在岩石的挖掘工程中,目前廣泛利用炸藥**時所釋放的能量來破碎岩石。由於炸藥在岩石中爆破時所釋放的能量只有少部分用於破碎岩石,而大部分能量都消耗在產生空氣衝擊波、**波、雜訊和飛石等有害效立方面,炸藥在岩石中爆破時的能量利用率很低,大部分能量都浪費掉了。因此,提高怍藥的能量利用率並改善岩石的破碎效果,是工程爆破中最根本、最重要的任務之一。
為了達到這一目的,就必須搞清楚如下問題:岩石的性質,地質條件;爆破器材的效能,炸藥的爆轟機理及其穩定爆轟;炸藥在岩石中**所釋放的能量通過何種形式作用於岩石;岩石在**衝擊能作用下處於何種應力狀態;岩石在此應力狀態下如何產生變形和破壞,以及這種變形和破壞存在什麼規律等。只有了解了以上內容,我們才能掌握這些自然規律,並利用其設計爆破方法和爆破方案,以期達到充分利用炸藥能量、改善爆破破碎狀況並獲得最佳經濟效益的目的。
但是,炸藥的**有其特殊性,即它是乙個高溫、高壓、瞬時的反應過程,岩石性質和爆破地質條件又是複雜多變的,並且岩石的破壞過程又是短暫、危險的過程,所以直接觀測和研究岩石的破壞過程極為困難。因此至今人們對岩石的爆破作用過程仍然了解不透徹,還不能形成一套完整而系統的爆破理論作為理論分析和定量計算的依據。
儘管如此,隨著長期實踐經驗的積累和近幾十年科學技術的發展,借助先進的測試技術和方法以及模擬計算,對爆破作用原理的研究已取得了一定進展,提出的種種假說或多或少地反映了岩石破壞的規律,具有一定的生產指導意義和應用價值。
根據試驗,炸藥在岩石中**所釋放出來的能量是以衝擊波和爆轟氣體膨脹壓力的方式作用於岩體,並引起破壞。研究人員在研究和解釋岩石的破壞原因時,由於其側重點有所不同,而形成了三種假說。
①爆轟氣體膨脹壓力作用破壞論。此觀點從靜力學觀點出發,認為藥包**後,產生大量高溫、高壓氣體,這種氣體膨脹時產生的推力作用於周圍岩壁,引起岩石質點的徑向位移,作用力的不等引起不同的徑向位移,使岩石中產生剪應力。當此剪應力超過岩石的極限抗剪強度時,就會引起岩石破裂,噹爆轟氣體的膨脹力足夠大時,還會引起自由面附近的岩石隆起、鼓開,並沿徑向推出。
②應力波反射拉伸破壞論。此觀點從爆轟動力學觀點出發,認為藥包爆破時,強烈的衝擊波作用於周圍岩石,在岩石中激發成強烈的壓縮應力波。該應力波傳到自由面時,因反射而形成拉伸應力波,當其強度超過岩石的極限抗拉強度時,則從自由面開始向爆源方向產生拉伸片裂破壞作用。
③衝擊波和爆轟氣體共同作用破壞論。此觀點認為,爆破時岩石的破壞是衝擊波和爆轟氣體膨脹壓力共同作用的結果。但是在解釋岩石破碎的原因是誰在起主導作用時仍存在不同觀點。
一種觀點認為衝擊波在破碎岩石時不起主導作用,它只是在形成初始徑向裂隙時起了先鋒作用,大量破碎岩石時則主要依靠爆轟氣體膨脹壓力。另一種觀點認為爆破時岩石破碎誰起主要作用取決於岩石的性質,即取決於岩石波阻抗。對於高波阻抗岩石,即極緻密堅韌的整體性岩石,對**應力波的傳播效能好,波速太,岩石的破壞主要是應力波起作用;對於低波阻抗岩石,波速較低,岩石的破壞主要依靠爆轟氣體的膨脹壓力;對於中等波阻抗的中等堅硬岩石,應力波和爆轟氣體膨脹壓力起著同等重要的作用。
第一節岩石爆破的內部作用與外部作用
藥包的爆破作用可分為兩類:當藥包在岩體中的埋置深度很大,其爆破作用達不到自由面時,這種情況下的爆破作用叫做爆破的內部作用,即在無限介質中的爆破作用;當藥包在岩體中埋置很淺,即爆破作用能達到自由面時,這種情況的爆破叫做爆破的外部作用,即在半無限介質中的爆破作用。
一、爆破的內部作用
當藥包在無限介質中**時,它在岩體中激發出的衝擊波強度隨著傳播距離的增加而迅速衰減,因此它對岩石施加的作用也隨之發生變化,如圖4-1所示。按照岩石的破壞特徵,大致可將它分為三個區域。
1、壓碎區(壓縮區)
