爆破工程地質(zhì)

爆破工程技術(shù)人員培訓(xùn)

爆破工程地質(zhì)爆破工程地質(zhì)研究對象與目的工程地質(zhì)研究對象地形地貌巖性地質(zhì)構(gòu)造水文地質(zhì)特殊地質(zhì)研究目的分析對爆破的影響針對性制定方案力爭最佳爆破效果控制爆破安全2-41地形地貌：地形是地物和地貌的總稱。地物——地面上天然或人工形成的固定物體。地貌——地表面的高低起伏形態(tài)。從宏觀上分，陸地地形包括高原、平原、山地、丘陵和盆地，從微形上分，這些地形又可分為水平地形、傾斜地形、上凸地形、下凹地形。其中，爆破作業(yè)點(diǎn)多為丘陵和山地。丘陵定義：≥200m＜200m＞25＜25深丘淺丘徒丘緩丘山地定義：±0.0>+3500m±0.0+1000-3500m<+1000m±0.0高山中山低山海拔500米以上，相對高差200米以上。山體要素：不同地形對爆破的影響WWW爆破條件相同時(shí)落料最小，飛石最遠(yuǎn)，但飛石方向性好落料居中，飛石較遠(yuǎn)，飛石方向性易控落料最大，飛石較近，飛石方向性不好凹地平地凸地不同地形的臺階改造13245612424653561234567地形坡度愈陡則拋擲率愈高，巖石性質(zhì)：

巖石：由單種或多種礦物組成的均質(zhì)巖塊

巖體=地質(zhì)弱面+巖塊巖體強(qiáng)度<巖石強(qiáng)度爆破工程中主要針對研究的是巖體強(qiáng)度巖性物理性質(zhì)：密度、容重、孔隙率、碎脹性、含水率、風(fēng)化度等力學(xué)性質(zhì)：抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度，彈性模量，泊松比等巖性取決于：生成條件、礦物成份、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、后期地質(zhì)營造作用2-42、3、4巖石主要的物理物質(zhì)：

密度－巖石顆粒質(zhì)量與單位體積之比，容重－包括孔隙、水份在內(nèi)的巖土總質(zhì)量與總體積之比，（堆積密度）孔隙率－巖石內(nèi)各種裂隙、孔隙的體積與巖石總體積之比，也稱孔隙度。波阻抗－巖石的波阻抗為巖石密度與巖石縱波傳播速度的乘積，單位：kg/cm2s。風(fēng)化程度---在風(fēng)、水外力作用下，巖石發(fā)生破壞的疏松程度。（分為未、微、弱、強(qiáng)、全風(fēng)化幾種程度）巖石的100余個(gè)物理力學(xué)性能指標(biāo)中，僅有10余個(gè)與爆破有關(guān)。10-38、38-12常見巖石的物理性質(zhì)巖石名稱密度g/cm3容重t/m3孔隙率%波阻抗kg/cm2s花崗巖2.6~2.72.56~2.670.5~1.5800~1900石灰?guī)r2.7~2.82.46~2.655.0~20700~1900砂巖2.5~2.62.47~2.565.0~25600~1300頁巖2.2~2.42.0~2.310~30430~930大理巖2.6~2.72.45~2.550.5~2.01200~1700巖石物理力學(xué)性能：巖石物理、力學(xué)性質(zhì)與鑿巖、爆破的難易程度存在如下一些基本關(guān)系：巖石顆粒度——組成巖石的顆粒大小。顆粒度越細(xì)，巖石越硬，越難爆破。風(fēng)化程度——巖石受空氣、水和溫度作用而發(fā)生破壞、疏松的程度。風(fēng)化程度越高，越易爆破。巖石硬度——巖石抵抗鉆鑿工具的鉆進(jìn)的能力。巖石越硬，鉆孔和爆破越難。巖石孔隙卒——巖石中孔隙體積與巖石體積之比，孔隙卒越大，巖石強(qiáng)度越低，鉆爆亦易。10-38巖石韌性——巖石抵抗外力分裂成塊的能力。組成巖石的顆粒越小，膠結(jié)越牢固，巖石韌性越好，鉆與爆越困難。巖石脆性——巖石受外力作用時(shí)，不經(jīng)過變形就突然破壞的特性。越脆的巖石，越經(jīng)不起沖擊而易爆破。巖性彈性——外力消除后，巖石恢復(fù)原來形狀和體積的能力。彈性越強(qiáng)的巖石，越難鉆鑿和爆破。巖石塑性——外力消除后，巖石沒能恢復(fù)原形而有一定的殘余變形的性能。塑性巖石易鉆，但吸能較強(qiáng)，有時(shí)炸藥單耗反而大。巖石強(qiáng)度——巖石抵抗外力破壞的能力，是巖石堅(jiān)固性的表現(xiàn)，堅(jiān)固性差的巖石易鉆爆，反之難鉆爆。10-39巖石彈性模量——在彈性范圍內(nèi)：彈性模量=應(yīng)力/應(yīng)變；巖石泊松比——巖石單向受壓時(shí)：泊松比=橫向應(yīng)變/豎向應(yīng)變波阻抗—巖石密度與巖石縱波傳播速度的乘積，波阻抗大的巖石往往比較難于爆破。衡量巖石強(qiáng)度的指標(biāo)：巖石強(qiáng)度衡量標(biāo)準(zhǔn)：巖石試件在單軸靜態(tài)荷載作用下承受的最大抗力。按受力性質(zhì)分，巖石強(qiáng)度可分為抗壓、抗拉、抗剪等強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度＞抗剪強(qiáng)度＞抗拉強(qiáng)度受力狀態(tài)不同時(shí)：三軸抗壓強(qiáng)度＞雙軸抗壓強(qiáng)度＞單軸抗壓強(qiáng)度（無自由面）（自由面少）（自由面多）

