爆破工程地質(zhì)及巖土與構(gòu)件材料的性質(zhì)

爆破工程地質(zhì)及巖土與構(gòu)件材料的性質(zhì)1.1爆破工程地質(zhì)1.1.1基本概念地球的表層是由一層固體物質(zhì)組成的硬殼，這層硬殼通常稱(chēng)為地殼。地殼的具體物質(zhì)組成就是巖石（土）。世界上的巖石種類(lèi)很多，但任何一種巖石都有它的歷史、成因和過(guò)程，其外表和內(nèi)部特征亦有著自己固有的規(guī)律性。了解和掌握巖石類(lèi)型、礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等特征，不僅可以鑒定巖石類(lèi)型，而且可以在工程爆破設(shè)計(jì)中利用巖石的特性取得預(yù)期爆破效果。巖石是在一定地質(zhì)條件作用下，由一種或幾種礦物質(zhì)組成的天然集合體。如花崗巖，它是由石英、長(zhǎng)石、黑云母等礦物質(zhì)組成的由巖漿作用形成的巖石。巖石種類(lèi)很多，按其成因可分為以下三大類(lèi)型：巖漿巖：由熔融的巖漿在地殼內(nèi)部或地表面冷凝結(jié)晶而形成的巖石。巖漿巖亦稱(chēng)火成巖。沉積巖：由陸地或海洋中的沉積物（如卵石、砂、粘土等）經(jīng)膠結(jié)硬化而形成的巖石。變質(zhì)巖：由原來(lái)的巖漿巖或沉積巖，經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用而形成的巖石。礦物質(zhì)是由各種自然元素（如石墨一。、硫一，）或化合物（如石英—SiO2、方解石一CaCO3、白云石一MgCa（CO3）2等）在天然物理化學(xué)條件下形成的，它具有一定的化學(xué)成分和物理特性。地殼中已發(fā)現(xiàn)的礦物質(zhì)約有3000余種，但能構(gòu)成巖石主要成分的（稱(chēng)造巖礦物）僅僅約30?50種，而各類(lèi)巖石中最常見(jiàn)的造巖礦物僅10余種。巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石中礦物的結(jié)晶程度、晶粒大小和形狀等巖石內(nèi)部結(jié)合的特征。巖石結(jié)構(gòu)反映了巖石形成過(guò)程的條件和原因，它是鑒定巖石的重要標(biāo)志之一。巖石的構(gòu)造是指巖石中礦物的排列和相互配置的關(guān)系在外貌上的特征。它也反映了巖石形成過(guò)程的條件和原因，也是鑒定巖石的主要標(biāo)1.1.2巖石的礦物成份、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征1.1.2.1巖漿巖（1）、礦物成分巖漿巖礦物成分非常復(fù)雜，但最主要有以下8種：淺色礦物有石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、白云母等；深色礦物有黑云母、角閃石、輝石、橄欖石等。（2）、結(jié)構(gòu)按礦物的結(jié)晶程度及晶粒大小，可分為5類(lèi)：顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)—深成侵入巖特有的結(jié)構(gòu)；隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)一淺成侵入巖和噴出巖特有的結(jié)構(gòu)；玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)一噴出巖所特有；斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)一前者為噴出巖或部分淺成侵入巖的一種，后者為深成侵入巖的一種。（3）、構(gòu)造常見(jiàn)的巖漿巖構(gòu)造有4種：、塊狀構(gòu)造，如花崗巖、閃長(zhǎng)巖等侵入巖均為此種構(gòu)造；、氣孔狀構(gòu)造，即巖石中具有氣孔的構(gòu)造，它是噴出巖所特有的構(gòu)造，如玄武巖等；、杏仁狀構(gòu)造，即巖石中原來(lái)的氣孔又被后來(lái)生成的硅質(zhì)或鈣質(zhì)充填，形狀似杏仁，故稱(chēng)為杏仁狀構(gòu)造，它也是噴出巖所特有的，如玄武巖、輝綠巖等；、流紋狀構(gòu)造，即巖石中片狀或板狀礦物及不同顏色的基質(zhì)（礦物顆粒有大小之分，大者稱(chēng)斑晶，小者稱(chēng)基質(zhì)）和氣孔都大致互相平行，順著巖漿流動(dòng)的方向排列，它是酸性巖漿所特有的構(gòu)造，如流紋巖。、爆破工程地質(zhì)及巖石與構(gòu)件材料的性質(zhì)（2）主要巖漿的描述、花崗巖：顏色多為肉紅色、粉紅色及淡灰色等，由石英、正長(zhǎng)石、黑云母、角閃石等礦物組成，全為顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，一般以巖基、巖株、巖脈等產(chǎn)出?；◢弾r的抗壓強(qiáng)度約為120?240MPa，普氏系數(shù)（見(jiàn)第三節(jié)）f=12?24。、流紋巖：一般為淡紅色，亦有白色、淺灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為石英，基質(zhì)為隱晶質(zhì)和玻璃質(zhì)，流紋狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀為巖流，屬于酸性噴出巖。其抗壓強(qiáng)度約為100?150MPa，f=10?15，易風(fēng)化。、正長(zhǎng)巖及正長(zhǎng)斑巖：一般為淡紅色或淡黃色，多數(shù)不含石英，主要礦物成分為正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石，其它特征皆與花崗巖相同，自然界中它們很少有大規(guī)模的巖體，多呈巖脈產(chǎn)生。、粗血巖：一般為淡紅色、淺褐黃色或淺灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為透長(zhǎng)石或正長(zhǎng)石，基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)，產(chǎn)狀多呈面積較大的巖流，因其表面很粗糙，故稱(chēng)粗血巖。、閃長(zhǎng)巖：灰色或深灰色，以斜長(zhǎng)石、角閃石為主，并有輝石、黑云母等。含石英者稱(chēng)為石英閃長(zhǎng)石，多為小型巖基及巖床。閃長(zhǎng)巖抗壓強(qiáng)度約為200?250MPa，f=20?25。、安山巖及玢巖：安山巖是地殼上分布最廣的噴出巖之一。有淡紫、淺綠、黑灰等色。斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為斜長(zhǎng)石，有時(shí)為角閃石及輝石，基質(zhì)為隱晶質(zhì)。其構(gòu)造有塊狀、多孔狀、杏仁狀等。安山巖常為巖流產(chǎn)出。若在安山巖類(lèi)巖石中見(jiàn)到綠泥石、綠簾石、絹云母和高嶺土成分時(shí)，為次生變化成的玢巖或安山玢巖。該類(lèi)巖石抗壓強(qiáng)度可達(dá)180?250MPa,f=18?25。