在計算爆炸產物膨脹壓力時作如下假設:
①爆轟瞬間完成,炸藥在發生爆炸變化時所產生的爆轟產物質點來不及發生位移。
②將爆炸生成氣體作為理想氣體,氣體膨脹過程為絕熱膨脹。
在石材開采爆破中,可以把有水平切割麵或軟弱節理麵的岩石當作平板模型,並假設孔內壓力均勻分布作用於周圍岩石,孔長方向壓力無變化,把受壓孔應力場作為平麵問題來處理。
因此高壓氣體的準靜態壓力作用於岩石形成的應力場能使岩石產生斷裂,並在孔間連線方向即應力集中方向斷裂擴展,高壓氣體楔入裂紋內,在合適的孔網參數下使岩石斷裂貫通。
2實驗驗證
盡管測試手段及高速攝影技術越來越先進,但直接觀察爆炸過程幾乎不可能的,所以對於爆破的了解仍是不夠的,因此目前仍難以精確計算孔內壓力,作了各種假設的公式也隻是一個較寬範圍的經驗公式,對於斷裂控製爆破開采石材機理的理論分析與實際情況相差程度如何,我們做了以下實驗。
實驗的主要內容:
炸藥爆炸後高壓氣體泄出情況下觀察岩石的破壞。
在保證孔口堵塞不讓高壓氣體泄出的情況下觀察岩石的破壞。
實驗做了兩次,實驗結果大理石都未開裂,並且孔壁附近無任何微小裂紋,用鋸切開能形成完整板材。
實驗的大理石試塊尺寸、裝藥參數與實驗相同,但實驗孔內上下兩端良好堵塞,用電雷管同時起爆。三次試驗岩石均能形成一整齊斷裂麵。
實驗的炮孔上下貫通,是驗證炸藥爆炸的動應力衝擊破壞作用;但實驗的炮孔堵塞良好,是驗證炸藥爆炸後依靠準靜態高壓氣體使岩石開裂。根據實驗中所用炸藥及裝藥參數。
根據所列實驗用大理石的物理參數,炸藥爆炸後動應力衝擊作用不能使大理石形成裂紋,而依靠準靜態高壓氣體在孔壁上產生的環向拉應力值大於其抗拉強度,使岩石開裂形成一整齊斷裂麵,這說明實驗結果與斷裂控製爆破機理理論分析是相吻合的。
3結論
在石材開采中當選用合適的炸藥並采用斷裂控製爆破方法時,既能保護石材又能開采石料,其爆破機理為:
炸藥爆炸後產生強烈的衝擊波及高溫高壓氣體,它們分別在岩石內形成動應力場及準靜態應力場,當采用斷裂控製爆破時,炸藥爆炸後在岩石內形成的動應力場值低於岩石屈服極限,爆炸動應力場對岩石沒有破壞。
在炮孔堵塞良好條件下,依靠準靜態高壓氣體作用於岩石形成的應力場作用,孔壁上沿孔間連線方向形成的環向拉應力值大於岩石的抗拉極限強度,從而使岩石開裂,高壓氣體楔入裂縫使裂縫貫通,形成一整齊斷裂麵。