《控制爆破技术》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,控制爆破技术,工程技术学院土木工程教研室,第一章绪论,第一节控制爆破的发展简况,一、初期,二次大战后，日、德等国为拆除战争遗留的废弃建筑物和构筑物。采用了了一些属于控制爆破的技术措施。,二、中期,六十年代，美、日、瑞典、丹麦等国已将控制爆破应用于城市建筑物、桥墩、基础的拆除、隧道的开挖和公路的改建等工程中。,三、成熟期,七十年代，控制爆破在破碎机理、所用能源、施工技术与实际应用等方面都有很大程度的发展。,近年来，控制爆破应用范围越来越大，它已被应用到拆除超级高大建筑物和结构复杂的构筑物、开挖隧道、清除近岸礁石百吨级以上地定向抛掷爆破、抢救地震后的受难人员等方面。,我国在控制爆破的研究和施工方面，居世界先进国家之列。,早在抗战时期，利用已控爆技术炸毁敌方工事；,解放后，,1973,年，北京铁路局采用拆除了旧北京饭店,2200m,2,的钢筋混凝土结构的地下室，保证了周围建筑物交通和人员的安全；,1976,年，解放军工程兵工程学院运用控爆技术拆除了天安门广场两侧总面积达,1.2,万,m,2,的三座大楼；八十年代第一个春天，我国将控爆技术应用到疾病治疗,-,爆破拆除膀胱石,第二节 控制爆破的定义和要求,一种看法是，城市爆破或拆除爆破；,另一看法是，光面爆破、预裂爆破也称为控爆；,控爆和常规爆破区别：,常规爆破一般不考虑爆破方向、范围、空气冲击波和飞石等危害等，而控爆则不然。,定义：根据工程要求和爆破环境、规模、对象等具体条件，通过精心设计，采用各种施工与防护等技术措施，严格地控制爆炸能的释放过程和介质的破碎过程，既要达到预期的爆破破碎效果，又要将爆破范围、方向以及爆破地震波、空气冲击波、噪音和破碎无飞散等的危害控制在规定的限度之内，这种对爆破效果和爆破危害进行双重控制的爆破，称为控制爆破。,对控制爆破的要求：,破碎程度的要求：“碎而不抛”或“碎而不散”甚至“宁裂勿飞”；,破坏范围：必须严格控制破坏范围与设计尺寸相符，其误差不得超过设计规定值；,抛掷或塌倒方向：必须严格符合预先指定方向；,爆破危害：必须将爆破地震、空气冲击波、噪音和飞石的危害作用严格控制在允许范围之内。,第三节 控制爆破的基本类型,一、三定控制爆破：定向、定距和定量的控爆，常用于定向爆破筑坝；,二、四减控制爆破：减少爆破地震、空气冲击波、飞石和噪音的控制爆破；最终目的：四无爆破。,三、成型控制爆破：爆破后被爆介质形成一定的几何形状和尺寸的控制爆破，饰面石材和宝石开采；,四、光稳控制爆破：爆破后原岩体的切割面具有一定的平整度以及能保持原岩本身稳定性的控制爆破，露天矿边坡、路堑、隧道等光面爆破；,五、拆除控制爆破,1、大型块体的切割爆破 ：桥梁、墩台、码头船坞、桩基；,2、钢筋混凝土框架结构的拆除；,3、建筑物、构筑的拆除：楼房、烟筒、水塔。,4、金属结构物拆除：桥梁、船舶、钢柱等,5、高温凝结物拆除：炼钢炉；,6、地坪拆除：混凝土路面、地坪、飞机跑道；,7、其他工程的拆除爆破。,六、联合控制爆破：成型控爆、光面爆破属于改善爆破质量方面的控爆；而减震、减冲、减飞和减音控爆则属于减小爆破危害方面的控爆；而实际爆破工程中，很多均需要二者的结合。,七、特殊控制爆破,1、抛松控制爆破,2、高温控制爆破破,3、水下岩塞控制爆破,4、医疗控制爆破：爆破拆除膀胱结石,5、急救控制爆破：紧急情况下救生筏打开、地震救灾等；,6、疏松控制爆破：管道、河道疏松等。,第二章 控制爆破基本原理,第一节 等能原理,定义：使介质只产生一定宽度的裂缝或原地松动破碎，而无剩余的能量造成危害。-等能原理。,单位爆炸能A可用下式计算：,A=Q,v,(1-T,2,/T,1,) J/kg,式中：Q,v,-单位炸药爆热，j/kg;,T,1,-爆炸反应终了瞬间爆炸气体的温度；,T,2,-爆炸气体膨胀后的温度。,如果设介质裂纹表面能为,，,则裂纹扩展单位面积所需能量,2 ,，若介质破坏后形成的裂纹表面积为,F,则需的能量总和为：,2F ,。,等能原理可用下式表示：,Q.Q,v,（1-T,2,/T,1,)=2,F,式中：,Q,-炮孔装药量， kg;,-爆炸能量利用系数。,第二节 微分原理,控制爆破的微分原理是将爆炸某一目标所需的总药量进行分散化与微量化处理的原理，即,“多打眼，少装药”；换言之，它是将总装药量“化整为零”合理地微量地装在分散的炮孔中。