、輝長(zhǎng)巖：多為深色，主要成分為斜長(zhǎng)石和輝石，少量黑云母及角閃石，顯晶質(zhì)等粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。多為巖盤(pán)和巖基產(chǎn)出。、輝綠巖：多為暗紫、暗綠、灰綠等色。隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為細(xì)小的斜長(zhǎng)石或角閃石，基質(zhì)為隱晶質(zhì)，而且還常含有方解石、綠泥石、綠簾石及蛇紋石等次生礦物。常為氣孔狀、杏仁狀或塊狀構(gòu)造。多呈巖床或巖脈產(chǎn)出。、玄武巖：黑褐色。多為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或顯微斑狀結(jié)構(gòu)。塊狀或氣孔狀構(gòu)造。多為大面積的巖流產(chǎn)出。20?！递x長(zhǎng)巖、輝綠巖和玄武巖的抗壓強(qiáng)度均超過(guò)200MPa，f0.2cm）。火山碎屑巖物質(zhì)成分很復(fù)雜，構(gòu)造上也往往具有氣孔，故易透水、易風(fēng)化，尤其是許多火山灰能風(fēng)化成斑脫土（膨潤(rùn)土），整體穩(wěn)定性較差。＜10cm）、火山角礫巖（碎屑為0.2?10cm）、凝灰?guī)r（碎屑〉在巖漿巖中除上述幾種巖石外，還有火山碎屑巖：例如火山集塊巖（碎屑1.1.2.2沉積巖（1）、礦物成分沉積巖是地面上分布最廣的巖石，約占陸地面積的75%。其礦物成分除石英、長(zhǎng)石、云母外，還有方解石、白云石以及石膏和高嶺土等。（2）、結(jié)構(gòu)0.005mm的粘土礦物組成，如頁(yè)巖）。按膠結(jié)物質(zhì)成分分為硅質(zhì)膠結(jié)（膠結(jié)堅(jiān)固、硬度大、強(qiáng)度高、不易風(fēng)化）；鈣質(zhì)膠結(jié)（膠結(jié)致密，有一定強(qiáng)度）；鐵質(zhì)膠結(jié)（較堅(jiān)固、強(qiáng)度較高、但易水解和風(fēng)化）；碳質(zhì)膠結(jié)（強(qiáng)度低、易風(fēng)化、不穩(wěn)定）；泥質(zhì)膠結(jié)（膠結(jié)極差，易水解和風(fēng)化）。＜2mm的卵礫組成，如礫巖）；砂質(zhì)結(jié)構(gòu)（由d=2?0.05mm的砂粒組成，如砂巖）；粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)（由d=0.05?0.005mm的粉砂粒組成，如粉砂巖）；泥質(zhì)結(jié)構(gòu)（由d〉按顆粒大小，可分為礫質(zhì)結(jié)構(gòu)（由顆粒直徑d（3）、構(gòu)造沉積巖最主要的構(gòu)造是具有各種各樣的層理。層理是沉積巖在形成過(guò)程中巖石的礦物成分、顆粒大小或顏色等在垂直方向上發(fā)生變化、顯出成層的現(xiàn)象。這是由于地殼運(yùn)動(dòng)的升降及當(dāng)時(shí)氣候條件的變化使介質(zhì)和沉積物發(fā)生改變形成的。其層理現(xiàn)象不僅是它區(qū)別于巖漿巖和部分變質(zhì)巖的最直觀最突出的標(biāo)志，而且由于層理的存在，使其整體性變的更差。常見(jiàn)的層理是水平層理（一層層互相平行的層理），有時(shí)亦見(jiàn)交錯(cuò)層理（一層層交互著的層理）。在層理面上有時(shí)還可見(jiàn)一些波痕、龜裂、雨痕等特殊的構(gòu)造特征，有時(shí)在巖石中也可見(jiàn)到化石及一些結(jié)核體。這些都是沉積巖區(qū)別于其它巖類(lèi)的標(biāo)志。（4）、主要類(lèi)型及其識(shí)別沉積巖主要巖石種類(lèi)有碎屑巖類(lèi)一礫巖、角礫巖、石英砂巖、石英長(zhǎng)石砂巖、鐵質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖；粘土巖類(lèi)-頁(yè)巖、泥巖；化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類(lèi)一石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、巖鹽、石膏、煤碳等。沉積巖的識(shí)別方法是：第一步，首先根據(jù)其層理這一特殊特征，將其與巖漿巖和變質(zhì)巖區(qū)別開(kāi)來(lái)，然后根據(jù)沉積巖的結(jié)構(gòu)確定其巖類(lèi)；第二步再根據(jù)巖石中顆?；蚰z結(jié)物的礦物成分確定巖石的具體名稱(chēng)。舉石灰?guī)r為例：首先發(fā)現(xiàn)其礦物成分為方解石，滴鹽酸猛烈起泡，結(jié)構(gòu)為致密的化學(xué)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，則為石灰?guī)r；若其中還含有硅質(zhì)，則稱(chēng)硅質(zhì)灰?guī)r；若其中含有泥質(zhì)，則叫泥質(zhì)灰?guī)r；若其中含有白云石顆粒，則叫白云質(zhì)灰?guī)r。爆破工程地質(zhì)及巖石與構(gòu)件材料的性質(zhì)（3）變質(zhì)巖（1）、礦物成分變質(zhì)巖礦物成分較復(fù)雜，主要有三大類(lèi)：、只有變質(zhì)巖中才有的礦物T質(zhì)礦物，如十字石、蘭晶石、硅線石、陽(yáng)起石、滑石、葉臘石、紅柱石、姜青石、方柱石等。如果巖石中含有上述礦物，則可斷定為變質(zhì)巖；、不是變質(zhì)巖所特有，但大量出現(xiàn)可作為變質(zhì)巖特征（與變質(zhì)作用有關(guān)），如綠泥石、綠簾石、絹云母、剛玉等；、在變質(zhì)巖和其它巖石中都能穩(wěn)定存在的礦物，如石英、長(zhǎng)石、云母、角閃石、輝石、方解石等。（2）、結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)分為兩大類(lèi)：、變晶結(jié)構(gòu)，即原來(lái)巖石中礦物經(jīng)變質(zhì)作用重新結(jié)晶形成新礦物的結(jié)構(gòu)，如片巖等；、變余結(jié)構(gòu)，即經(jīng)變質(zhì)作用還殘留下來(lái)原有巖石礦物或結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的結(jié)構(gòu)，如板巖。爆破工程地質(zhì)及巖石與構(gòu)件材料的性質(zhì)（4）構(gòu)造變質(zhì)巖在構(gòu)造上最重要的特征是具有片理。片理是指巖石中的礦物平等排列所呈現(xiàn)的片紋，且沿片紋有分裂成薄片的性能。片理面多彎曲又光滑，并帶有光澤（這與沉積巖的層理面不同，借此可區(qū)分層理和片理）。片理是識(shí)別變質(zhì)巖的重要標(biāo)志。片理構(gòu)造又分片麻狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等。（4）、主要類(lèi)型及其描述變質(zhì)巖種類(lèi)頗多，遠(yuǎn)超過(guò)巖漿巖和沉積巖。