按加載速率分，可分為靜載和動載強(qiáng)度：動載強(qiáng)度＞靜載強(qiáng)度。沖擊試驗(yàn)表明：高速加載時(shí)所得到的抗壓強(qiáng)度，會比慢速加載時(shí)大好幾倍。原因是動載是瞬時(shí)的，作用力消失快。而靜載加載時(shí)，作用時(shí)間長，應(yīng)力分布深且廣，巖石變形破壞也就越充分。2-45、10-39。57-2普氏法原理------堅(jiān)固性系數(shù)f：式中P——巖石的極限抗壓強(qiáng)度，kg/cm2。即巖石在外力作用下開始破壞時(shí)的強(qiáng)度巖石常見的三種分類分級方法：

分級法松土普通土硬土軟石次堅(jiān)石堅(jiān)石六類法ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ十六類法Ⅰ-ⅡⅠ-ⅢⅣⅤⅥ-ⅨⅩ-ⅩⅥ普氏法0.5-0.80.8-11-1.51.5-2.02.0-1010.0-25.0f=p/10038-13巖石分類：巖石分類按生成原因分沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖按顆粒結(jié)晶分晶質(zhì)巖、非晶質(zhì)巖、碎屑巖按膠結(jié)程度分泥質(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)等按力學(xué)性能分硬巖、中硬巖、軟巖10-34沉積巖覆蓋了地球表面的75%，頁巖、砂巖、石灰?guī)r又占沉積巖總量95%以上。沉積巖碎屑巖火山碎屑巖火山角礫巖凝灰?guī)r沉積碎屑巖砂巖礫巖粒土巖泥巖頁巖化學(xué)巖石灰?guī)r白云巖石膏巖煤炭沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖說明：

