隧道爆破施工技术课件

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1、隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术 隧道爆破施工技术培训课件隧道爆破施工技术培训课件华通路桥集团有限公司巴朗山项目部华通路桥集团有限公司巴朗山项目部 二一二年二月一日二一二年二月一日隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术 炸药爆炸的三要素炸药爆炸的三要素 炸药爆炸的定义炸药爆炸的定义vv(1)(1)放出热量放出热量vv(2)(2)生成气体产物生成气体产物vv(3)(3)反应的高速度反应的高速度炸药爆炸是一种高速进行的，能自动传播的炸药爆炸是一种高速进行的，能自动传播的 化学反应，在此反应过程中放出大量的热，并化学反应，在此反应过程中放出大量的热，并 生成大量的气态产物。生成大量的气态产物。一、一、 爆

2、破对固体介质的破坏作用爆破对固体介质的破坏作用 爆炸爆炸隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术爆轰气体 与应力波 共同作用 学说气体产物若P足够大，则推动破碎岩块作径向抛掷运动此时继续 压缩楔 入 应 力 波 作 用 下 的 破 碎 岩 块使破碎岩块向前延伸并进一步张开药包爆炸爆轰波作用于岩壁产生冲击波衰减为应力波继续衰减产生压碎区域径向裂隙环向裂隙隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术当药包在岩体中的埋置深度很大，其爆破作用当药包在岩体中的埋置深度很大，其爆破作用 达不到自由面时，这种情况下的爆破作用叫作爆破达不到自由面时，这种情况下的爆破作用叫作爆破 的内部作用，相当于单个药包在无限介质中的爆破的内部

3、作用，相当于单个药包在无限介质中的爆破 作用。作用。根据炸药药包对介质影响程度的不同根据炸药药包对介质影响程度的不同, ,可以将可以将 其影响作用分为其影响作用分为内部作用和和外部作用。 ( (一一) )内部作用内部作用隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术根据岩石的破坏特征，可将偶合装药条件下，根据岩石的破坏特征，可将偶合装药条件下， 受爆炸影响的岩石分为三个区域受爆炸影响的岩石分为三个区域 ：粉碎区、破裂 区和和震动区。1 粉碎区 岩体中药包爆炸时，爆轰压力在数微秒内急 剧增高到数万兆帕，并在药包周围的岩石中激发 冲击波，强度远远超过岩石的动态抗压强度。冲击波的作用下，坚硬岩石，受到粉碎性破 坏

4、，形成粉碎区；对于松软岩石（如页岩、土壤 等），被压缩形成空腔，空腔表面形成较为坚实 的压实层，这种情况下的粉碎区又称为压缩区。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2-破裂区半径隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术2 破裂区 在粉碎区形成的同时，岩石中的冲击波衰减成 压应力波。在应力波的作用下，岩石在径向产生压 应力和压缩变形，切向方向将产生拉应力和拉伸变 形。当切向拉应力大于岩石的抗拉强度时，该处岩 石被拉断，形成与粉碎区贯通的径向裂隙。径向裂隙形成后，作用在岩石上的压力迅速下 降，药室周围的岩石随即释放出在压缩过程中积蓄 的弹性变形能，形成与压应力波作用方向相反

5、的拉 应力，使岩石质点产生反方向的径向运动。 当径向 拉应力大于岩石的抗拉强度时，该处岩石被拉断， 形成环向裂隙。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术3 震动区在破裂区外围的岩体中，应力波和爆轰气体 的能量已不足以对岩石造成破坏，应力波的能量 只能引起该区域内岩石质点发生弹性振动，这个 区域称为震动区。在震动区，由于地震波的作用，有可能引起 地面或地下建筑物、构筑物的破裂、倒塌，或导 致路堑边坡滑坡、隧道冒顶片帮等灾害。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术( (二二) )外部作用外部作用当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以 观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起

6、或抛掷现象观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象 。这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用，其。这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用，其 特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑，称为特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑，称为 爆破漏斗。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术1.1.爆破漏斗几何要素爆破漏斗几何要素-爆破漏斗深度爆破漏斗深度;H;H-爆破漏斗张开角爆破漏斗张开角;-可见深度可见深度;h;h -最小抵抗线最小抵抗线;W;W -破裂半径破裂半径;R;R -爆破漏斗半径爆破漏斗半径;r;r-自由面自由面隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术2.2.爆破作用指数爆破作用指数 爆破漏斗底圆半