這個區是指直接與藥包接觸的岩石。當密封在岩體中的藥包**時,爆轟壓力在數微秒內就迅速地上公升到幾萬甚至幾十萬個大氣壓(l個大氣壓≈l×105pa),並在此瞬間急劇衝擊藥包周圍的岩石,在岩石中激發出衝擊波,其強度遠遠超過了岩石的動抗壓強度。此時,大多數在衝擊載荷作用下呈現明顯脆性的堅硬岩石被壓碎;對於可壓縮性比較大的軟岩(如塑性岩石、土壤和頁岩等),則被壓縮成空腔。
因此,壓碎區叉叫壓縮區,如圖4-1所示。由於壓碎區是處於堅固岩體的約束條件下,大多數岩石的動抗壓強度很大，衝擊波的絕大部分能量業已消耗與岩石的塑性變形、粉碎和加熱方面，致使衝擊波的能量急劇下降，其波陣面的壓力很快就下降到不足以壓碎岩石的程度。所以,壓碎區的半徑很小,一般約為藥包半徑的幾倍。
2、破裂區(破壞區)
當衝擊波通過壓碎區以後,繼續向外層岩石中傳播。同時由於衝擊波傳播範圍的擴大而導致單位面積上的能流密度降低,衝擊波變成一種弱的壓縮波(即壓縮應力波),其強度已低於岩石的動抗壓強度,所以不能直接壓碎岩石。但是它可使壓碎區外層的岩石遭到強烈的徑向壓縮,使岩石的質點產生徑向位移,導致外圍岩石層中產生徑向擴張和切向拉伸應變,如圖4-2所示。
如果這種切向拉伸應變超過了岩石的動抗拉強度,那麼外圍的岩石層中就會產生徑向裂隙,這種裂隙以0.15~0.4倍壓縮應力波屮傳播速度向前延伸。
當切向拉伸應力小於岩石的動抗拉強度時,裂隙便停止向前發展。
另外在衝擊波擴大藥室時,壓力下降了的爆轟氣體也同時作用在藥室四周的岩石上,在藥室四周的岩石中形成乙個準靜應力場。在應力波造成徑向裂隙的期間或以後,爆轟氣體開始膨脹並擠入這些徑向裂隙中,引起裂隙的擴張,同時在裂隙尖端,由於氣體壓力引起的應力集中,導致徑向裂隙向前延伸。這些原來由應力波引起的然後又被爆轟氣體擴大和延伸了的徑向裂隙是按照內密外稀這樣乙個規律分布的,即鄰近壓碎區內的裂隙較密,而遠離壓碎區的裂隙較稀。
當壓縮應力波通過破裂區時，岩石受到強烈的壓縮，儲蓄了一部分彈性變通。當應力波通過後，岩石中的應力釋放，便會產生與壓縮應力波作用方向相反的切向拉伸應力，使岩石質點產生反向的徑向移動，當徑向拉伸應力超過岩石的動抗拉強度時，在岩石中便會出現切向的裂隙。圖4-3是徑向裂隙和切向裂隙的形成原理示意圖。
徑向裂隙和切向裂隙的相互交錯，將該區中的岩石割裂成塊，此區域叫做破裂區（或破壞區）。
3、彈性震動區
在破裂區以外的岩體中，由於應力波引起的應力狀態和爆轟氣體壓力建立起的準靜應力場均不足以使岩石破壞，只能引起岩石質點的彈性震動，直到彈性震動波的能量被岩石完全吸收為止。這個區域叫做彈性震動區或**區。
二、爆破的外部作用
當將集中藥包埋置在靠近地表的岩石中時，藥包爆破後除了產生內部的破壞作用以外，還會在地表產生破壞使用，造成地表附近的岩石破壞，形成爆破漏斗。
爆破漏斗的大小不僅與裝藥量的多少有關係，而且與岩石的破碎難易程度也有關。確定岩石的破碎難易程度，工程實踐中普遍採用岩石的堅硬系數值作為岩石工程分級的依據，普氏岩石分級見表4-1。
表4-1 普氏岩石分級簡表
7第七章鋼結構運輸
公司地處武漢下游33公里處，距寧波市外灘大橋橋址江海水路距離約1260km，航運時間約為7天,我公司曾成功的在該主體航線上，完成了杭州灣跨海大橋鋼結構運輸工作。為了在寧波市外灘大橋運輸專案上做到萬無一失，選擇與我公司長期合作的運輸單位承擔該工程的運輸。根據現場的吊裝需求，制定合理的運輸方案和安全措施...
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第七章計畫
後銳什麼是計畫工作 計畫是根據組織內外部的實際情況，權衡客觀需要的主觀可能，通過科學的 提出在未來一定時期內組織所要達到的目標以及實現目標的辦法。計畫工作 planning 包含定義組織的目標，制定全域性戰略以實現目標，以及開發一組廣泛的相關計畫以整合和協調組織的工作。計畫工作既關係到結果 做什麼 ...