1、水利工程施工水利工程施工授课教师：吴雪英授课教师：吴雪英第二章第二章 爆破工程爆破工程n本章的重点和难点是爆破的基本原理及药量计算、爆破的本章的重点和难点是爆破的基本原理及药量计算、爆破的基本方法、特种爆破技术（定向爆破；光面爆破；预裂爆基本方法、特种爆破技术（定向爆破；光面爆破；预裂爆破）。主要的知识点包括：爆炸和爆破；爆轰波；冲击波；破）。主要的知识点包括：爆炸和爆破；爆轰波；冲击波；正氧平衡；负氧平衡；爆破漏斗；爆破作用指数；集中药正氧平衡；负氧平衡；爆破漏斗；爆破作用指数；集中药包和延长药包；爆破作用圈；预裂爆破；定向爆破；光面包和延长药包；爆破作用圈；预裂爆破；定向爆破；光面爆破。爆
2、破。概述：概述：n一一.爆破与爆炸爆破与爆炸请看请看爆破动画爆破动画1（爆破漏斗的形成）（爆破漏斗的形成）、爆破动画爆破动画2爆破：爆炸作用于周围介质的破坏效应结果。爆破：爆炸作用于周围介质的破坏效应结果。爆炸：物质内能的高速释放过程，分化学爆炸和物理爆炸爆炸：物质内能的高速释放过程，分化学爆炸和物理爆炸炸药爆炸属于化学爆炸，指炸药在一定的起爆能的作用下，炸药爆炸属于化学爆炸，指炸药在一定的起爆能的作用下，在瞬时内发生化学分解产生高温和高压的气体。在瞬时内发生化学分解产生高温和高压的气体。水利施工网水利施工网n二基本概念二基本概念1 1冲击波：炸药爆炸后对相邻介质的冲击压力以波的形式向冲击波：
3、炸药爆炸后对相邻介质的冲击压力以波的形式向四周传播，使介质受到一定程度的破坏。四周传播，使介质受到一定程度的破坏。2 2炸轰波：炸药在局部引爆后迅速扩展到全体，从引爆到爆炸轰波：炸药在局部引爆后迅速扩展到全体，从引爆到爆炸全部结束在炸药中传播的化学反应能的波的形式。炸全部结束在炸药中传播的化学反应能的波的形式。二者的关系二者的关系:1 1、炸轰波是介质中冲击波的激发源，即介质中的冲击波是由、炸轰波是介质中冲击波的激发源，即介质中的冲击波是由炸药爆炸时产生炸轰波引起的。炸药爆炸时产生炸轰波引起的。2 2、炸轰波是与炸药同时发生反应的冲击波，它是在炸药中传、炸轰波是与炸药同时发生反应的冲击波，它是
4、在炸药中传播的冲击波，而冲击波是指在岩体介质中传播的波。播的冲击波，而冲击波是指在岩体介质中传播的波。3 3、炸轰波与冲击波在炸药中以同一速度传播，但炸轰波总比、炸轰波与冲击波在炸药中以同一速度传播，但炸轰波总比冲击波滞后一个时段。冲击波滞后一个时段。第一节第一节 爆破的基本原理及药量计算爆破的基本原理及药量计算插图一插图一 爆破作用示意图爆破作用示意图 n一无限均匀介质的爆破作用一无限均匀介质的爆破作用1基本假定基本假定药包是球形药包是球形药包是放在无限介质中药包是放在无限介质中介质是均匀的各向同性介质是均匀的各向同性2爆破作用范围爆破作用范围压缩圈（粉碎圈）压缩圈（粉碎圈）Rc抛掷圈抛掷圈
5、 R松动圈（破裂圈）松动圈（破裂圈）Rp震动圈震动圈 Rz n二有限介质的爆破作用二有限介质的爆破作用1基本概念：基本概念：临空面：爆破介质与空气的交界面临空面：爆破介质与空气的交界面自由面：不同介质的交界面自由面：不同介质的交界面声抗阻系数：声抗阻系数：c（为介质的密度为介质的密度，c为纵波传播速度为纵波传播速度m/s）2临空面发射拉应力的破坏作用临空面发射拉应力的破坏作用透射波产生的应力透射波产生的应力 反射波产生的应力反射波产生的应力 为爆破冲击波产生的应力，为爆破冲击波产生的应力，两介质的声抗阻系数之比两介质的声抗阻系数之比当药包在介质当药包在介质1中爆破，临空面的作用可见：中爆破，临
6、空面的作用可见：N=1时，时，不会形成反射应力波不会形成反射应力波N1时，时，透射压缩波，反射拉伸波，当透射压缩波，反射拉伸波，当 （即在岩石中即在岩石中爆破，应力波向临空面发射，全部生成反射拉伸波，可能引爆破，应力波向临空面发射，全部生成反射拉伸波，可能引起岩石的破坏）起岩石的破坏）可看出充分利用自由面的存在对爆炸应力波的作用，一般地，可看出充分利用自由面的存在对爆炸应力波的作用，一般地，每增加一个自由面，单位耗药量减少每增加一个自由面，单位耗药量减少10%20%，即提高爆，即提高爆破能量利用率具有十分重要的意义。破能量利用率具有十分重要的意义。3爆破漏斗爆破漏斗插图二插图二 爆破漏斗爆破漏