但常見(jiàn)類(lèi)型主要有：片狀巖類(lèi)一片巖（云母片巖、綠泥石片巖、滑石片巖、角閃石片巖）、千枚巖、板巖、片麻巖（花崗片麻巖、角閃石片麻巖、黑云母片麻巖）、塊狀巖類(lèi)一大理巖、石英巖等。、片巖：主要特點(diǎn)是具有典型的片理構(gòu)造，在礦物成分上不含長(zhǎng)石（此點(diǎn)可與片麻巖相區(qū)別），但含大量片狀或針狀礦物，如云母、綠泥石、角閃石等。由于片巖片理發(fā)育，多為片狀或針狀礦物，因此強(qiáng)度低，極易風(fēng)化剝落，產(chǎn)狀不利時(shí)易塌方，尤其是當(dāng)含有大量云母、滑石和綠泥石時(shí)，遇水后極易軟化，且很滑潤(rùn)，會(huì)造成巖石邊坡極不穩(wěn)定。、千枚巖：由粘土質(zhì)頁(yè)巖變質(zhì)而成，以千枚狀構(gòu)造和絲絹光澤為主要特征，片理很發(fā)育，質(zhì)地較松軟，紫紅或褐色，力學(xué)強(qiáng)度低，易風(fēng)化破碎，邊坡不穩(wěn)定。、板巖：各種頁(yè)巖變質(zhì)而成，板狀構(gòu)造為主要特征，故能形成大塊薄層石板。雖巖石較致密堅(jiān)硬，片理較發(fā)育，但又具脆性，故裂隙發(fā)育，巖層破碎，邊坡不穩(wěn)定，易滑坡。、片麻巖：具片麻狀構(gòu)造，因礦物成分多種多樣，其顏色也各不相同。其片理的發(fā)育程度、力學(xué)強(qiáng)度、抗風(fēng)化能力等都與其中的片狀礦物含量有很大關(guān)系。如花崗片麻巖，含云母少，成分和結(jié)構(gòu)與花崗巖近似，片理不發(fā)育，故力學(xué)強(qiáng)度較高，抗壓強(qiáng)度可達(dá)200MPa，f值可達(dá)20。又如黑云母片麻巖，因黑云母含量高，片理較發(fā)育，順片理方向的力學(xué)強(qiáng)度很低，質(zhì)脆，當(dāng)片理產(chǎn)狀向外傾斜時(shí)，邊坡不穩(wěn)定，極易形成順層滑坡。、大理巖：由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成。純大理巖為白色，含雜質(zhì)時(shí)帶有各種美麗的色調(diào)，質(zhì)地不一，且有一定的力學(xué)強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度約為80?150MPa，f=8?15，不易風(fēng)化，邊坡穩(wěn)定。25。⑥、石英巖：是石英砂巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、燧石等以硅質(zhì)為主要成分的巖石變質(zhì)而成。質(zhì)地十分堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力極強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度大于250MPa，f1.1.3地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造1.1.3.1地質(zhì)作用地殼在地球內(nèi)熱（地球內(nèi)放射性元素蛻變形成的熱能）和太陽(yáng)熱能及地球引力的作用下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，不斷地改變著本身的成分、構(gòu)造和外形，這種作用，統(tǒng)稱(chēng)為地質(zhì)作用。按作用能量的來(lái)源分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用兩大類(lèi)，前者是由地球內(nèi)熱產(chǎn)生的作用，如巖漿作用（形成巖漿巖）、構(gòu)造作用（地殼運(yùn)動(dòng)亍生地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)現(xiàn)象）、變質(zhì)作用（形成變質(zhì)巖）；后者是由太陽(yáng)熱能和地球引力引起的作用，如風(fēng)化作用、風(fēng)的作用（搬運(yùn)作用）、各種地表水或地下水的地質(zhì)作用等，形成沉積巖。在內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用的綜合影響下，地殼發(fā)生了并正在發(fā)生著各種不同類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)，此統(tǒng)稱(chēng)為地殼運(yùn)動(dòng)，如構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、火山運(yùn)動(dòng)、地震等都是地殼運(yùn)動(dòng)的具體表現(xiàn)。1.1.3.2地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造是指各種地殼運(yùn)動(dòng)所形成的地殼內(nèi)各種構(gòu)造形態(tài)的總稱(chēng)，如褶皺、斷層、構(gòu)造節(jié)理、劈理、層理、沉積間斷和不整合等等。爆破工程地質(zhì)及巖石與構(gòu)件材料的性質(zhì)（5）成層構(gòu)造沉積巖由于其形成時(shí)沉積作用過(guò)程和沉積條件及環(huán)境的局限，使其具有成層性，因此，沉積巖和由沉積巖變質(zhì)而成的變質(zhì)巖都呈現(xiàn)成層構(gòu)造（成層理），這種成層構(gòu)造使沉積巖在其垂直方向上失去了整體性，產(chǎn)生了軟弱結(jié)構(gòu)面，因而成為巖體的不穩(wěn)定因素。、巖層巖層是指一定地質(zhì)年代階段范圍內(nèi)所沉積的地層，所以，巖層是沉積殼的基本單位或巖性單位。一個(gè)巖層又可細(xì)分為若干層。每一個(gè)層的上下兩個(gè)互相平行的血叫層面。相鄰兩個(gè)層面之間的垂直距離叫層厚，同樣，相鄰兩個(gè)巖層面之間的垂直距離叫巖層厚度。、巖層的種類(lèi)，又叫做直立巖層。。時(shí)，叫水平巖層；當(dāng)此交角為一定數(shù)值時(shí)，叫傾斜巖層，特別是當(dāng)此交角為90。根據(jù)巖層面與水平面交角的關(guān)系，巖層可分為水平巖層和傾斜巖層。當(dāng)此交角為0、成層構(gòu)造穩(wěn)定性因素分析A、巖層產(chǎn)狀：a、傾斜巖層的傾向一外傾不穩(wěn)定，內(nèi)傾穩(wěn)定；b.傾角一傾角越小越穩(wěn)定，越大越不穩(wěn)定，但當(dāng)巖層趨于直立時(shí)，層面插入基底，不易被人工開(kāi)挖破壞，故常形成陡峻的穩(wěn)定邊坡；c.走向（巖層面與水平面交線的方位角）：當(dāng)巖層走向與開(kāi)挖邊坡走向平行且?guī)r層外傾時(shí)最不穩(wěn)定，隨著巖層走向與邊坡走向交角增大時(shí)，邊坡穩(wěn)定性隨之增強(qiáng)，至巖層走向與邊坡走向垂直時(shí)，邊坡最為穩(wěn)定。B、巖層層面特征：包括層面清晰程度、層間張開(kāi)程度、巖層充填和膠結(jié)情況等。