工程爆破中的爆破漏斗形成机理与应用

  在工程爆破中,爆破漏斗的形成是一个至关重要的物理现象,它不仅决定了爆破的效率,还关系到施工的安全性。爆破漏斗,这个由炸药爆炸在岩石等介质中形成的倒锥形凹坑,其形成过程涉及复杂的物理机制。

  当炸药的最小抵抗线小于其临界抵抗线时,炸药在自由面附近的爆炸会引发一系列连锁反应。初始阶段,炸药爆炸产生的高温和高压迅速在药包附近的介质中形成一个压碎区,岩石被挤压成粉末。紧接着,随着冲击波的衰减,原本的压应力波转变为应力波,引发介质的径向位移,形成径向和环向裂隙。这些裂隙交错扩展,将岩石切割成碎块,构成了破裂区。

  随着应力波向外传播至自由面,反射回来的拉应力波在介质中产生更大的拉断作用,形成片落区。与此同时,爆生气体的膨胀作用进一步加剧了岩石的破碎和抛掷,最终形成了我们所见的爆破漏斗。

  爆破漏斗的几何参数,包括最小抵抗线(W)、爆破漏斗半径(r)以及爆破漏斗作用半径(R),对于评估爆破效果至关重要。而爆破作用指数(n),即爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值,为我们提供了一种量化爆破效果的手段。根据这一指数,爆破漏斗可以被分为四种基本类型:松动爆破漏斗、减弱抛掷爆破漏斗、标准抛掷爆破漏斗和加强抛掷爆破漏斗。每一种类型都对应着不同的工程需求和爆破策略。

  在实际的工程爆破中,成组药包爆破是常见的做法。相比于单药包爆破,成组药包爆破的破坏机理更为复杂。多个药包齐发时,应力波的相互作用和应力场的重新分布导致了应力集中和应力降低区的形成。通过模拟试验和高速摄影技术,研究者们观察到,适当增大孔距和减小最小抵抗线可以有效避免孔间过早贯通,从而改善爆破效果。

  在多排成组药包爆破中,由于爆破自由面的限制,齐发爆破的效果并不理想。这时,采用迟发爆破或微差起爆技术可以显著提升爆破效果。这些技术通过精确控制药包的起爆时差,优化了应力波的相互作用,从而提高了爆破的效率和安全性。

  总结来说,爆破漏斗的形成机理和几何参数对于工程爆破的成功至关重要。通过对这些参数的精确控制,工程师可以设计出既高效又安全的爆破方案。随着科技的进步,未来的爆破技术将更加注重精准和环保,为工程爆破领域带来更加可持续的发展。

来源:民爆信息库

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