7、斗：在有限介质中的爆破，当药包：在有限介质中的爆破，当药包中心距离自由面较小时，药室周围的岩石发生压缩粉碎破坏和中心距离自由面较小时，药室周围的岩石发生压缩粉碎破坏和径向与环向裂缝的交错破裂，同时自由面处的岩石发生落片破径向与环向裂缝的交错破裂，同时自由面处的岩石发生落片破裂，若爆轰气体还有一定的膨胀压力时会把一部分已破裂的岩裂，若爆轰气体还有一定的膨胀压力时会把一部分已破裂的岩石抛掷出去，形成爆破坑称爆破漏斗。石抛掷出去，形成爆破坑称爆破漏斗。爆破漏斗的形成动画爆破漏斗的形成动画爆破漏斗的几何参数：爆破漏斗的几何参数：最小抵抗线长最小抵抗线长W：药包中心至自由面的最短距离药包中心至自由面的最
8、短距离爆破漏斗半径爆破漏斗半径r：爆破漏斗的底圆半径爆破漏斗的底圆半径爆破作用半径爆破作用半径R：药包中心至爆破漏斗底圆圆周上任一点距药包中心至爆破漏斗底圆圆周上任一点距离离可见漏斗深度可见漏斗深度L：爆破漏斗底部到自由面的最短距离爆破漏斗底部到自由面的最短距离爆破作用指数爆破作用指数n：n=r/W爆破的分类：爆破的分类：标准抛掷爆破标准抛掷爆破n=1加强抛掷爆破加强抛掷爆破n1减弱抛掷爆破减弱抛掷爆破0.75n1 松动爆破松动爆破0.3325m W25m W25m W25m 请看请看秭归旧城图秭归旧城图、秭归旧城爆破秭归旧城爆破、秭归爆破后秭归爆破后n二二.预裂爆破（多用于明挖）预裂爆破（多
9、用于明挖）插图三插图三 预裂爆破布孔和装药预裂爆破布孔和装药1定义：在主体爆破前，在设计轮廓线上预先炸出一条一定定义：在主体爆破前，在设计轮廓线上预先炸出一条一定宽度的裂缝。宽度的裂缝。2预裂原理：由于不耦合装药（即药包和孔壁间有环状空预裂原理：由于不耦合装药（即药包和孔壁间有环状空隙），空隙的存在削减了作用在孔壁上的爆压峰值，并为孔间隙），空隙的存在削减了作用在孔壁上的爆压峰值，并为孔间彼此提供了聚能的临空面。削减后的爆压峰值不致使孔壁产生彼此提供了聚能的临空面。削减后的爆压峰值不致使孔壁产生明显的压缩破坏，只切向拉力使炮孔四周产生径向裂纹，加之明显的压缩破坏，只切向拉力使炮孔四周产生径向裂
10、纹，加之临空面聚能作用使孔间连线产生应力集中，孔间裂纹发展，而临空面聚能作用使孔间连线产生应力集中，孔间裂纹发展，而滞后的高压气体沿缝产生滞后的高压气体沿缝产生“气刃气刃”劈裂作用，使周边孔间连线劈裂作用，使周边孔间连线上裂纹全部贯通。上裂纹全部贯通。3施工技术参数：施工技术参数：水工建筑物地下开挖工程施工技术规范水工建筑物地下开挖工程施工技术规范（SDJ212-83）选择适当的炮孔直径，不耦合系数（即炮孔直径与药卷直径选择适当的炮孔直径，不耦合系数（即炮孔直径与药卷直径比值）一般比值）一般24，（经验数据及公式，（经验数据及公式 炮孔直径通常炮孔直径通常50200mm多取于葛洲坝工程多取于葛
11、洲坝工程炮孔孔距一般为孔径的炮孔孔距一般为孔径的812倍，炮孔孔距与岩石特性、炸倍，炮孔孔距与岩石特性、炸药性质、装药情况、缝壁平整度、孔径大小有关。药性质、装药情况、缝壁平整度、孔径大小有关。线性分散装药，预裂炮孔内间隔装药，线装药密度取线性分散装药，预裂炮孔内间隔装药，线装药密度取200400g/m。钻孔轴线与设计开挖边线的偏离值控制在钻孔轴线与设计开挖边线的偏离值控制在15cm内。内。预裂炮孔孔口应用不小于预裂炮孔孔口应用不小于10mm的砾石堵塞。起爆可用传爆的砾石堵塞。起爆可用传爆线或毫秒微差雷管，起爆时差控制在线或毫秒微差雷管，起爆时差控制在10ms内。内。其他经验可补充如下：其他经
