1、4/17/2022第四章 爆破工程地质1 4/17/2022第四章 爆破工程地质2主要内容主要内容第四章第四章 爆破工程地质爆破工程地质4.1 岩石基本性质岩石基本性质4.2 岩石中应力冲击波岩石中应力冲击波 4.3 岩石分级岩石分级 4.4 地质条件对爆破影响地质条件对爆破影响4.5 爆破对工程地质条件影响爆破对工程地质条件影响 4.6 爆破工程地质堪察爆破工程地质堪察 （略）（略）：4/17/2022第四章 爆破工程地质3第一节第一节 岩石基本性质岩石基本性质（density）（ Bulk density）（ porousness）（ wave impedance）s 岩石波阻抗为岩石中纵
2、波波速（C）与岩石密度 的乘积 。s4/17/2022第四章 爆破工程地质4 岩石主要力学性质岩石主要力学性质岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的强度特性岩石的强度特性弹性模量弹性模量E 泊松比泊松比 单轴抗压强度 单轴抗拉强度 抗剪强度 弹性 塑性脆性 （Elastic modulus）（Poissons ratio）4/17/2022第四章 爆破工程地质5第二节第二节 岩石中应力波岩石中应力波应力波应力波 岩石在急剧变化的载荷作用下，既产生运动，又产生变形岩石在急剧变化的载荷作用下，既产生运动，又产生变形 。其质点便失去原。其质点便失去原来的平衡而发生变形和位移，而形成扰动。一个质点的扰动必
3、将引起相邻质点的来的平衡而发生变形和位移，而形成扰动。一个质点的扰动必将引起相邻质点的扰动。扰动。这种扰动的传播叫做波这种扰动的传播叫做波；同时，变形将引起质点之间的应力和应变，这种；同时，变形将引起质点之间的应力和应变，这种应力、应变的变化的传播叫做应力、应变的变化的传播叫做应力波或应变波。应力波或应变波。 由冲击端面产生的变形由冲击端面产生的变形 4/17/2022第四章 爆破工程地质6勒夫波瑞利波纵 波横 波波的种类波的种类根据波的传播位置 体积波表面波 在介质内部传播的波在介质内部传播的波只沿介质体的边界面传播的波只沿介质体的边界面传播的波根据介质质点振动方向波波同扰动传播方向垂直同扰
4、动传播方向垂直 同波的传播方向一致同波的传播方向一致 介质质点沿椭圆形轨迹运动介质质点沿椭圆形轨迹运动 介质体表面质点在垂直于波介质体表面质点在垂直于波的传播方向成水平横向振动的传播方向成水平横向振动 4/17/2022第四章 爆破工程地质7应力波引起的介质变形应力波引起的介质变形应力波引起的介质变形应力波引起的介质变形 （a）纵波；纵波；（b）横波；横波；（c）勒夫波；勒夫波；（d）瑞利波；瑞利波；（e）瑞利波质点运动方向瑞利波质点运动方向4/17/2022第四章 爆破工程地质8应力波叠加应力波叠加 波的叠加性波的叠加性 当两个扰动同时传到某一点时，当两个扰动同时传到某一点时，那么这点的总状
5、态参量等于两个扰动那么这点的总状态参量等于两个扰动分别抵达这点的代数和，这便叫分别抵达这点的代数和，这便叫波的波的叠加性叠加性。 波的叠加性波的叠加性 顺、逆两波遇叠顺、逆两波遇叠 加加,便成为一个合成状态波便成为一个合成状态波 。4/17/2022第四章 爆破工程地质9应力波反射和透射（应力波反射和透射（1）(A)应应力力波波从从交交界界面面垂垂直直入入射射 rriRttiR21212121pprppccRcc2212212ptppcRcc1212ppcc时时 0r， ti不产生波的反射。不产生波的反射。 2121ppcc0r0t有反射波，也有透射波有反射波，也有透射波 2121ppcc21
