二級(jí)建造師輔導(dǎo)資料:水利工程施工輔導(dǎo)材料(6)

第3章 爆破施工 $lesson$

??重點(diǎn)內(nèi)容

??爆破的基本原理和基本施工方法

??難點(diǎn)內(nèi)容

??理解爆破作用圈和爆破漏斗的概念;常用炸藥的種類及性能;控制爆破的主要施工技術(shù);隧洞開(kāi)挖和襯砌的施工程序與施工方法。

?? 1.爆破的基本原理

??爆炸氣體作用理論;

??反射應(yīng)力波作用理論;

??爆炸氣體和反射應(yīng)力波聯(lián)合作用理論。

??2. 爆破作用圈的概念

??假設(shè)爆破作用的介質(zhì)是無(wú)限的和均勻的。在這樣的介質(zhì)中埋設(shè)一個(gè)球形藥包(見(jiàn)圖3-1)。起爆后的沖擊波以藥包為中心，呈同心圓向四周傳播，可以按照介質(zhì)距藥包中心的遠(yuǎn)近，分別形成不同狀態(tài)的同心圓球體。距球心越近，作用于介質(zhì)的壓力越大;越遠(yuǎn)則壓力越小。由介質(zhì)的阻尼，使作用于介質(zhì)的壓力波逐漸衰減，直到全部消失。若沿球心切割一個(gè)平面，可將爆破作用的影響，劃分為壓縮圈(亦稱粉碎圈)、拋擲圈、松動(dòng)圈、振動(dòng)圈。

??上述前三個(gè)圈的介質(zhì)在爆炸作用下，是起破壞性的塑性變形，因此在爆破工程中將壓縮圈、拋擲圈、松動(dòng)圈合起來(lái)叫做破壞圈，其半徑稱為破壞半徑，或叫破壞作用半徑。

??以上四個(gè)作用圈的劃分，只是根據(jù)藥包爆炸時(shí)產(chǎn)生的幾種現(xiàn)象歸納出來(lái)的，實(shí)際上很難定量地把各個(gè)作用圈的半徑劃分出來(lái)。由于土巖的性質(zhì)差異很大，藥包形狀不同，各作用圈的范圍相差也很懸殊，因此目前還只能是由經(jīng)驗(yàn)判斷決定。

??3. 爆破漏斗的概念

??巖石在爆破作用下，形成一個(gè)漏斗似的倒立圓錐體。這個(gè)倒立的圓錐體，就稱之為爆破漏斗。

??爆破漏斗的幾何參數(shù)

??爆破作用指數(shù)與爆破漏斗分類

??4. 什么叫爆炸?什么叫爆破?

??爆炸，從廣義的角度來(lái)說(shuō)，能量在瞬間釋放的現(xiàn)象都可稱之為爆炸。爆炸作用在一定的介質(zhì)中，使其發(fā)生變形和破壞，稱之為爆破。習(xí)慣上是把在空氣中的爆炸叫"爆炸"，在水和土巖介質(zhì)中的爆炸叫"爆破"。

??5. 炸藥的一般性質(zhì)

??在人類利用炸藥的化學(xué)反應(yīng)快，產(chǎn)生大量的熱和生成大量的高壓氣體等特點(diǎn)的同時(shí)，還應(yīng)該在制造、運(yùn)輸、保管和使用的過(guò)程中了解和掌握炸藥的一般性質(zhì)，以免發(fā)生意外事故。炸藥一般性質(zhì)主要有：

??1).炸藥的敏感度：炸藥在外界能的作用下，發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度，叫炸藥的敏感度。敏感度的高低，以引起炸藥爆炸所需的最小外界能量來(lái)表示。這個(gè)能量叫起爆能。所以敏感度越高，所需的起爆能越小。炸藥的敏感度包括：

??(1)炸藥的熱感度：炸藥在熱能作用下起爆的難易程度，稱為熱感度，以爆燃點(diǎn)來(lái)爆燃點(diǎn)。

??(2)炸藥的火焰感度：是指炸藥對(duì)火焰的敏感度。有些炸藥的爆燃點(diǎn)雖然高，如黑火藥為290~310℃，但在接觸火焰或火花時(shí)，很容易發(fā)火引起爆炸。因此，對(duì)火焰感度高的炸藥如黑火藥、無(wú)煙火藥等，應(yīng)特別注意火焰的危險(xiǎn)。