12、验可补充如下：钻孔质量影响效果，尤其是岩壁的不平整度；钻孔质量影响效果，尤其是岩壁的不平整度；小直径、密间距与低线装药密度，成型效果好；小直径、密间距与低线装药密度，成型效果好；在孔深较大时，为克服夹制作用保证裂缝面的形成，孔底药量在孔深较大时，为克服夹制作用保证裂缝面的形成，孔底药量酌情适当增加，顶部除了预留不装药的堵塞段外，上部一定长酌情适当增加，顶部除了预留不装药的堵塞段外，上部一定长度内线装药密度适当减少；所有药包应绑在导爆索上用雷管施度内线装药密度适当减少；所有药包应绑在导爆索上用雷管施行成组起爆。行成组起爆。n三光面爆破（多用于地下工程开挖）三光面爆破（多用于地下工程开挖）插图四插
13、图四 光爆洞挖布孔光爆洞挖布孔 1定义：主体工程爆破之后，利用布置在开挖轮廓线上的炮定义：主体工程爆破之后，利用布置在开挖轮廓线上的炮孔准确地把预留的先爆层在岩石上切下来。孔准确地把预留的先爆层在岩石上切下来。2施工方法：沿设计开挖线布置小孔径，密间距的周边孔，施工方法：沿设计开挖线布置小孔径，密间距的周边孔，采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆炸药，不耦合装采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆炸药，不耦合装药或间隔装药，进行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度为最小药或间隔装药，进行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度为最小抵抗线的光爆层，形成光面。抵抗线的光爆层，形成光面。3施工技术参数：施工
14、技术参数：炮孔直径炮孔直径50mm以下。当炮眼较深时从经济角度考虑应选用以下。当炮眼较深时从经济角度考虑应选用60100mm。孔距孔距(1216)d，若轮廓线为曲线则加密若轮廓线为曲线则加密20cm。控制装药量控制装药量Q=KaWL L为炮眼长度。为炮眼长度。控制孔距与最小抵抗线之比控制孔距与最小抵抗线之比a/W=0.81.0，岩石坚韧取大值，岩石坚韧取大值，岩石松软可取小，甚至达岩石松软可取小，甚至达0.50.6。周边孔要同时起爆，钻孔准确度高。周边孔要同时起爆，钻孔准确度高。光面爆破常用参数可见下表：光面爆破常用参数可见下表：插图五插图五 光爆常用爆破参数值光爆常用爆破参数值4.光面爆破的
15、优点：光面爆破的优点：超挖少，减少工程量超挖少，减少工程量降低开挖后的糙率降低开挖后的糙率对围岩的破坏小对围岩的破坏小与预裂爆破相比孔数少，耗药低，起爆时间不象预裂那样先于与预裂爆破相比孔数少，耗药低，起爆时间不象预裂那样先于主爆破孔而是滞后于主爆破孔。主爆破孔而是滞后于主爆破孔。n四四.岩塞爆破（岩塞爆破（1971年辽宁清河取水工程首次使用并获成功）年辽宁清河取水工程首次使用并获成功）插图六插图六 岩塞爆破示意图岩塞爆破示意图1.定义：岩塞爆破是一种水下控制爆破，施工时，先从隧洞出定义：岩塞爆破是一种水下控制爆破，施工时，先从隧洞出口逆水流向开挖，待掌子面到达水库库底或湖底附近，预留一口逆水
16、流向开挖，待掌子面到达水库库底或湖底附近，预留一定厚度的岩塞，当隧洞和进口闸门井全部完建后，再一次将岩定厚度的岩塞，当隧洞和进口闸门井全部完建后，再一次将岩塞炸除塞炸除。2爆破后的岩渣处理：爆破后的岩渣处理：聚渣爆破：爆前在洞内正对岩塞的下方挖一容积与岩塞体积聚渣爆破：爆前在洞内正对岩塞的下方挖一容积与岩塞体积相当的集渣坑，让爆落的石渣大部分抛入坑内，且保证运行期相当的集渣坑，让爆落的石渣大部分抛入坑内，且保证运行期中坑内石渣不被带走。中坑内石渣不被带走。泄渣爆破：对于灌溉、供水、防洪隧洞取水口岩塞爆破，爆泄渣爆破：对于灌溉、供水、防洪隧洞取水口岩塞爆破，爆破时闸门开启，借助高速水流将石渣冲出