沉積巖：巖渣或巖屑經(jīng)搬運(yùn)沉積，在常態(tài)下固結(jié)而成的巖石。

如頁巖、砂巖、石灰?guī)r等。變質(zhì)巖：巖石在高溫、高壓等作用下，礦物成份重行組織或排列后而形成的巖石。如大理石，石英巖等巖漿巖：由地殼深處的熔融巖漿噴出地面或侵入地殼之內(nèi)冷凝而成的巖石。如花崗巖、玄武巖等。10-35、36、37。57-3三種巖石的相互轉(zhuǎn)換：沉積巖巖漿巖變質(zhì)巖經(jīng)變質(zhì)經(jīng)熔融經(jīng)變質(zhì)經(jīng)剝蝕經(jīng)熔融經(jīng)剝蝕57-3各種巖石的堅(jiān)固性與哪些因素有關(guān)？沉積巖：與礦物顆粒成分、粒度和形狀有關(guān)，還與膠結(jié)成分和顆粒膠結(jié)強(qiáng)弱有關(guān)。硅質(zhì)膠結(jié)最好，鐵質(zhì)膠結(jié)次之，鈣質(zhì)膠結(jié)一般，泥質(zhì)膠結(jié)最差。巖漿巖：與其特性、產(chǎn)狀、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、礦物顆粒成分、顆粒結(jié)晶有關(guān)。結(jié)晶顆粒越細(xì)，結(jié)構(gòu)越致密，強(qiáng)度越高，堅(jiān)固性越好。變質(zhì)巖：與結(jié)構(gòu)、變質(zhì)程度、礦物的重新排列組合以及結(jié)晶狀況有關(guān)。變質(zhì)程度越高，礦物重新結(jié)晶越好，結(jié)構(gòu)越緊密，堅(jiān)固性越好?？杀杂呻y到易排序：巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖10-35、36、37可鉆性與可爆性分級：可鉆性——可用鉆頭未磨鈍之前的鉆進(jìn)速度來表示，鉆進(jìn)速度快，可鉆性就好，反之就差。級別：極易鉆、易鉆、難鉆、極難鉆?？杀浴獛r石在爆破作用下發(fā)生破碎的難易程度，巖石的可爆性一般可用爆破單位體積巖石所需的炸藥量來表示，炸藥用量越小，可爆性好，反之就差。級別：極易爆、易爆、中等、難爆、極難爆。11-40、41被爆巖石的破壞特性巖石的破壞只有兩種：即受剪切和拉斷破壞，只有鄰近藥包的巖石在爆破沖擊荷載作用下呈塑性或熔融破壞。離藥包較遠(yuǎn)的巖石，呈脆性破壞。爆炸應(yīng)力＞抗壓強(qiáng)度時(shí)，巖石呈粉狀破壞?？箟簭?qiáng)度＞爆炸應(yīng)力＞抗拉(或抗剪)強(qiáng)度時(shí)，巖石呈塊狀破壞。巖石硬度決定的基本情況：容重：1.1～2.7T/m3堅(jiān)固系數(shù)f=1.5～4所需炸藥量：較小可鉆與可爆性：較易容重：2.2～3.0T/m3堅(jiān)固系數(shù)f=4～10所需炸藥量：中等可鉆與可爆性：中等容重：2.6～3.3T/m3堅(jiān)固系數(shù)f=10～25所需炸藥量：較大可鉆與可爆性：難軟巖（軟石）中硬巖（次堅(jiān)石）硬巖（堅(jiān)石）地層構(gòu)造形式水平構(gòu)造：傾斜構(gòu)造：褶皺構(gòu)造：背斜構(gòu)造：向斜構(gòu)造：水平構(gòu)造傾斜構(gòu)造傾斜構(gòu)造褶皺構(gòu)造層理是一組互相平行巖層的層間分界面。節(jié)理，也叫裂隙，是一種巖石斷開后相互間未發(fā)生錯(cuò)動或錯(cuò)動位移量很小的斷裂。

交叉節(jié)理：構(gòu)造裂隙破碎帶：由于地質(zhì)構(gòu)造的運(yùn)動，造成巖體的整體性遭到破壞，由于其多呈帶狀分布，故稱破碎帶。

斷裂構(gòu)造（小則為裂隙，大則為斷層）巖層產(chǎn)狀3-47巖層的傾向確定后，走向就可以確定，巖層的走向確定后，傾向不一定確定。產(chǎn)狀舉例：如傾向220°，傾角25°時(shí)：方位角表示：220°∠25°意思為：傾向∠傾角，

象限角表示：S40°W/25°SE意思為：象限-走向方位角∠傾角-傾向例：ESWN400巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：使巖石呈不連續(xù)性，各向異性。受到力作用時(shí)：控制著巖體的變形和破壞。

。

結(jié)構(gòu)面：各種地質(zhì)界面結(jié)構(gòu)體：受結(jié)構(gòu)面切割的巖塊結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面：巖石形成時(shí)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面

