第六章岩石爆破理论第一节爆炸应力波ppt课件

1、第六章 岩土爆破理论主讲人：白云龙太原理工大六章 岩土爆破理论第一节 岩石中的爆炸应力波第二节 岩石爆破破碎原因的几种学说第三节 单个药包的爆破作用第四节 装药量计算原理第五节 爆破参数的意义和选择第六节 影响爆破作用的因素第一节 岩石中的爆炸应力波一、岩石的静载荷变形特征 静载荷加载特点加载速度无限小。加载时间无限长，趋近于无穷大。低碳钢的应力应变曲线比例极限屈服极限极限强度oabcdef(N/mm )2abo(N/mm )20.20.2%第一节 岩石中的爆炸应力波岩石的应力应变曲线一类岩石可称之为弹脆性体。 另一类称为弹塑性体。一般把曲线变缓的转折点称为屈服极限，

2、实际上只有少数较软的沉积岩才是弹塑性体。 第一节 岩石中的爆炸应力波岩石在静载荷作用下，在弹性范围内，符合胡克定律，其弹性常数与其它材料一样。弹性模量E，剪切模量G，波松比，体积模量KE)1 (2EG12)21 ( 3321321EK第一节 岩石中的爆炸应力波对于层状岩石，E表现出明显的各向异性 E增大，变形愈难，消耗在变形上的能量变小，可以说对爆破有利 (a)(b) EE|第一节 岩石中的爆炸应力波二、岩石的动载荷变形特征 1冲击载荷和应力波 冲击荷载的特点：加载速度很大，加载时间很短波：扰动的传播应力波：应力应变改变的传播就叫应力波。 第一节 岩石中的爆炸应力波岩石在冲击载荷作用下，岩石内

3、的应力状态（ ，v ）表现为：对于某一点而言（，v）f(t) 对于某时刻（，v）f(x，y，z) 即岩石的应力状态（，v即是坐标的函数，又是时间的函数岩石的应力在岩体中的分布叫做岩石的应力场 第一节 岩石中的爆炸应力波由炸药的爆炸作用而引起的冲击载荷称为爆炸载荷；由爆炸载荷的作用，在固体介质中引起的应力状态参数的改变的传播称之为爆炸应力波。 第一节 岩石中的爆炸应力波当炸药在无限均质岩体中爆炸时，会在岩石中产生应力波，根据应力波的振幅的大小，从爆源开始，一般将应力波分成三段：冲击波、压缩波、地震波。 0距离 s压力 p冲击波应力波地震波第一节 岩石中的爆炸应力波2爆炸应力波的特性 （1冲击波

4、冲击波的波阵面处介质状态的变化是突跃的，波阵面比较陡 0距离 s压力 p冲击波应力波地震波第一节 岩石中的爆炸应力波冲击波参数四个方程五个未知数，故先确定D：冲击波的衰减uDD0Dupp00VVppEEE001221141BpbuaDrpp2第一节 岩石中的爆炸应力波岩石中的冲击波，具有以下特性 ：具有非常陡的波阵面 ；压力上升时间 t升0 ，压力下降时间 t降0 t升 作用范围非常小 ；设=间隔到爆源中心）/药包直径，称为比例距离 ，那么315 对岩石作用非常强烈，可使岩石熔化产生塑性流动，压碎、破裂；传播速度声速岩石中）； 应力衰减极快 ，一般的 0.10.45，n2.112.82 nmr

5、PP/12n第一节 岩石中的爆炸应力波（2压缩波 或称为应力波 冲击波通过衰减，变成了压缩波，具有以下特性： 波阵面的状态参数变化较缓 t升0 t升2cp2K，1cp10 r=i，t=2i，反射应力入射应力，透射应力2倍的入射应力，（入射波为压缩波，反射波也为压缩波，没有透射波）Er= Ei，Et=0，能量全反射，而没有透射 相当于向刚体入射 ，或者从空气中向岩石入射 。 第一节 岩石中的爆炸应力波 K0，1， 0K2cp2。相当于由硬岩向软岩入射。 r与i反号，即有反射波，为拉伸波 , t与i同号且ti，也有透射波，为压缩波 , 0(Er，Et)Ei，能量既有反射，也有透射。 1K时1cp1

6、2cp2，相当于由软岩向硬岩入射 。r与i同号，且ri，也有透射波，为压缩波 ，0(Er，Et)Ei，能量既有反射，也有透射。 第一节 岩石中的爆炸应力波小结K=2cp2/1cp1 K=0 0K1 K=1 1K K 相当于 岩石自由面 硬岩软 同种介质 软岩硬岩 刚体 能量 全反射 部分反射 部分透射 全透射 部分反射 部分透射 全反射 r -i 与i反号 |r |i| 0 与i同号 r i i 应力 t 0 ti 2i 第一节 岩石中的爆炸应力波应用举例自由面的作用爆炸应力波自由面，反射成拉伸波r=-i，Er=Ei，反射拉伸波在岩石中产生拉应力 第一节 岩石中的爆炸应力波 求孔壁上的最大压力

7、压力峰值）令炸药的波阻抗为 eD 解释节理裂隙对爆破的影响 节理裂隙的存在，相当于应力波从岩石空气软岩）岩石，在此过程中，消耗了大部分能量，从而使应力波衰减加快，使后面的岩石不容易破坏 nmrpp ippptcpcpcp2211222J -C岩岩2pcDcpp岩岩epm第一节 岩石中的爆炸应力波6应力波向介质交界面倾斜入射 不论是纵波，还是横波，当其向介质交界面倾斜入射时，都会产生反射的纵波和横波以及透射的纵波和横波。 7岩石的变形能 岩石的变形能实际分为两部分 ：变形势能和变形动能：单位体积总的变形能为 单位体积内的变形势能和变形动能均之和：EWE2212EvWF2212221EW 第一节

8、岩石中的爆炸应力波三、岩石的强度特征 岩石的强度指岩石在外力作用下抵抗外力破坏的能力。1根据外力的形式可分为抗压、抗拉和抗剪强度，其中 R压R剪R拉对于抗压强度又分为三向抗压，双向和单向。 R压3R压2R压12 由于岩石的结构构造不同，各向异性，岩石的强度也呈各向异性，如层状岩石，R|R静 第一节 岩石中的爆炸应力波四、岩石的硬度 岩石表面抵抗工具侵入的能力叫做岩石的硬度。 岩石的硬度又分为静压入硬度和冲击压入硬度。 静压入硬度：以静压力压入岩石的表面，使之产生残余变形或破碎时，用单位面积上的压力值来表示。冲击压入硬度：用冲锤以一定的速度冲击岩石表面时，用冲锤回弹高度作为冲击压入硬度的指标。硬度越高，工具侵入