7、径与最小抵抗线的比值称为爆爆破漏斗底圆半径与最小抵抗线的比值称为爆 破作用指数，用破作用指数，用n n表示。表示。( (三三) )爆破漏斗的分类爆破漏斗的分类 根据爆破作用指数根据爆破作用指数n n值的不同，分为以下四种：值的不同，分为以下四种：1.标准抛掷爆破漏斗(n=1) 2.加强抛掷爆破漏斗 (n1 ) 3.减弱抛掷爆破漏斗 (0.75n1 ) 4.松动爆破漏斗 (0n0.75 ) 隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术爆破漏斗分类隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术( (四四) )药包的分类药包的分类炸药装药分为：炸药装药分为：延长药包和集中药包延长药包和集中药包，当药包，当药包 的长度和它横截

8、面的直径（或最大边长）比值大于的长度和它横截面的直径（或最大边长）比值大于 某一值时，叫做延长药包。就圆柱形装药而言，通某一值时，叫做延长药包。就圆柱形装药而言，通 常当比值大于常当比值大于4 4时，即视为延长药包。实际上，要时，即视为延长药包。实际上，要 真正起到延长药包的作用，药包的长度要超过药包真正起到延长药包的作用，药包的长度要超过药包 直径直径1717倍以上。倍以上。柱状装药柱状装药( (延长药包延长药包) )是工程爆破中应用最为广是工程爆破中应用最为广 泛的药包。泛的药包。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术炸药的性能指标：感度、爆速、作功能力、猛度感度、爆速、作功能力、猛度 和殉爆距

9、离等。和殉爆距离等。二、二、 爆破材料爆破材料 ( (一一) )炸药性能炸药性能 在外界能量作用下，炸药发生爆炸的难易程度 。(1)(1)炸药的热感度炸药的热感度热感度：在热的作用下，炸药发生爆炸的难易 程度。1.感度隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术炸药的热感度通常用爆发点来 表示。炸药爆炸的最低温度。热感度：均匀加热时炸药的感度。v 火焰感度火焰感度: :火焰点燃时炸药的感度火焰点燃时炸药的感度火焰感度用上限距离和下限距离表示。用导火 索点燃装入加强帽中的0.05g炸药，上限距离是 100%发火的最大距离，下限距离是100%不发火的最 小距离。爆发点测定仪爆发点测定仪vv 均匀加热均匀加热(

10、 (通常意义上的热感度通常意义上的热感度) )隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术(2)(2)炸药的机械感度炸药的机械感度在机械作用下，炸药发生 爆炸的难易程度,常见形式有：a.撞击感度炸药撞击感度的测定炸药撞击感度的测定测定过程录像定义：炸药在撞击作用下发生炸药在撞击作用下发生爆炸的难易程度。爆炸的难易程度。 猛炸药测定方法测定方法：立式落锤仪立式落锤仪 隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术机械摩擦下炸药的感度,炸药摩擦感度的测 定采用摆式摩擦仪。b.摩擦感度测定过程录像隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术(3)(3)炸药的起爆感度炸药的起爆感度在其他炸药（起爆药、起爆具等）的引爆下 ，猛炸药发生爆轰的

11、难易程度。a.定义习惯上用雷管感度来区分工业炸药的起爆感度 。凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具 有雷管感度，凡不能用1发8号工业雷管可靠起爆 的炸药称其不具有雷管感度。 b.表示方法v 最小起爆药量v 起爆药柱的最小质量隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术2.爆速爆轰波沿炸药装药传播的速度称为爆速。爆轰波沿炸药装药传播的速度称为爆速。影响因素：药柱直径、装药密度、药柱外壳药柱直径、装药密度、药柱外壳(1)(1)药柱直径的影响药柱直径的影响d dc c增加，增加，D D 增加。增加。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术DH为理想爆速：当药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流当药柱为理想封闭，爆轰