顯然，層次分明、層間張開(kāi)、巖血光滑、層間又充填泥質(zhì)物質(zhì)時(shí)，最不穩(wěn)定。反之較穩(wěn)定。C、巖層厚度以及是否含有互層軟弱夾層：巖石堅(jiān)硬、巖性均勻的巖層易形成厚層（100?50cm）或巨厚層（大于100cm）,故不易風(fēng)化，比較穩(wěn)定；相反，層薄的巖層往往巖石松軟或巖性不均勻，故易風(fēng)化，不穩(wěn)定。同樣，互層（若干不同巖性的巖層相間排列在一起的情況）越多，越不穩(wěn)定；含有軟弱夾層（夾在厚層之間的薄層）的巖層最不穩(wěn)定。（2）、褶皺構(gòu)造、基本概念成層的巖層受構(gòu)造作用力擠壓后，改變了原來(lái)產(chǎn)狀，但未破壞其連續(xù)性而形成彎曲的或波狀起伏的構(gòu)造形態(tài)，叫褶皺構(gòu)造，簡(jiǎn)稱(chēng)褶皺。褶皺的基本單位是褶曲，褶曲即褶皺巖層中的一個(gè)彎曲。褶皺又可分為背斜和向斜兩種基本形式:背斜一巖層排列向上隆起，核部為老巖層，兩翼為新巖層，兩翼巖層向外相背傾斜；向斜一與背斜相反，巖層排列向下凹曲，核部為新巖層，兩翼為老巖層，兩翼巖層向內(nèi)相向傾斜。背斜中間隆起的部分或向斜中間凹曲的部分，叫褶曲的核部（即中心部分）；背斜或向斜兩側(cè)部分，叫褶曲的翼部；通過(guò)中心將褶曲兩邊大致平分的理想面，叫褶曲的軸面。根據(jù)褶曲的軸面位置和兩翼巖層的產(chǎn)狀，褶曲可分為五種基本類(lèi)型：直立褶曲、傾斜褶曲、倒轉(zhuǎn)褶曲、平臥褶曲、翻轉(zhuǎn)褶曲。、褶皺構(gòu)造穩(wěn)定性分析褶皺運(yùn)動(dòng)極大地破壞了巖層的完整性，在褶曲巖層中，裂隙縱橫交錯(cuò)廣泛分布，尤其是褶曲核部，裂隙極為發(fā)育，巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，地下水豐富，巖體極不穩(wěn)定；而褶曲翼部受構(gòu)造力的破壞相對(duì)較小，裂隙發(fā)育程度顯著減弱，巖體比較完整，穩(wěn)定性大為增加。（3）、斷裂構(gòu)造巖層在地殼運(yùn)動(dòng)中受構(gòu)造應(yīng)力的作用后，破壞了巖層的連續(xù)完整性而發(fā)生斷裂，這種斷裂稱(chēng)為斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造一般分為節(jié)理和斷層兩大類(lèi)。爆破工程地質(zhì)及巖石與構(gòu)件材料的性質(zhì)（6）節(jié)理及其穩(wěn)定性分析巖層沿?cái)嗔衙鏇](méi)有或只有極細(xì)微變位或位移的斷裂構(gòu)造，叫節(jié)理（又稱(chēng)裂隙）。按其成因可分為構(gòu)造節(jié)理和非構(gòu)造節(jié)理兩大類(lèi)。構(gòu)造節(jié)理又可分為剪節(jié)理和張節(jié)理；非構(gòu)造節(jié)理分為原生節(jié)理、風(fēng)化節(jié)理、滑坡節(jié)理、崩塌節(jié)理、陷落節(jié)理、卸荷節(jié)理和人工節(jié)理。A、剪節(jié)理（在構(gòu)造作用中由剪切力造成的節(jié)理）的特征是沿節(jié)理面的走向和傾斜方向延伸很深很遠(yuǎn)，且延展方向保持不變，永遠(yuǎn)保持一個(gè)平面，該面有時(shí)能同時(shí)切穿數(shù)層不同巖性的巖層。剪節(jié)理面上常常比較光滑，有時(shí)還具有滑動(dòng)擦痕，在同一地區(qū)剪節(jié)理的密度比較固定。所以，剪節(jié)理對(duì)巖層的完整性破壞極大，往往是影響巖體穩(wěn)定性的極重要因素。B、張節(jié)理（由張力或簡(jiǎn)單壓力引起的）的特點(diǎn)是節(jié)理張口，節(jié)理面上往往凹凸不平且?guī)ьw粒狀，沒(méi)有任何位移擦痕。張節(jié)理沿走向或傾斜方向延伸不長(zhǎng)，很快尖滅。但是，多數(shù)情況下一條條一層層張節(jié)理呈互相平行的串珠狀分布，對(duì)巖層完整性的破壞程度隨之加大，因此，也是影響巖體穩(wěn)定性的重要因素。上述兩類(lèi)節(jié)理因地殼長(zhǎng)期多次活動(dòng)，故廣泛分布，且非常密集，在很小的范圍內(nèi)都會(huì)遇到一組或幾組節(jié)理的組合，從而影響到局部巖體的穩(wěn)定性。C、原生節(jié)理（各種巖石形成過(guò)程中形成的），如巖漿巖在冷凝時(shí)形成的節(jié)理，玄武巖中的柱狀節(jié)理就是最典型的原生節(jié)理，它常將巖體分裂成長(zhǎng)度達(dá)數(shù)十米、斷面呈多面狀（三到九面）柱體，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響很大。在各種侵入巖里也有原生節(jié)理，它也會(huì)影響巖體穩(wěn)定性。D、風(fēng)化節(jié)理（風(fēng)化過(guò)程中形成的）一般分布在巖體露頭表層，延伸不遠(yuǎn)，除在巖層嚴(yán)重風(fēng)化的地段外，一般情況下對(duì)巖體穩(wěn)定性影響較小。E、滑坡節(jié)理、崩塌節(jié)理和陷落節(jié)理，它們的形成顯然與滑坡、崩塌和陷落等動(dòng)力地質(zhì)作用有關(guān)，并直接影響巖體穩(wěn)定性。F、卸荷節(jié)理（在重力或其它外力影響下，處于河谷或岸邊陡峭巖石中所形成的節(jié)理），又稱(chēng)岸邊節(jié)理，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響極大，尤其是在大爆破情況下，它往往是造成塌方或大量超爆的根本原因。G、人工節(jié)理，是與爆破、打擊等有關(guān)的節(jié)理。若不采取預(yù)防措施，則爆破后形成的節(jié)理對(duì)巖體邊坡的穩(wěn)定性亦有較大影響。（4）、斷層巖層沿?cái)嗔衙嬗幸欢ㄎ灰频臄嗔褬?gòu)造叫斷層。為了敘述斷層的發(fā)育情況，規(guī)定斷層要素如下：斷層發(fā)生相對(duì)位移的面叫斷層面。斷層面與地層面的交線叫斷層線。斷層線方向表示斷層的延伸方向。斷層面以上的斷塊叫上盤(pán)；斷層面以下的斷塊叫下盤(pán)，其中相對(duì)上升的一盤(pán)叫上升盤(pán)，相對(duì)下降的一盤(pán)叫下降盤(pán)。上下兩盤(pán)的相對(duì)位移叫斷距。斷層線兩側(cè)一定范圍內(nèi)巖體的破碎部分叫斷層破碎帶。有時(shí)當(dāng)斷層兩盤(pán)沿?cái)鄬用嬉苿?dòng)時(shí)，彼此研磨，把巖屑進(jìn)一步磨成粉末狀物質(zhì)，此稱(chēng)為斷層泥。有時(shí)由于斷層兩盤(pán)會(huì)在斷層面上留有明顯的擦痕，此稱(chēng)為斷層擦痕。斷層可分為正斷層（上盤(pán)相對(duì)下降）、逆斷層（上盤(pán)相對(duì)上升）和平推斷層（兩盤(pán)沿?cái)鄬用娴奶讼虬l(fā)生水平方向的相對(duì)位移）。地殼中的斷層通常不是弧立出現(xiàn)的，在復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，各種斷層常聯(lián)系在一起，構(gòu)成地墊、地壘和迭互式斷層等更為復(fù)雜的斷層組合形態(tài)。