17、洞口。破时闸门开启，借助高速水流将石渣冲出洞口。3施工技术参数：施工技术参数：装药量：装药量：其中其中n取取11.5药室布置及炮孔形式：药室呈药室布置及炮孔形式：药室呈“王王”字型，药室开挖采用浅字型，药室开挖采用浅孔小炮。岩塞周边宜采用预裂爆破，预裂孔距孔小炮。岩塞周边宜采用预裂爆破，预裂孔距30cm，孔径孔径4555mm，孔深孔深38m。线装药密度线装药密度220270g/m。起爆方式：起爆网路采用复式并起爆方式：起爆网路采用复式并串串并，或增补一套并，或增补一套传爆线，起爆体可放在塑料袋中，封口涂上黄油，炸药和雷管传爆线，起爆体可放在塑料袋中，封口涂上黄油，炸药和雷管也需进行防水处理。也
18、需进行防水处理。第四节第四节 炸药的性能及爆破的安全控制炸药的性能及爆破的安全控制n一炸药的基本性能一炸药的基本性能1.1.威力：分别以爆力和猛度表示。威力：分别以爆力和猛度表示。爆力：又称静力威力，用定量的炸药炸开规定尺寸铅柱体内空爆力：又称静力威力，用定量的炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积（腔的容积（mLmL）表示，表征炸药炸胀介质的能力；表示，表征炸药炸胀介质的能力；猛度：又称动力威力，用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度猛度：又称动力威力，用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度（mmmm），），表征炸药粉碎介质的能力。表征炸药粉碎介质的能力。2.2.最佳密度：炸药能获得最大爆破效果的密度。
19、最佳密度：炸药能获得最大爆破效果的密度。3.3.氧平衡：指炸药含氧量和氧化反应程度的指标。当炸药的含氧平衡：指炸药含氧量和氧化反应程度的指标。当炸药的含氧量恰好等于可燃物完全氧化所需的氧量称零氧平衡。当含氧氧量恰好等于可燃物完全氧化所需的氧量称零氧平衡。当含氧量大于需氧量称正氧平衡。当含氧量少于需氧量称负氧平衡。量大于需氧量称正氧平衡。当含氧量少于需氧量称负氧平衡。4.4.安定性：炸药在长期储存中，具有保持自身性质稳定不变的安定性：炸药在长期储存中，具有保持自身性质稳定不变的能力。能力。5.5.敏感度：炸药在外部能量激发下，引起爆炸反应的难易程度。敏感度：炸药在外部能量激发下，引起爆炸反应的难
20、易程度。6.6.殉爆距：炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离，以殉爆距：炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离，以cmcm计。计。n二爆破的安全控制二爆破的安全控制1.安全距离：安全距离：飞石安全距离飞石安全距离RP（m）爆破地震作用的安全距离爆破地震作用的安全距离R（m）空气冲击波影响的安全距离空气冲击波影响的安全距离RB（m）殉爆的安全距离殉爆的安全距离rs（m）有害气体扩散安全距离有害气体扩散安全距离Rrmax（m）2.瞎炮及其处理：瞎炮及其处理：通过引爆而未能爆炸的药包称瞎炮。通过引爆而未能爆炸的药包称瞎炮。产生的原因：主要是爆破器材失效或损伤，制度不严或操作产生的原因：主要是爆破器材失效或损伤，制度不严或操作不当也是一重要原因。不当也是一重要原因。瞎炮的处理：（仅介绍工程上常用方法）瞎炮的处理：（仅介绍工程上常用方法）距瞎炮炮孔距瞎炮炮孔3060cm，钻平行孔装药爆破，切勿与瞎炮炮孔钻平行孔装药爆破，切勿与瞎炮炮孔斜交；斜交；若证实雷管未失效，宜从新接线起爆；若证实雷管未失效，宜从新接线起爆；若证实炸药已失效且其敏感度不高可将炮泥掏出；若证实炸药已失效且其敏感度不高可将炮泥掏出；对散装的粉状硝铵炸药可用水冲洗，冲出炮泥和炸药；对深孔对散装的粉状硝铵炸药可用水冲洗，冲出炮泥和炸药；对深孔或洞室爆破，最好重新接线起爆。或洞室爆破，最好重新接线起爆。