6、21ppccri2tiri 0t入射压缩波全部反射成拉伸波，而没有透射波产生入射压缩波全部反射成拉伸波，而没有透射波产生 2121ppcc0r0t既有透射压缩波，又有反射拉伸波。既有透射压缩波，又有反射拉伸波。时时 时时 时时 时时 叠加的结果使交界面处的应力值为入射应力波的叠加的结果使交界面处的应力值为入射应力波的两倍，此交界面即为固定端。两倍，此交界面即为固定端。纵纵 波波 垂垂 直直 入入 射射 4/17/2022第四章 爆破工程地质10应力波反射和透射（应力波反射和透射（2）(B)应应力力波波向向交交界界面面倾倾斜斜入入射射 ， 纵纵 波波 倾倾 斜斜 入入 射射 4/17/2022第
7、四章 爆破工程地质11表面波和地震波表面波和地震波 地震波是质点作周期性振动的弹性波，是质点作谐振动而形成的正弦波。 BC瑞利波瑞利波 勒夫波勒夫波 地震波地震波 瑞利波是沿自由面传播的表面波。波通过时，自由面上质点在垂直的射线平面内作反向椭圆运动，长轴垂直自由面，短轴平行自由面。 勒夫波是在层状岩石中沿层面传播的表面波。其中质点在垂直传播方向的水平横向方向上作剪切形式的振动，没有垂直运动分量。 A 与天然地震比较，爆炸地震的特点是：震源能量小，影响范围不大，持续时间短，频率高，其强度、传播方向和持续时间能预计并加以控制。 地震波的破坏作用主要绝对于质点振速。地震波的破坏作用主要绝对于质点振速
8、。4/17/2022第四章 爆破工程地质12爆炸冲击动荷载对岩石的加载作用爆炸冲击动荷载对岩石的加载作用 爆炸冲击爆炸冲击动荷载动荷载对岩石的加载作用对岩石的加载作用与静载相比与静载相比，有如下几个特点：，有如下几个特点：1冲击荷载作用下形成的应力场（应力分布及大小）与岩石性质有关；静载则与岩性无关静载则与岩性无关。3 爆炸荷载在传播过程中，具有明显的波动特性，其质点除失去原来的平衡位置而发生变形和位移外，尚在原位不断波动 。2 冲击加载是瞬时性的，一般为毫秒级； 静载则通常超静载则通常超过过10s。 4/17/2022第四章 爆破工程地质13第三节第三节 岩石分级岩石分级土壤及岩土壤及岩石分
9、类石分类 岩石可钻岩石可钻性分级性分级 不仅可以确定工程所在岩石的开挖方法、判断岩石爆破的难易程度，而且可以作为计算承包单价、编制投标书的依据。岩石可岩石可爆性分爆性分级级 岩石可钻性岩石可钻性是表示钻凿炮孔难易程度的一种岩石坚固性指标。 （Drillability）（Blastability） 岩石可爆性（或称爆破性）岩石可爆性（或称爆破性）表示岩石在炸药爆炸作用下发生破碎的难易程度。它是动载作用下岩石物理力学性它是动载作用下岩石物理力学性质的综合体现。质的综合体现。 4/17/2022第四章 爆破工程地质14第四节第四节 地质条件对爆破的影响地质条件对爆破的影响在进行具体的爆破设计时，下述
10、设计计算参数的选取与岩性有密切的关系：在进行具体的爆破设计时，下述设计计算参数的选取与岩性有密切的关系： DCBA爆破安全计算中的不逸出半径、地表破坏圈范围，以及爆破振动计算中的有关系数。各种岩石的爆后松散系数，抛掷堆积计算的抛距系数和塌散系数。单位炸药消耗量的确定炸药品种选择E进行爆破漏斗及方量计算时采用的压缩圈系数、上破裂线系数、预留保护层厚度系数、药包间排距系数。4/17/2022第四章 爆破工程地质15对爆破的影响的有关地质对爆破的影响的有关地质ABC结构面结构面 特殊地质条件特殊地质条件地形地形 4/17/2022第四章 爆破工程地质16第五节第五节 爆破对工程地质条件影响爆破对工程地质条件影响 ABC4/17/2022第四章 爆破工程地质17武汉理工大学