斷層對(duì)各種工程的影響往往超過(guò)其它任何一種地質(zhì)構(gòu)造，這主要表現(xiàn)在以下三方面：、形成斷層破碎帶：破碎帶中節(jié)理極為發(fā)育，巖石極為破碎且松散，地下水很豐富，有的破碎帶中巖石風(fēng)化劇烈，風(fēng)化深度很大，巖性松軟，強(qiáng)度很低，這種破碎帶的寬度一般為數(shù)米至數(shù)十米，有的寬達(dá)數(shù)百米。、斷層面是重要的軟弱結(jié)構(gòu)面：任何斷層面從規(guī)模來(lái)講都大大超過(guò)節(jié)理面或?qū)永砻?，且斷層面上往往很光滑，有時(shí)還夾有斷層泥。因此，斷層面是最危險(xiǎn)的巖體滑動(dòng)面。、在斷層附近一定范圍內(nèi)，往往構(gòu)造節(jié)理比其它地段發(fā)育，且節(jié)理規(guī)模亦較大。（5）、劈理及其穩(wěn)定性分析在斷裂構(gòu)造中，還有一種細(xì)微的斷裂構(gòu)造叫劈理。它主要只形成由褶皺地層中（因此主要只有在沉積巖中才有劈理構(gòu)造），有時(shí)在個(gè)別大型逆斷層中也有發(fā)生。劈理實(shí)質(zhì)上是指巖石中具有沿著一組平行血裂成薄片的能力。這種具有劈理的巖層，在后來(lái)各種力（包括地質(zhì)作用力或人工作用力）的影響下，就能使巖層裂成極薄的小薄片。因此，劈理也是影響巖體穩(wěn)定性的一種因素。1.1.4與爆破工程有關(guān)的其它地質(zhì)作用1.1.4.1水文及水文地質(zhì)存在于巖石或土的孔隙、裂隙或空洞中的水蒸氣、液態(tài)水及固態(tài)水統(tǒng)稱(chēng)為地下水。地下水若根據(jù)其埋藏條件，可分為三大類(lèi)型：即上層滯水、潛水和自流水。上層滯水指存在于包氣帶中局部隔水層之上的重力水；潛水指位于地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上具有自由表面的重力水；自流水指充滿(mǎn)兩個(gè)隔水層間的水。巖溶巖溶是指可溶性巖層（如石灰?guī)r、白云巖等）被水溶蝕而成的各種洞穴及各種奇觀的空洞自然形態(tài)。在爆破工作中，巖溶有可能使爆破能量消失于地下而達(dá)不到預(yù)計(jì)的爆破效果，或者溶血本身就是巖體破壞最好的邊界面（臨空面），從而改變預(yù)計(jì)爆破漏斗的形成、影響爆破范圍的大小，或者由于巖溶的發(fā)育，使整個(gè)爆破區(qū)域內(nèi)處于不穩(wěn)定臨界狀態(tài)，在巨大爆破作用下，會(huì)產(chǎn)生地盤(pán)陷落、崩塌、地下水滲漏或涌水等現(xiàn)象。崩塌崩塌是指在陡峻斜坡上巨大巖塊突然發(fā)生崩落的現(xiàn)象，崩落時(shí)巖塊傾倒翻轉(zhuǎn)，互相撞擊破碎堆積在坡腳下，當(dāng)在構(gòu)造節(jié)理發(fā)育、巖石比較破碎地帶進(jìn)行大爆破時(shí)，很容易形成崩塌?；禄率侵感逼律系耐潦w在重力作用下，失去了原有的穩(wěn)定狀態(tài)，沿著一定的滑動(dòng)面向下作整體性緩慢滑動(dòng)的現(xiàn)象。爆破時(shí)，若巖體存在軟弱結(jié)構(gòu)面，由于爆破的震動(dòng)作用，巖體層間的粘結(jié)力被破壞，滑坡便可能發(fā)生。1.1.5爆破工程地質(zhì)勘測(cè)1.1.5.1勘測(cè)內(nèi)容爆區(qū)的地質(zhì)資料是爆破設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。因此，在爆破設(shè)計(jì)前要對(duì)爆區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)?？睖y(cè)面積包括爆破作用區(qū)及其影響范圍，勘測(cè)內(nèi)容如下：（1）、地形地貌的測(cè)繪和描述。（2）、地層分布界線和各種巖石的名稱(chēng)、巖石物理力學(xué)性質(zhì)的描述（水平方向及垂直方向巖性的變化，同時(shí)在有代表性的部位采取巖石試樣送試驗(yàn)室進(jìn)行巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)）。（3）、巖層產(chǎn)狀、產(chǎn)狀的變化（如褶曲，巖層的錯(cuò)動(dòng)等）以及它們與工程方面的關(guān)系。（4）、斷層面、不同巖層接觸面、軟弱夾層面的分布，它們的產(chǎn)狀及與工程方面的關(guān)系。（5）、節(jié)理裂隙的量測(cè)、統(tǒng)計(jì)和描述（節(jié)理組數(shù)量、各組的發(fā)育程度、它們的產(chǎn)狀及裂隙的張開(kāi)度及充填情況等）以及它們與工程方面的關(guān)系，。（6）、氣象資料、水文及水文地質(zhì)條件（如降雨量，地表水及地下水的分布范圍、狀態(tài)和流量等）。（7）、特殊地質(zhì)條件（如系山坡堆積體,著重勘測(cè)有無(wú)坍塌、滑坡；山坡陡崖有無(wú)崩塌；可溶巖層地區(qū)有無(wú)巖溶；如在黃土、凍土、軟土地區(qū)爆破，則作該種地層的專(zhuān)門(mén)勘測(cè)和描述）。1.1.5.2勘測(cè)方法、步驟與勘察技術(shù)報(bào)告（1）、野外作業(yè)其內(nèi)容及步聚是：、地形地物測(cè)量測(cè)量繪制爆破作用區(qū)1/200?1/500地形地物圖、爆破影響區(qū)1/1000?1/2000地形地物圖，或利用已有的相應(yīng)比例尺的地形地物圖。、地質(zhì)踏勘普查對(duì)巖石露頭，巖層分界點(diǎn)、地形變換點(diǎn)（如陡坡、山嘴、岸坡、山谷、沖溝、陡崖及拐角、基巖裸露點(diǎn)，坡積層等處）進(jìn)行地質(zhì)描述（名稱(chēng)、形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，物理力學(xué)性質(zhì)等）和量測(cè)（構(gòu)造體的尺寸、產(chǎn)狀及裂隙模量等）或照像；對(duì)不良物理地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的描述、量測(cè)和照像；對(duì)不良物理地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的描述、量測(cè)和照像；查明地下水的出露點(diǎn)、出露形式、流量，地表水的分布狀態(tài)、流向、流量等。、挖探在有覆蓋層的地點(diǎn)，為了查明覆蓋層的厚度及覆蓋層下的巖層性質(zhì)和構(gòu)造情況，常用挖試坑的方法勘探。、鉆探對(duì)規(guī)模較大的爆破工程，或單憑地面普查、挖探收集的資料不夠時(shí)，必須進(jìn)行鉆孔勘探：了解下部巖層的性質(zhì)及變化情況，為繪制地質(zhì)剖血提供資料。鉆探深度應(yīng)不小于爆破開(kāi)挖深度，鉆探時(shí)應(yīng)采用地質(zhì)鉆取巖芯，并隨時(shí)對(duì)巖芯巖性及構(gòu)造進(jìn)行研究和量測(cè)描述。