爆破的基本概念

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第60页（2632字）

所谓爆破就是利用炸药爆破时瞬间所产生的热量和高压，使岩石或周围的介质受到破坏或位移，来破碎和抛掷岩石。爆破施工的特点是：施工进度快，可减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，但这是一种带有危险性的作业。

在建筑工程施工中，为了爆破某一岩体，放置在岩石的内部或表面，准备进行爆破的一定数量的炸药，称为药包。按其形状或集结程度的不同，可以分为集中药包、延长药包和分集药包三种。按药包放置于岩石的位置不同，可分为在无限介质内爆破和在有限介质内爆破。

(一)药包在无限介质内的爆破

药包在无限介质内爆炸时，炸药在瞬时间内通过化学反应转化为气体状态的爆炸产物。由于高压气体的膨胀作用，体积增加数百倍乃至数千倍，而产生巨大的静压力，同时产生高温高速的冲击波，又以动压力的形式作用于药包周围，使周围介质产生不同程度的破坏和震动。这种现象随着离药包中心的距离增加而逐渐消失。

根据药包周围介质的破坏程度不同，大致可分为四个作用圈，即压缩圈、抛掷圈、松动圈和震动圈，如图1－67所示。

1．压缩圈

在图1－67中2表示压缩圈半径，在这个作用圈范围内，介质直接承受药包爆炸作用，产生极大的作用力。如果介质是可塑性的土，便会被压缩形成空腔；如果介质是坚硬的硬性岩石，便会使其被粉碎。因此，这个球形区被称为压缩圈或破碎圈。

图1－67 爆破作用圈示意图

1－药包；2－压缩圈或破碎圈；3－破坏圈或松动圈；4－震动圈；R－爆破作用半径

2．抛掷圈

抛掷圈在压缩圈范围以外至2的区间，所受的爆破作用力虽比压缩圈内小些，但介质原有的结构受到破坏，分裂成为不同尺寸和形状的碎块，而且爆破作用力尚有足以使这些碎块获得运动速度的余力。如果在有限介质内，这个区间的某一部分，处于临空的自由状态下，破坏了的介质碎块会产生抛掷现象，因此，此区间称为抛掷圈。但在无限介质内不会产生任何的抛掷现象。

3．松动圈

松动圈在抛掷圈以外至破坏圈的区间。其爆破的作用力更弱，但能使介质结构受到不同程度的破坏(如破碎、裂缝和松动)，因此称为松动圈。

4．震动圈

震动圈在松动圈范围以外，微弱的爆破作用力不能使介质产生破坏。这个范围内的介质只能在应力波的传播下，受到震动作用，不发生破坏现象。在震动圈以外爆破作用的能量就完全消失。

(二)药包在有限介质内的爆破

药包在有限介质内爆炸后，介质具有一个或数个临空面，因爆破作用圈的影响，会产生各种不同的破坏形式。在介质比较均匀时，爆破作用首先沿炸药中心至临空面的最短距离发生，该距离称为最小抵抗线W。若最小抵抗线W小于抛掷半径，则爆破后有部分碎块会被抛出，表面形成漏斗状的爆破坑，这个爆破坑称为爆破漏斗，这种爆破称为抛掷爆破，如图1－68a所示。若最小抵抗线W小于松动半径，但大于抛掷半径时，爆炸后表面介质只产生破碎和松动，称为松动爆破，如图1－68b所示。若将药包置于被爆对象的表面，其上面仅覆盖一定厚度的黏土或砂，爆破后大部分能量冲入大气中，这种爆破称为裸露爆破，如图1－68c所示。在一个临空面的平地下，若药包埋置较深，即最小抵抗线W大于松动半径，则爆破后地表无破坏现象，称为内部爆破，如图1－68d所示。

图1－68 药包埋置深度不同时的爆破情况

(a)抛掷爆破；(b)松动爆破；(c)裸露爆破；(d)内部爆破

1－抛掷药包；2－松动药包；3－裸露药包；4－内部作用药包；5－被爆对象；6－覆盖物

爆破漏斗是爆破施工中非常重要的因素，主要由最小抵抗线W、漏斗半径r和漏斗作用半径R三个要素所组成，另外还有漏斗可见深度h。最小抵抗线W是药包中心至临空面的最短距离，药包爆炸作用首先沿着最小抵抗线方向使岩土产生破坏、隆起鼓包或抛掷出去，这就是作为爆破理论基础的最小抵抗线原理；爆破漏斗半径r是最小抵抗线与临空面交点至漏斗口边缘的距离；抛掷漏斗半径R是从药包中心沿漏斗边缘至坑口的距离。

爆破漏斗的形状和大小，不但与药量大小、炸药性能、介质种类等有关，同时还与临空面数量和所处边界条件有关。爆破作用性质通常用爆破作用指数n来表示，它是漏斗半径r与最小抵抗线W的比值。

用爆破作用指数n可对爆破和药包进行分类。当n=1时，称为标准抛掷爆破，爆破漏斗的顶角为直角，能形成这种漏斗的药包称为标准抛掷药包；当n＞1时，称为加强抛掷爆破，爆破漏斗的顶角为钝角，能形成这种漏斗的药包称为加强抛掷药包；当0．75＜n＜1时，称为减弱抛掷爆破，爆破漏斗的顶角为锐角，能形成这种漏斗的药包称为减弱抛掷药包。

工程爆破实践证明，当n＞0．75时，才能形成明显的抛掷爆破漏斗。当n＜0．75时，药包爆炸后只能形成隆起的碎块堆而无抛掷现象。因此，n＜0．75时，称为松动爆破，相应的药包称为松动药包。

除了最小抵抗线W影响爆破作用指数n外，药包的大小也有影响，在最小抵抗线W不变时，采用较大的药包会使爆破漏斗变得浅而宽，使爆破作用指数n增大。

在道路交通工程施工中，抛掷爆破多用于大爆破工程，松动爆破多用于开挖路堑、巷道掘进及采石工程。内部爆破多用在扩大炮眼底部的烘膛，以增大药孔的装药量。