幾何相似律:對集中藥包有對於延長藥包有;其中隻為藥包半徑,躍為藥量,下標。

如果兩次爆破折算距離相等,即對於集中藥包;兩次爆破中的應力波參數就相等,可用一般關係式表達為,應力波參數包括應力,波速斤,質點速度V等均是折算距離五的函數。應力波傳播過程中衰減規律除了與炸藥和介質性質有關外,與藥包形狀亦有關,由於集中藥包產生的球麵波陣麵與距離平方成比例衰減,延長藥包產生的柱為波陣麵與距離比例衰減。

因此,延長藥包應力波參數隨距離衰減要比集中藥包慢。如資料介紹了在花崗岩中用硝銨炸藥爆炸測得的應力波參數繪成的兩種藥包比較曲線。正壓作用時間和相對距離的關係曲線花崗岩中爆炸時,質點運動速度與相對距離的關係。

2.4爆炸地震的振動效應

爆炸產生的應力波對地麵產生振動效應的又稱為爆炸地震波。對於爆炸地震波的振動效應,除了與炸藥種類、傳播介質的性質有關外,同樣還與藥包形狀相關。實驗表明,延長藥包產生的地震波主頻率低於與其半徑相同的球狀藥包所產生的地震波主頻率,計算值大約為1/6,而且地震波的參數與藥包的長度有關,藥包越長,質點位移愈大。在爆破近區,對於長徑比大於20的藥包,質點的峰值速度和應變值與藥包長度無關,而且當藥包長徑比大於100時,其應力波參數的傳播不再符合平方根的衰減規律⑴。在爆破遠區,即藥包長度與爆破距離相比足夠小時,波陣麵已接近球麵波,那時爆破地震效應就應該按集中藥包來處理。

2.5延長藥包拋擲爆破特點

由上述兩種藥包在爆炸過程中的比較可知,延長藥包與集中藥包有相似之處也有不同特點。由於延長藥包的爆炸空腔為圓柱形,其空腔發展過程較慢,應力波在傳播過程衰減也慢,對介質的破壞作用相對比較平緩。因此,延長藥包用於鬆動爆破,岩石破碎程度就比較均勻,大塊率也就低。如果應用於拋擲爆破,就具有拋擲堆積相對集中的特點。在斜坡地帶應用延長藥包爆破,其對邊坡坡麵的損壞就較輕微。對於兩種藥包爆破的拋擲距離,可以從表麵岩塊脫離岩體時的飛行速度實測得知,根據在花崗岩中硝銨炸藥爆破,用高速攝影測得的兩種藥包爆破時表麵飛石速度如附表所列。由此可見,在相同的抵抗線(比值)條件下,延長藥包的表麵拋擲速度比集中藥包大很多倍,因此根據彈道理論其拋擲距離相應亦要遠。