、電探、物探對(duì)特大工程，為查明重要構(gòu)造線和巖溶、軟弱巖層的分布，可采用電探、物探等方法勘查。（2）、室內(nèi)試驗(yàn)主要是進(jìn)行巖石性質(zhì)的室內(nèi)鑒定，對(duì)野外采取的巖樣或鉆探所取的巖芯進(jìn)行礦物成分分析，顯微鏡下鑒定及對(duì)其抗壓、抗拉和抗剪等力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)等。（3）、整理資料、編制工程地質(zhì)勘察技術(shù)報(bào)告對(duì)野外普查、勘探和室內(nèi)試驗(yàn)所收集的全部資料進(jìn)行綜合整理，找出其規(guī)律，編制成下述成果：、爆區(qū)工程地質(zhì)平面圖在簡(jiǎn)要地形圖上標(biāo)明巖層分界線、巖層產(chǎn)狀、斷層線及其產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀；不良物理地質(zhì)現(xiàn)象；地表水系、地下水出露頭等。、爆區(qū)工程地質(zhì)剖血圖繪制若干個(gè)地質(zhì)縱斷面圖和若干個(gè)地質(zhì)橫斷面圖。一般要求在爆破開(kāi)挖區(qū)內(nèi)，垂直地形等高線每隔10m作一剖面，在斷面圖上繪出巖層符號(hào)、產(chǎn)狀、斷層和節(jié)理裂隙的分布和產(chǎn)狀等。、爆區(qū)工程地質(zhì)條件說(shuō)明書(shū)即編寫(xiě)地質(zhì)勘測(cè)與試驗(yàn)報(bào)告。用文字和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別說(shuō)明爆區(qū)所處地理位置、地形地貌條件、山系水系、巖石名稱(chēng)及物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)條件、所處地理位置的地震區(qū)等。并根據(jù)這些地形地質(zhì)條件指出它們與爆破關(guān)系的初步意見(jiàn)，以及結(jié)合工程要求，指出爆破設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題等。藥室開(kāi)挖或爆破鉆孔過(guò)程對(duì)工程地質(zhì)的復(fù)查（1）、地形地質(zhì)資料的復(fù)核、地形復(fù)測(cè)實(shí)踐證明，地形復(fù)測(cè)很重要，有些藥室開(kāi)挖后常偏離設(shè)計(jì)位置。因此，在爆破施工過(guò)程中要隨時(shí)做好測(cè)量工作；藥室開(kāi)挖好后，要按照實(shí)際藥室位置，對(duì)最小抵抗線和若干個(gè)不逸出半徑方向作實(shí)測(cè)剖面，進(jìn)行復(fù)核。、地質(zhì)資料的復(fù)核進(jìn)一步查明導(dǎo)峒和藥室周?chē)鞣N地質(zhì)構(gòu)造面的性質(zhì)和產(chǎn)狀；復(fù)核各導(dǎo)峒和藥室附近巖質(zhì)及其變化，必要時(shí)補(bǔ)充取樣作物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)；查明有無(wú)地下水及其分布、動(dòng)態(tài)和流量；查明巖層中有無(wú)巖蝕、潛蝕及造成的洞穴和洞穴中的充填情況等等，要求對(duì)主要的導(dǎo)峒繪制峒壁地質(zhì)展視圖。（2）、按照相應(yīng)地質(zhì)條件的變化修收爆破設(shè)計(jì)①、修改爆破參數(shù)如果地形復(fù)核后發(fā)現(xiàn)最小抵抗線與設(shè)計(jì)不符，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際的最小抵抗線調(diào)整藥量；如果發(fā)現(xiàn)不逸出半徑比計(jì)算的小，可能影響爆破拋擲方向時(shí)，則應(yīng)重新調(diào)整或采取其它有效的技術(shù)措施加以處理。要根據(jù)巖性的變化修改單位炸藥消耗量k值，根據(jù)巖性及構(gòu)造條件修改爆破作用指數(shù)n值。②、調(diào)整或變動(dòng)裝藥位置如果設(shè)計(jì)的裝藥位置落在斷層、溶洞或軟弱夾層上，則必須將裝藥位置移動(dòng)；移動(dòng)裝藥位置后就要相應(yīng)調(diào)整爆破參數(shù)；有時(shí)需將裝藥合并加大，有時(shí)則需將大裝藥分成若干個(gè)小裝藥進(jìn)行設(shè)置。1.2土（巖）物理性質(zhì)及其在爆炸作用下的變化土（巖）的工程分類(lèi)土（巖）基本上可分為以下四大類(lèi)：（1）、巖石類(lèi)：包括火成巖、變質(zhì)巖和沉積巖。其顆粒之間堅(jiān)固地膠結(jié)在一起，在地下形成整體的塊狀或存在裂隙的塊石層。（2）、大塊碎石類(lèi)：按其組成可分為碎石和角礫。塊粒間的聯(lián)結(jié)依賴(lài)于土的濕度。（3）、砂類(lèi)土：根據(jù)不同顆粒的含量可細(xì)分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂等。它們均具有散粒介質(zhì)的性質(zhì)。（4）、粘土類(lèi)土：顆粒尺寸及空隙均小于砂土，且存在大量小于5x10-6m的小顆粒使其粘結(jié)性增強(qiáng)。這類(lèi)土還可細(xì)分為亞砂土（粘質(zhì)砂土）、亞砂土（砂質(zhì)粘土）和粘土等三類(lèi)。它們是組成地球地殼的具體物質(zhì)，也是爆破工程的主要對(duì)象之一。土（巖）的物理性質(zhì)1.2.2.1土（巖）成分土（巖）是由固體顆粒、液體（水）和氣體三種形態(tài)的物質(zhì)混合而成的，即土（巖）是一種三相物質(zhì)。對(duì)于土，一般情況下是三相，此類(lèi)土稱(chēng)為非飽和土；若空隙中完全由水充滿(mǎn)，則為兩相介質(zhì)，并稱(chēng)為飽和土。但在一般飽和土中也存在少量氣體，在爆炸作用下，它們對(duì)土的各參數(shù)有較大影響。土（巖）的物理特性土（巖）有三個(gè)基本物理特性，即平均密度、固體顆粒的密度和含水量，亦稱(chēng)為三個(gè)基本指標(biāo)，可由試驗(yàn)方法測(cè)定。其它物理特性（指標(biāo)），如干密度、孔隙率、空隙比和飽和度等，可用基本指標(biāo)推算得出。0表示：p（1）、平均密度：即按三相介質(zhì)考慮的密度，用3=m/v（1-2-1）p3以2+p2以1+p1以0=p3—單位體積中包含的固相、液相、氣相物質(zhì)體積；以2、以1、以式中，3—固相、液相、氣相物質(zhì)的密度；p2、以1、pm—三相物質(zhì)的總質(zhì)量；V一對(duì)應(yīng)上述總質(zhì)量的總體積。土（巖）密度一般在（1.1?3.0）X103kg/m3之間，常見(jiàn)幾種土巖的密度見(jiàn)表（1-2-1）。隨著密度的增加，土（巖）的強(qiáng)度和抵抗爆破作用的能力通常會(huì)增加，破碎和移動(dòng)土（巖）所消耗的能量也增加。1之比。即以（2）、固體顆粒的密度：固體顆粒的質(zhì)量m1與其體積1以1=m1/p（1-2-2）（3）、含水量：孔隙中水的質(zhì)量與固體顆粒的質(zhì)量之比。