??(3)炸藥的沖擊感度：是指炸藥對(duì)機(jī)械作用的敏感程度。沖擊能使炸藥局部加熱到炸藥的爆燃點(diǎn)而發(fā)生爆炸。因此要特別注意沖擊對(duì)炸藥的危險(xiǎn)性。

??(4)炸藥的起爆敏感度：通常以能引起爆炸的極限起爆藥量的大小來(lái)表示該炸藥的起爆敏感度。起爆藥量小，說(shuō)明該炸(詳見(jiàn)文字教材第140頁(yè))藥的起爆敏感度高。

??2).炸藥的安定性：炸藥在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中，保持其原有物理化學(xué)性質(zhì)不變的能力，稱為炸藥的安定性。

??(1)物理安定性：主要取決于炸藥的物理性質(zhì)，對(duì)炸藥起主要影響的有：吸濕、結(jié)塊、揮發(fā)、滲油、老化、凍結(jié)和耐水等性能。

??(2)化學(xué)安定性：主要取決于炸藥的化學(xué)性質(zhì)。硝基化合物炸藥是屬于化學(xué)安定性最高的炸藥種類，沒(méi)有雜質(zhì)的硝基化合物炸藥，可以貯存多年而不改變?cè)谐煞趾驼ㄋ幮阅堋＠?，梯恩梯的化學(xué)安定性特別高。

??3).炸藥的穩(wěn)定性：凡經(jīng)起爆的炸藥，若能以恒定不變的速度自始至終保持完整的爆炸反應(yīng)，并使爆炸完全，稱為穩(wěn)定爆炸。否則會(huì)降低效果甚至拒爆。

??6. 炸藥的爆炸性能

??在一般情況下，炸藥的爆炸性能可以從以下幾個(gè)方面來(lái)闡明。

??(1).殉爆距離：它表示在水平地面炸藥的爆炸性能由一個(gè)藥卷爆炸后，可引起鄰近另一個(gè)藥卷爆炸的能力。國(guó)產(chǎn)2#巖石硝銨炸藥的殉爆距離為4~8cm;而銨油炸藥的殉爆距離僅為2~4cm。

??(2).爆炸速度：炸藥爆炸時(shí)沖擊波自始點(diǎn)至終點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)的傳播速度，亦即炸藥的分解速度，叫做爆炸速度。炸藥的爆速一般在2000~7500m/s。

??(3).爆熱與爆溫：炸藥爆炸分解時(shí)所生成的熱量叫爆熱。一般炸藥的爆熱約600~1500kcal/kg。爆炸產(chǎn)物所能達(dá)到的最高溫度叫爆溫。通?？蛇_(dá)1500~4500℃。

??(4).爆力：炸藥破壞一定量的介質(zhì)(土或巖)體積的能力，叫爆力，也就是炸藥對(duì)介質(zhì)的破壞威力。炸藥的爆力越大，破壞力就越強(qiáng)，破壞的范圍及體積就愈大。爆力的大小取決于爆炸時(shí)所產(chǎn)生的氣體與熱量多少，以及溫度的高低。

??(5).猛度：炸藥破壞一定量的介質(zhì)(土或巖)，并將此一定量的介質(zhì)破碎成細(xì)塊程度的能力，叫做猛度，也就是炸藥的猛烈程度。炸藥的猛度越大，破壞的巖石就愈碎。它與炸藥的爆速有關(guān)，爆速愈大猛度也愈大。

??(6).氧平衡：炸藥在爆炸分解時(shí)的氧化情況。如炸藥本身的含氧量恰好等于其中可燃物完全氧化時(shí)的需要量，炸藥爆炸后，生成二氧化碳和水，并放出大量的熱，這種情況就叫做零氧平衡。如含氧量不足，可燃物不能完全氧化，則產(chǎn)生有毒氣體一氧化碳，這種情況稱為負(fù)氧平衡。如含氧量過(guò)多，將放出的氮氧化成為有毒氣體二氧化氮，這種情況叫正氧平衡。無(wú)論是正氧平衡還是負(fù)氧平衡，都會(huì)帶來(lái)兩個(gè)害處：一是熱能量減少，炸藥威力降低，影響爆破效果;二是生成有毒氣體。

