爆破工程讲座30.ppt

专题讲座 爆炸和爆破的世纪回顾与展望
力建学院道桥与地下工程系
东兆星
2 0 1 3 年 3 月
2017/8/19
1
20世纪: 爆破十爆炸工艺
从纪元开始,我们的祖先在第一个千禧中(公元7世纪)发明了黑***(Black Powder),人类从此知道了“爆炸”;(used in fireworks and signals)
第二个千僖的17世纪(1627年),匈牙利人最先用黑***采矿,从此出现了“爆破”。
此后西欧发明了***、梯思梯(TNT)、***(RDX)等多种后来叫做猛炸药的物质,由于没有可靠的起爆手段,军事和工业都难以有效利用。
2017/8/19
2
直到1867年,诺贝尔(Alfred Nobel)同时发明了***和工业***药卷,从此启动了爆炸和爆破的飞速发展。
激波原理和爆破漏斗概念是这种发展的理论基础,爆炸和爆破的效益则是这种发展的巨大动力。
Alfred Nobel
2017/8/19
3
当我们在这21世纪之初回顾爆破百余年来的发展时,也许应该提到19世纪的学者未曾清楚预见到的下列几项进展。
2017/8/19
4
1. 爆破漏斗原理的扩展和异化  
有了爆破,就需要计算用药量,基于几何相似的爆破漏斗概念是爆破原理的基础,该原理假设爆破用药量Q与被爆破的岩石体积V成正比,有
Q=K×V
其中K定义为爆破单位体积岩石的用药量(单耗)。
2017/8/19
5
若以球形药包爆破为典型,可导出计算单个药包炸药用量的通式
Q=KW3f(n)

其中W定义为最小抵抗线,表示自药包中心至临空面的最小距离;n=r/W表示漏斗底面半径r与最小抵抗线W之比,反映漏斗的张开程度,漏斗开度越大,爆破作用越强,故将 n 定义为爆破作用指数,
2017/8/19
6
n>1为抛掷爆破,
n=1为标准抛掷爆破
<n<1为减弱抛掷爆破,
n<75为松动爆破。
f(n)则是爆破作用指数的幂函数。
但是,当时的学者未必想象到了漏斗原理在本世纪会有如此巨大的扩展、演化和异化。
2017/8/19
7
20世纪的爆破实践证明:随W值增大,K和f(n)值需要相应增大,表明几何相似应考虑力学特征进行修正,已提出的
Q=k1W2十k2W3十k3W4
或 Q=(n)
等反映了这种修正的尝试。
2017/8/19
8
此外,成排的群药包为避免邻近药包相互作用产生的应力削弱区,要求减小w/a值(宽孔距爆破技术);光面爆破相反要求增大w/a值,以获得平整轮廓面和减小压碎圈;定向抛掷堆积的体积平衡原理和弹道原理描述了漏斗边缘以外的现象;以及用不耦合装药降低爆炸初压,减小过粉碎和增大抛掷功的比例,在抛掷爆破和轮廓爆破方面取得的成功,等等,可归结为漏斗原理的扩展和演化。
2017/8/19
9
预裂爆破、水压爆破、软基处理、爆炸成型都存在某种几何相似,但都不能用爆破漏斗来解释;
建筑物定向倾倒或定向滑坡筑坝则是爆破启动的重力作用过程;都应归结为爆破漏斗的异化,显示出新的爆破作用机制。
上述进展表明,激波原理和爆炸产物作功原理有普适性,爆破漏斗原理有局限性,20世纪也许可以说是爆破向爆炸工艺演化的世纪。
2017/8/19
10