用W表示：1x100%（1-2-3）p1a2/p2aW=17,為粘土?！?7，為亞粘土；當(dāng)Wn<Wn<7，為亞砂土；當(dāng)7<Wn<對(duì)于土，當(dāng)含水量不同時(shí)，可處于固體狀態(tài)、塑性狀態(tài)和液體狀態(tài)。土從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)的分界含水量稱(chēng)為塑限（WP）；從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)時(shí)的分界含水量，稱(chēng)為液限（WT）；液限與塑限的差值稱(chēng)為塑性指數(shù)（Wn=WT-WP）。根據(jù)塑性指數(shù)可以劃分粘土種類(lèi)：當(dāng)11(1-2-4)p1以G=pG表示：p(4)、干密度：天然結(jié)構(gòu)的土(巖)，其單位體積內(nèi)固體顆粒的質(zhì)量(不包括水)，亦稱(chēng)骨架密度，用表1-2-1幾種巖土的孔隙率、密度和容重巖石名稱(chēng)孔隙率(%)密度(103kg/m3)土*花岡石玄武巖輝綠巖石灰?guī)r白云巖砂巖頁(yè)巖板巖片麻巖大理巖石英巖粘土砂子0.5?1.50.1?0.20.6?1.25.0?201.0?5.05.0?2510?300.5?1.20.5?2.00.1?0.84530?502.6?2.72.8?3.02.85?3.02.71?2.852.5?2.62.58?2.692.2?2.42.3?2.72.9?3.02.6?2.72.65?2.91.6?2.11.5?1.7、孔隙率：?jiǎn)挝惑w積中的孔隙體積，用p表示：3)X100%(1-2-5)以2+以3或p%=(以2+^p=土(巖)的孔隙率在0.1%?50%之間變化，常見(jiàn)硬巖的空隙率一般在1%?20%之間(幾種巖土的孔隙率見(jiàn)表1-2-1)。土巖受壓時(shí)，其孔隙率減小，例如孔隙率為50%的粘土受壓時(shí)孔隙率可減小到7%。隨著孔隙率的增加，土巖中沖擊波和應(yīng)力波的傳播速度亦隨之降低。土巖的可壓縮性也就是其體積變小的可能性，土巖體積的壓縮主要是靠土巖中孔隙的縮小?？蓧嚎s性的絕對(duì)值與土巖的孔隙率大小有關(guān)，亦與壓力荷載的大小及荷載作用時(shí)間有關(guān)。此外，含水量對(duì)土巖的壓縮可起到潤(rùn)滑作用，當(dāng)土巖中含水量達(dá)到某一值時(shí)，土巖的爆破壓縮效果最好，此時(shí)的含水量稱(chēng)為最佳含水量。飽和度：表示土（巖）中孔隙被水充填的程度，亦即水的體積與孔隙體積之比，用Sr表示：3）x100%（1-2-6）以2+以2/（以Sr=當(dāng)Sr=100%時(shí)，為飽和土；當(dāng)Sr=0時(shí)，為干燥土。（7）、孔隙比：土（巖）孔隙體積與固體顆粒體積之比，用表示：3=p/（1-p）（1-2-7）以3）/a2+asp=（表示8（8）、土（巖）體積應(yīng)變：用（1-2-8）p）/p0-p=（s=0）和已變形狀態(tài)時(shí)的密度。s—分別為土（巖）初始狀態(tài)（p0、p式中，表示：C（9）、土（巖）的破脹性（松散系數(shù)）：土（巖）被破碎后，其體積比原體積增大，該性質(zhì)叫破脹性（松散系數(shù)）。破脹程度的大小可用碎脹系數(shù)=V/V0（1-2-9）￡=1.5?2.5?！?1.3?1.5；堅(jiān)硬巖石，￡=1.2?1.25；中硬巖石，￡=1.05?1.2；砂質(zhì)粘土，￡值為：砂、礫石，￡值愈大。常見(jiàn)的幾種土（巖）￡式中，V0、V—分別為破碎前、后的土（巖）體積。一般地，土（巖）愈堅(jiān)硬，1.2.3土的物理力學(xué)性質(zhì)在爆炸作用下的變化1.2.3.1爆炸對(duì)土物理性質(zhì)的影響土在承受爆炸作用時(shí)，使它壓密，其物理性質(zhì)也相應(yīng)的產(chǎn)生了變化。下面，對(duì)土的壓密現(xiàn)象作一分析。（1）、土的壓密：土在承受爆炸荷載后，產(chǎn)生壓密現(xiàn)象。對(duì)于可以恢復(fù)的彈性變形，其產(chǎn)生的原因是：a.封閉氣泡的壓縮；b.水的擠出和水膜變形；c.骨架的彈性變形。塑形變形產(chǎn)生的原因是：a.土顆粒的相互位移；b.結(jié)構(gòu)破壞；。空氣的擠出和壓縮。在爆破近區(qū)主要是不可恢復(fù)的塑性變形，較遠(yuǎn)的震動(dòng)區(qū)主要是可以恢復(fù)的彈性變形。、土壓密的過(guò)程爆炸后的巨大壓力使與裝藥相鄰的土層很快膨脹，并使外層土受壓；每一層土推動(dòng)更外面一層，外層由于體積增大而密度下降，但同時(shí)內(nèi)層砂粒則迅速壓入外層，而使其密度增加，其結(jié)果由于孔隙的填實(shí)，而使土的密度較天然密度增大10?40%。在空腔附近土被壓實(shí)的最密，其顆粒也遭到了一些破壞，成為更小的顆粒，離爆心越遠(yuǎn)其壓密則越小，并逐漸過(guò)渡到天然密度。對(duì)于粘性土，它們本身有一定的結(jié)構(gòu)，在爆炸后要產(chǎn)生結(jié)構(gòu)T構(gòu)造的變化。在靠近空腔部分，不僅這些骨架遭到了破壞，而且顆粒也被破壞，需要重新進(jìn)行排列，它們力求展開(kāi)成更大的表面，并向壓縮荷載作用方向發(fā)展，并且增加了它們的散布度。、影響壓密的因素對(duì)壓密有影響的物理指標(biāo)主要是孔隙率（p）和含水量（W）。3的大小。一般來(lái)說(shuō)，空氣含量越大，可壓縮量也越大。對(duì)一般含水量的土來(lái)說(shuō)，密度小的其孔隙較多，疏松而孔隙多的土，其壓實(shí)效果較好?？梢猿醪浇普J(rèn)為：土壓縮的理論界限是所含氣體趨于無(wú)窮小。對(duì)孔隙率來(lái)說(shuō)，主要有影響的是空氣含量空隙中其它相應(yīng)組成（固體顆粒和水）在一般壓力下，其壓縮量是較小的。故壓密時(shí)可近似認(rèn)為是空氣孔隙部分的壓縮。在壓力很大時(shí)，則需要考慮固體顆粒及水的壓縮。含水量的影響：一般土被壓實(shí)時(shí)，同樣條件處于最佳含水量的土，可以得到最大的密實(shí)度。最佳含水量代表的含水量，對(duì)壓密來(lái)講最適當(dāng)。一方面有合適數(shù)量的水足以潤(rùn)滑，以降低土顆粒相互移動(dòng)時(shí)的摩擦阻力；同時(shí)又留出足夠的空隙空間，以使固體顆粒充填。因此，在最佳含水量的土中進(jìn)行壓縮爆破，可以得到較大的空腔。、壓密對(duì)土中水滲透性能的影響在爆炸壓密作用下，土的滲透能力下降，其下降程度與距爆心的距離成反比，爆炸壓密使?jié)B透能力降低，類(lèi)似于對(duì)土的機(jī)械夯實(shí)。對(duì)于不同類(lèi)型的土，爆炸壓密對(duì)滲透性能影響的效果不同。對(duì)粘土及砂質(zhì)粘土，滲透能力下降較為劇烈，而對(duì)砂土的影響就比較小，這是由于砂的單粒狀結(jié)構(gòu)在爆炸壓密后，連通的管路并未完全消失，故仍具有一定的滲透能力。對(duì)于粘土，其微粒成鱗片狀，在壓縮后內(nèi)架破壞，鱗片狀微粒相互貼緊，幾乎沒(méi)有留下什么空隙，因此其滲透能力就大大的降低了。