12、产物不发生径向流 动时，炸药所能达到的爆速称为理想爆速。动时，炸药所能达到的爆速称为理想爆速。当药柱直径减小到一定值后，爆轰波就不能稳定当药柱直径减小到一定值后，爆轰波就不能稳定 传播，最终将导致熄爆。爆轰波能稳定传播的最传播，最终将导致熄爆。爆轰波能稳定传播的最 小药柱直径小药柱直径d dK K称为称为临界直径。临界直径时的爆速临界直径时的爆速 称为称为临界爆速。d dL L为极限直径。为极限直径。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术(2)(2)炸药密度炸药密度对于单质炸药：爆速随密度增大而增加。爆速随密度增大而增加。对于混合炸药：密度对爆速的影响较复杂密度对爆速的影响较复杂 b b k k使爆

13、速达最大的密度值，称使爆速达最大的密度值，称 为为最佳密度。 爆轰波尚能稳定传爆的最爆轰波尚能稳定传爆的最 大密度称为大密度称为临界密度。 隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术(3)(3)药柱外壳药柱外壳当当DDDDHH时时 药柱外壳不影响爆速药柱外壳不影响爆速。当当D D D DHH时时 药柱外壳增加，爆速增大。药柱外壳增加，爆速增大。爆速测定方法：爆速测定方法：导爆导爆 索法索法 、测时仪法、测时仪法南京理工大学机械学院研制测时仪测定过程录像隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术3.作功能力炸药爆炸时生成高温高压的爆炸产物，在对外膨炸药爆炸时生成高温高压的爆炸产物，在对外膨 胀时压缩周围的介质，使其

14、邻近的介质变形、破坏胀时压缩周围的介质，使其邻近的介质变形、破坏 、飞散而作功。所有爆炸产生的功之总和叫作、飞散而作功。所有爆炸产生的功之总和叫作总功总功 ，总功只是炸药总能量的一部分总功只是炸药总能量的一部分，称为炸药的作功称为炸药的作功 能力，也称为炸药的威力。能力，也称为炸药的威力。A=AA=A1 1A A2 2A A3 3A An n= =EE(1)(1)概念概念隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术(2)(2)测试方法测试方法铅壔法铅壔法 其基本原理其基本原理: :将一定质量、一定密度炸药置于铅将一定质量、一定密度炸药置于铅 壔孔内，爆炸后以铅壔孔扩大部分的容积来衡量炸壔孔内，爆炸后以铅壔

15、孔扩大部分的容积来衡量炸 药的作功能力。药的作功能力。 单位单位: :mLmL爆破漏斗体积法爆破漏斗体积法隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术4.猛度炸药爆炸时粉碎和破坏与其接触的物体的能力炸药爆炸时粉碎和破坏与其接触的物体的能力 称为炸药的猛度。称为炸药的猛度。作功能力表示的是炸药作功能力表示的是炸药总体的破坏能力总体的破坏能力，而猛，而猛 度表示的仅是度表示的仅是炸药局部的破坏能力炸药局部的破坏能力。(1)(1)概念概念(2)(2)测试方法测试方法 铅柱压缩法铅柱压缩法单位单位:mm:mm录像隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术5.殉爆距离当炸药（主发装药）发生爆轰时，由于冲击波的当炸药（主发装药

16、）发生爆轰时，由于冲击波的 作用引起相隔一定距离的另一炸药（被发装药）爆作用引起相隔一定距离的另一炸药（被发装药）爆 轰的现象称为轰的现象称为殉爆殉爆。(1)(1)概念概念主发装药与被发装药之间能发生殉爆的最大距离主发装药与被发装药之间能发生殉爆的最大距离 称为称为殉爆距离殉爆距离 。炸药的殉爆能力用殉爆距离表示炸药的殉爆能力用殉爆距离表示。隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术(2)(2)测试方法测试方法图图1-17 1-17 殉爆距离的测定殉爆距离的测定 1 1 雷管；雷管；2 2 主发装药；主发装药；3 3 被发装药被发装药录像隧道爆破施工技术隧道爆破施工技术6. 管道效应(1)(1)产生沟槽效应的原因产生沟槽效应的原因如果药柱与炮眼孔壁间存有间隙，