7. 論述爆破工程中的某種基本方法及其在工程施工中的運(yùn)用。

??基本爆破方法有淺孔爆破、深孔爆破、峒室爆破、水下爆破、裸露爆破等多種方法。

??淺孔爆破 深度小于5m、直徑在75mm以內(nèi)的炮孔稱為淺孔。它適用范圍很廣。例如:城市建筑的拆除(叫控制爆破)、地下隧洞的開(kāi)挖(叫地下工程爆破)、大塊石的解小(叫二次爆破)等都可用淺孔爆破。

??深孔爆破 深孔是和淺孔相對(duì)而言。常把孔深大于5m，孔徑大于75mm的鉆孔爆破叫做深孔爆破 。深孔梯段爆破對(duì)邊坡和基礎(chǔ)的影響，比大爆破小得多，它配合光面爆破或預(yù)裂爆破，能按要求一次形成設(shè)計(jì)輪廓，并且壁面平整邊坡穩(wěn)定，可減少邊坡開(kāi)挖工程量和混凝土回填工程量。與大爆破或單自由面深孔爆破相比，爆破同樣的方量，所需的藥量少，特別是二次解小的工作量大大減少，相應(yīng)地降低了成本。深孔梯段爆破相對(duì)用藥量較小，又比較均勻地分散在爆區(qū)巖體中，所以爆破時(shí)無(wú)論是震動(dòng)強(qiáng)度、飛石距離等都比大爆破或單自由面的小。

??8. 控制爆破的主要方法

??控制爆破的主要方法有預(yù)裂爆破、光面爆破、建筑物拆除爆破等。

??9.峒室爆破的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么?

??一次爆破的方量很大;能加快施工進(jìn)度;鑿巖工作量少;機(jī)械設(shè)備比較簡(jiǎn)單;爆破工效高，節(jié)省勞力。但是開(kāi)挖裝藥的峒室比較困難，勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作條件差，爆后的巖塊不均勻，產(chǎn)生大塊率較高，二次解小工作量比較大;引起較大的震動(dòng)對(duì)建筑物保護(hù)不利，通風(fēng)條件也差。

??10. 鉆爆洞挖中的炮孔類型，作用及布置要求有那些?

??布置在開(kāi)挖面上的炮孔，按其作用不同分為掏槽孔、崩落孔和周邊孔三種。

??(1)掏槽孔 掏槽孔布置在開(kāi)挖面中心部位，首先爆出一個(gè)小的槽穴，其作用是增加爆破臨空面，提高周圍炮孔的爆破效果。常見(jiàn)的掏槽孔布置方式有楔形掏槽孔、錐形掏槽孔和垂直掏槽孔等，其布置方式和適用條件見(jiàn)表3-20。掏槽方式的選擇，主要根據(jù)巖石性質(zhì)、巖層構(gòu)造、斷面大小和鉆爆方法等因素確定。

??(2)崩落孔 崩落孔的主要作用是爆落巖體，大致均勻地分布在掏槽孔外圍，通常崩落孔與開(kāi)挖斷面垂直，孔底應(yīng)落在同一平面上。

??(3)周邊孔 周邊孔的主要作用是控制開(kāi)挖輪廓，布置在開(kāi)挖斷面四周。周邊孔的底落在同一平面上?？椎拙嘣O(shè)計(jì)邊界的距離，視巖石強(qiáng)度而定，對(duì)于中硬石(f>4)，孔 底 可達(dá)設(shè)計(jì)邊界;對(duì)于軟石(f≤2～4)，孔底可不達(dá)到設(shè)計(jì)邊界;對(duì)于極堅(jiān)硬的巖石，孔底 應(yīng)超出設(shè)計(jì)邊界10～15cm。

??11. 鉆爆法隧洞開(kāi)挖循環(huán)作業(yè)有哪些工序?

測(cè)量定線、鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)散煙、安全檢查與處理、裝渣運(yùn)輸、洞室臨時(shí)支撐、洞室襯砌或支護(hù)、灌漿及質(zhì)量檢查

??12.爆破安全控制

??爆破安全是所有爆破工程都應(yīng)特別重視的主要問(wèn)題。爆破安全可分為兩個(gè)部分，第一是爆破工程的安全，即爆破準(zhǔn)備工作及爆破工程施工的安全。第二是因爆破而引起的危害，即爆破能量中非作功部分而造成的災(zāi)害。

??13. 繪制水工隧洞的炮孔布置圖并說(shuō)明其意義

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