這是砂粒土和粘土類(lèi)土滲透能力下降差異的原因。（2）、爆炸壓密后對(duì)土的各項(xiàng)物理指標(biāo)的影響爆炸壓密后受影響的各項(xiàng)物理指標(biāo)是：、密度：爆炸后爆心附近變得密實(shí)了，隨距離的增加，逐漸減小到天然密實(shí)度。密度的大小是密實(shí)程度的主要指標(biāo)。因此靠爆心附近的密度大，隨距離的加大漸變?yōu)樘烊粻顟B(tài)的密度。此時(shí)，其固體顆粒的密度（P1）基本保持不變。但其干密度（骨架密度），由于壓密的影響，在空腔附近又增加約30?40%。、含水量（W）：土中含水量是土孔隙中含水量質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比。爆炸后孔隙被壓緊，空氣孔隙中壓入顆粒及水。而固體顆粒較水質(zhì)量增加為多。故含水量在靠近爆心附近其值降低，隨著距離的增大恢復(fù)為天然含水量。3）在爆心附近的介質(zhì)中也是減小的。以P）的規(guī)律也是如此。顯然氣體部分的體積（8③、孔隙率（P）:它是單位體積中孔隙所占的體積。壓密使孔隙減小，因此孔隙率這一指標(biāo)，在空腔周?chē)矞p小。隨距離的加大恢復(fù)到天然狀態(tài)，即逐漸增加。同樣，孔隙比（1.2.3.2爆炸作用下土的壓縮爆炸作用下土的主要力學(xué)特征是動(dòng)壓縮，一般由一維應(yīng)變狀態(tài)（無(wú)側(cè)向變形）下的動(dòng)載試驗(yàn)得到所研究土的試驗(yàn)曲線。（1）、動(dòng)載壓縮曲線的一般圖型動(dòng)載壓縮曲線（圖1-2-1）一般以縱軸2s/dG。此曲線基本上分為兩段：開(kāi)始一段向上凸，即d2p）/p0-p=（8（土體積應(yīng)變?yōu)?或壓力p，水平軸代表應(yīng)變b代表<2s/db0，以及向下凹的一段d2>0。從壓縮性的變化，可以分為三個(gè)區(qū)：OA段相當(dāng)于彈性區(qū)（約在0.05?0.1MPa以下）；AB段為彈塑性區(qū)（數(shù)MPa范圍內(nèi)）；B以上是強(qiáng)化區(qū)（100?1000Mpa數(shù)量級(jí)），這個(gè)區(qū)是靠近爆心附近的土的壓縮區(qū)。①、彈性階段：在彈性階段中，變形是可以恢復(fù)的，因此，其加載與卸載是遵循同一線段。非飽和土中的彈性階段，可以認(rèn)為主要是水膜變形、封閉氣體的壓縮以及骨架的彈性變形，在外力除去以后，這些變形均可恢復(fù)，此時(shí)土骨架并未破壞，卸載以后所有顆粒恢復(fù)到原來(lái)的位置。）。由于不可恢復(fù)變形的影響，這一段曲線中加載與卸載不是按同一路徑變化，卸載時(shí)按卸載線下降，它只包括少量的彈性變形，大部分是不可恢復(fù)的塑性變形。8八）?？梢垣@得很大的變形量（b△②、彈塑性階段（AB段）：壓力進(jìn)一步增加，此時(shí)，主要承受力的土骨架開(kāi)始變形破壞，土顆粒開(kāi)始相對(duì)移動(dòng)，發(fā)生了顆粒位置的變動(dòng)和一些尖的凸出部的破壞。這個(gè)過(guò)程引起土骨架不可恢復(fù)的變化，產(chǎn)生了塑性變形。由于骨架的破壞，氣體所占的孔隙為土顆粒所占據(jù)，孔隙被填實(shí)，故此時(shí)變形量較大。從壓縮曲線中可以看出，在彈塑性階段內(nèi)：對(duì)應(yīng)很小的應(yīng)力變化（）。此時(shí)在巨大的壓力作用下，曲線逐漸垂直。在卸載時(shí)也驅(qū)近于垂直，只是在接近水平軸時(shí)略有傾斜。有很小的可恢復(fù)變形。此時(shí)，總的壓縮變形量可第一次近似于介質(zhì)的孔隙值。8△③、強(qiáng)化階段：在壓力增加到超過(guò)B點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入強(qiáng)化階段。此時(shí)孔隙幾乎消失，因?yàn)橥令w粒和水壓縮量較小，不象塑性階段壓縮空氣孔隙時(shí)所產(chǎn)生那樣的壓縮量，所以很大的壓力差，也只是對(duì)應(yīng)著很小的變形量（對(duì)于巨大壓力的爆炸近區(qū)，主要考慮強(qiáng)化階段，因?yàn)閷?duì)于壓力微小的彈性段來(lái)說(shuō)，實(shí)際上是可以忽略的。此時(shí)動(dòng)載曲線的型式可類(lèi)似于氣體壓縮的形式（圖1-2-2），所不同的是：氣體在卸載以后恢復(fù)原狀，而固體介質(zhì)則保留不可恢復(fù)的殘余變形。（2）、靜載與動(dòng)荷載作用下壓縮曲線的區(qū)別：），其水平線與邊界曲線相交的應(yīng)變值相應(yīng)于最小與最大值。某干砂的靜與動(dòng)壓縮值可相差至10?25%（圖1-2-3b），一般粘土可達(dá)30?50%以上。8，相當(dāng)于曲線。，此曲線也可稱(chēng)為動(dòng)（沖擊）壓縮曲線。此曲線和靜壓縮曲線構(gòu)成這一簇曲線的邊界。對(duì)于某一外荷載值所得應(yīng)變值（8T80。實(shí)際上，對(duì)于砂，要幾個(gè)小時(shí)，對(duì)于粘土要幾天才可以完成其壓縮值。曲線2和3相應(yīng)于較大的應(yīng)變速度值時(shí)的壓縮曲線。在沖擊波陣面上，應(yīng)力增長(zhǎng)極為迅速，即相當(dāng)于^8）的大小來(lái)區(qū)分靜載與動(dòng)載。不同應(yīng)變速度作用下一簇壓縮曲線（見(jiàn)圖1-2-3a）。圖中曲線1相當(dāng)于靜載壓縮曲線，它相當(dāng)于應(yīng)變速度8根據(jù)很多試驗(yàn)得出的結(jié)果證明：靜載與動(dòng)載作用下，其壓縮曲線是不同的。一般常用應(yīng)變速度（3）以及含水量。以（3）、土物理學(xué)性質(zhì)對(duì)動(dòng)壓縮的影響：對(duì)動(dòng)壓縮影響較大的土的物理性質(zhì)是：土的組成含量，孔隙率（特別是含氣量、土的組成含量的影響：、各種土（砂土、粘土、亞粘土與亞砂土）的組成，主要是不同顆粒大小的含量，當(dāng)其顆粒含量超過(guò)某一范圍時(shí)，土的性質(zhì)就會(huì)有所變化。它們?cè)诓煌潭壬嫌绊懼鴦?dòng)壓縮。當(dāng)壓力很小時(shí)，對(duì)于粘土顆粒含量較多的土，其壓縮性降低。這是因?yàn)榕c砂土比較，砂在開(kāi)始?jí)嚎s時(shí)，由于顆粒的錯(cuò)動(dòng)將產(chǎn)生較大的壓縮值；主要是粘土?xí)r，它們形成骨架，雖然其孔隙率增加，但不能馬上移動(dòng)，故其壓縮性在壓力很小時(shí)是較低的，在壓力較大時(shí)，由于其孔隙率較大，故其壓縮性是大的；在粘土含量較多時(shí)，其卸載后的可恢復(fù)彈性變形增加，這是因?yàn)檎惩猎趬嚎s時(shí)，總的變形中所含彈性變形的比例要大一些。從試驗(yàn)結(jié)果也可以看，當(dāng)土中的粘土粒含量較多時(shí)，特別是在大壓力時(shí)，其壓縮曲線近似于非線性彈性，當(dāng)卸荷以后，較多的恢復(fù)到原來(lái)的體積。當(dāng)土中的粘土粒含量減少時(shí)，其壓縮曲線趨近于相同含水量的砂土，