8-爆破工程地质重点讲解.pptVIP

本章主要内容： ◆ 岩石的物理力学性质 ◆ 岩体的爆破分级 ◆ 地质构造对爆破的影响 ◆ 自由面对爆破效果的影响 在工程爆破实践中，通常是用凿岩设备在岩体内进行穿孔并装入炸药进行爆破的方法来破碎岩石或矿石。因此，爆破与地质关系密切。 ◆ 地质条件对爆破作用工程与结果的影响 ◆ 爆破作用对爆区外围岩体及其力学性质的影响 地质条件： 地形 岩性（物理性质和力学性质） 地质构造（节理、层理、断层，等） 水文地质 特殊地质（如溶洞）　　　 4.1 岩石的物理力学性质 　(1)岩石的物理性质 　　　岩石与爆破有关的物理性质主要包括孔隙率、容重、密度、硬度、碎胀性、裂隙性等。一般认为岩石容重/密度对爆破的影响更为显著 。 　 1)孔隙率 　　　孔隙率η，是指岩石中孔隙的总体积V0与岩石的总体积V之比： 　　　岩石孔隙的存在，能削弱岩石颗粒之间的粘结力而使岩石强度降低，孔隙率越大，岩石强度降低得就越严重。岩石孔隙的存在，一方面使所需要的炸药能量降低，但另一方面会因炸药爆炸的能量会从孔隙逸出而使爆破效果受到影响。 实践中难以对孔隙率的影响进行量化描述。 　 5)岩体的裂隙性 　　　岩体是“由结构面和岩石组成的地质体”。 岩体的弹性模量、波速小于岩石试件的弹性模量、波速。 岩体的性质由岩块和结构面共同决定。岩石中的节理裂隙对爆破能量的传递影响很大，且节理裂隙的性质与赋存条件可有很大差异，使岩体在爆破过程中的受力破坏问题更加复杂难解。 一般采用岩体的完整性系数ξ来评价岩体的完整性： 或 　 (2)岩石的力学性质 　 用炸药爆炸来破碎岩石是一个力学作用过程，更严格地说是一个动力学过程。因此，岩石的力学性质必然对岩石爆破破坏过程与结果具有重要影响。 　 1)岩石的静力学性质 　　　① 岩石的强度 　　　岩石的强度是指岩石抵抗外力破坏的能力。 岩石的强度主要有： ● 抗压强度 ● 抗拉强度 ● 抗剪强度 由于在爆破工程中，岩石承受的是冲击载荷，因而岩石的这些静力学强度指标只能在一定程度上反映岩石的爆破难易程度，即岩石的可爆性不能完全根据岩石的强度指标来确定。　　 　　① 弹性—在弹性变形范围内，当外载去掉后，岩石恢复原形的性质,遵守虎克定律。 ② 脆性—岩石没有产生显著的永久变形就开始破坏的性质，一般岩石呈脆性破坏。 　　　③ 塑性—与脆性相反，在破坏前有较明显的永久变形，如泥页岩，高岭土矿，巷道底鼓。 　　　④ 弹性模量：E = σ/ε。 　　　⑤ 剪切模量：G = τ/γ 　　　⑥ 泊松比：μ = ε2/ε1 　　　⑦ G，E，μ的关系，根据材料力学的理论有： 　　　　 G=E/2（1+μ） 　　　⑧ 弹性后效：在弹性区内，应力消除后，应变并不能立即消失，而需要经过一段时间才能恢复，这就叫弹性后效。 ② 岩石的波阻抗 岩石密度ρ与纵波在该岩石中的纵波传播速度Cp的乘积，称为岩石的波阻抗z： 炸药的波阻抗值与岩石的波阻抗值越接近(匹配)，以爆炸冲击波的形式向岩石传递的能量就越多，在岩石中引起的应变就越大，利于岩石的破坏。 ③ 岩体在爆炸冲击载荷作用下的力学反应 　　爆炸冲击载荷作用下岩体中产生的应力波，能够引起岩体的变形甚至破坏。这种动力学反应的特点是： 　 ① 由于爆轰压力瞬间高达数千乃至数万兆帕，会在岩体表面产生冲击波。 　　　② 在岩体中某局部激发的压力脉冲可使岩体中出现明显的应力不均现象。 　　　③ 岩体中各点产生的应力及变形、位移和运动随时间而变化。 ④ 载荷与岩体之间有明显的阻抗“匹配”作用。 4.2 岩体的爆破分级 　　　客观世界中的岩体性质差异显著。对岩体进行爆破分级，是合理确定爆破工艺方法和技术参数的前提，对控制爆破工程效果、降低工程成本，都具有重要意义。 国内外主要的岩体爆破分级方法有： ◆ 按岩石坚固性的普氏分级法 ◆ 按岩石波阻抗的哈氏分级法 ◆ 利文斯顿爆破漏斗岩石分级法 ◆ 东北大学岩石分级法 ◆ 北京科技大学爆破分级法 　 表4-4　普氏岩石分级表 　　(4)东北大学岩石分级法 　　　东北大学的研究者在综合考虑爆破材