如層理構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：由構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生的斷裂面如構(gòu)造裂隙次生結(jié)構(gòu)面：由后期外力作用形成的結(jié)構(gòu)面如風(fēng)化裂隙巖層結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)要素不同巖石組合成巖石結(jié)構(gòu)體或：結(jié)構(gòu)面+結(jié)構(gòu)體=巖體結(jié)構(gòu)兩種巖石組合時(shí)的地質(zhì)界面稱為結(jié)構(gòu)面，也稱軟弱面，此面分原生、次生和構(gòu)造結(jié)構(gòu)（構(gòu)造應(yīng)力所致）面巖石間的斷裂縫或者夾層稱為軟弱帶巖石結(jié)構(gòu)是從微觀而論，是指巖石的構(gòu)成或組合巖石構(gòu)造是從宏觀而論，研究的是巖石構(gòu)成體系后期地質(zhì)營造作用，即后期內(nèi)、外力或人力作用。巖體結(jié)構(gòu)分類塊狀結(jié)構(gòu)：呈塊狀，柱狀；(強(qiáng)度較高)鑲嵌結(jié)構(gòu)：呈菱形、錐形狀；（強(qiáng)度高，連續(xù)性差）碎裂結(jié)構(gòu)：呈碎塊狀；（完整性與穩(wěn)定性差）層狀結(jié)構(gòu)：呈板狀、楔形狀：（穩(wěn)定性與產(chǎn)狀有關(guān)）層狀碎裂結(jié)構(gòu)：呈碎塊狀、片狀（穩(wěn)定性與強(qiáng)度差）散體結(jié)構(gòu)：顆粒狀、碎屑狀、鱗片狀。（近似松散介質(zhì)，強(qiáng)度極差）軟弱面與軟帶的區(qū)別軟弱面：（分二個(gè)級別）巖石界面內(nèi)不夾雜任何軟弱物質(zhì)的地質(zhì)界面。如裂隙面，層理面，劈理面。軟弱帶（分三個(gè)級別）巖石界面內(nèi)夾雜有一定厚度的軟弱物質(zhì)的地質(zhì)界面。如斷層帶，破碎帶，軟夾層。共同特點(diǎn)：降低巖體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)面、軟弱帶對爆破影響的六種作用：1.應(yīng)力集中作用。2.應(yīng)力波的反射增強(qiáng)作用。3.能量吸收作用。4.泄能作用。5.楔入作用。6.改變破裂線的作用。3-48、11-42、58-4斷裂與溶蝕對爆破的影響溶蝕空隙裂隙3-48斷裂嚴(yán)重、泥土夾層中對爆破的影響：巖石呈孤石狀的情況炮孔鉆鑿在泥夾層中的情況軟弱帶對爆破的影響：斷裂縫導(dǎo)致欠挖的情況：斷裂縫斷裂縫導(dǎo)致超挖的情況：斷裂縫軟弱帶對爆破的影響：斷裂縫導(dǎo)致欠挖的情況：斷裂縫斷裂縫導(dǎo)致超挖的情況：斷裂縫斷裂縫導(dǎo)致泄能的后果斷裂縫傷及邊坡泄能后無法克服抵抗線W斷裂縫產(chǎn)生沖炮斷裂縫在左下部與抵抗線大致平行時(shí)斷裂縫在右下部與抵抗線所指相反時(shí)不連續(xù)巖層對爆破的影響：連續(xù)巖層的泄能情況不連續(xù)巖層的泄能情況不均質(zhì)對爆破影響例1預(yù)期漏斗破裂線實(shí)際漏斗破裂線不均質(zhì)對爆破影響例2預(yù)期破巖方向?qū)嶋H破巖方向結(jié)構(gòu)面對爆破的影響能量釋放規(guī)律：

鍋蓋狀態(tài)與壓力作用的相互關(guān)系最小抵抗線與結(jié)構(gòu)面斜交情況：爆破量可能會增或減，拋擲偏左，漏斗左大右小爆破量可能會增或減，拋擲偏右，漏斗左小右大結(jié)構(gòu)面與最小抵抗線平行情況：爆破量較小，漏斗較小，拋擲較遠(yuǎn)，甚至?xí)l(fā)生沖炮爆破量較小，漏斗較小，拋擲較遠(yuǎn)，甚至?xí)l(fā)生沖炮結(jié)構(gòu)面與最小抵抗線垂直情況：爆能利用率較好，爆破方量較大，漏斗增大，拋擲較近最小抵抗線為X節(jié)理鈍角等分線時(shí)，爆破漏斗和爆破方量較大，拋擲較散，但較近最小抵抗線為X節(jié)理銳角等分線時(shí)，爆破漏斗和爆破方量較小，拋