,微分原理广泛用于市区内的建筑物的控爆拆除，天安门广场两侧，总建筑面积达1.2万米,2,的三座钢筋混凝土大楼的控爆拆除，就是运用微分原理的一个典范实力。将重达439kg的总炸药量分散地装在8999个炮孔中，平均每孔装药量为48.8g，有效地控制了爆破的危害作用。,第三节 失稳原理,运用控爆技术将承重结构的某些关键部位爆松，使之失去承载能力，同时破坏结构刚度，建筑物或结构物在整体失去稳定性的情况下，在其自重作用下原地坍塌或定向倾倒，这一原理成为失稳原理。,根据上述失稳原理，设计和施工时应当遵循下述几点原则：,1、钢筋混凝凝土整体框架结构的控爆拆除方式可分为：,原地坍塌,折叠坍塌（倾倒）,定向倒塌,其共同特点是：均须形成相当数量的铰支和倾覆力矩。,铰支是结构的支撑立柱某一部位受到爆破，从而失去其支撑能力所形成的。,对于素混凝土立柱，一般只需对立柱的某一部位进行爆破，使之失去承载能力，立柱在自重作用下下移，造成偏心失稳，就能形成铰支。,对于钢筋混凝土立柱，则需对立柱某一部位的混凝土进行爆破，使钢筋出露，钢筋在结构自重作用下失稳或发生塑性变形，失去承载能力，才能形成铰支。,铰支的形成取决于钢筋的出露长度及立柱内钢筋的布置形式。,立柱内的钢筋一般分为孤立和整体布置两种形式,对于孤立布置的钢筋，单根立钢筋受压失稳的条件是：,P,4,10,-4,2,EJ,/L,2,式中：,P-,钢筋所受的垂直压力，,N;,E-,弹性模量，,N/m,2,；,J-,截面惯性矩，,cm,4,;,L-,立钢筋的暴露长度，,cm,。,钢筋所受的压力可根据立柱的承载情况来估算，所以，立钢筋的暴露长度为：,L,2,10,-2,(,EJ,/P),1/2,对于整体式布置的钢筋，即使钢筋暴露较长，也很难造成偏心失稳，因此，往往只能依靠自重作用，使钢筋内应力达到屈服极限，产生塑性流动以致失稳形成铰支。,为了形成倾覆力矩，宜选用容易形成铰支的部位作为优先突破点，而把整体式钢筋布置的立柱部位作为延续的铰支形成点。,实践得知，结构的重力倾覆力矩可以从下述的方法中获得：,在控爆倾倒方向上各立柱的破坏高度不同来形成倾覆力矩；,p,h,1,h,2,h,3,h,4,p,承重立柱至的破坏高度依次取:,h,4,h,3, h,2, h,1,在各立柱与顶板连接处，均应适当地将混凝土炸松形成铰支，同时起爆所有立柱。,运用毫秒延时起爆技术，使各个立柱按照严格的毫秒延时间隔依序起爆来产生倾覆力矩。,1,1,1,1,2,2,2,2,h,3,4,5,6,将承重立柱的不同破坏高度与毫秒延时起爆相结合，可以实现建筑或构筑物整体的原地坍塌、定向倾倒、折叠倾倒等多种拆除形式。,p,1,1,1,1,3,2,2,3,2,2,3,3,h,1,h,2,原地倾倒,2、必须对整体框架承重立柱的一定高度的混凝土加以充分破碎，造成在自重作用下偏心失稳。,被控爆破碎的混凝土将脱离钢骨架，当该骨架顶部承受的静压荷载超过其抗压强度极限或达到失稳临界荷载时，立柱便失稳下塌。满足此条件的立柱底部破碎高度成为最小破碎高度h,min,。,承重立柱控爆破碎高度h还应满足框架倾倒瞬间有一定的触地冲量，以保证框架的断裂和解体。,钢筋混凝土框架结构承重立柱破坏高度h为：,h=k(B+h,min,) 米,式中：B-承重立柱截面的最大边长；,k-与框架结构坚固程度和爆破条件有关的系数，k=1.01.5;,h,min,-承重立柱底部最小破碎高度，米。,h,min,的计算方法如下：,欲计算h,min,，必须首先判别钢筋在建筑物自重作用下属于哪一种类型的压杆，然后在应用相应公式进行计算。根据受压干件的柔度值（或称细长比）,，将压杆分为三类型：,小柔度杆、,中柔度杆、,大柔度杆。,柔度计算：,=,h,min,/i,式中：,-长度系数，立柱炸出的钢筋，可看作一端固定，一段自由，则=2,i-截面惯性半径， i=d/4;,=8,h,min,/d,对于一般的碳素钢来讲，当,60时为小柔度杆-粗短杆；60,100时为中柔度杆-中长杆；,100时为大柔度杆-细长杆。,下面分三种情况进行计算：,1,）、首先进行压缩强度校核，若实际作用于每根立筋上的压力荷载,p/n(n立筋数）大于立筋容许的屈服极限（许用应力）,p,时，钢筋必然发生压缩破坏，从而导致结构失稳，即：,p/n,p,.F,F单根立筋截面积。,这种情况属于粗短杆的压缩破坏，一般比较少见，如果出现这种情况，就不存在临界炸毁高度的问题。,2）,当p/n,p,.F时，为简化计算，单根主筋可视为一段自由，一端固定的压杆。此时钢筋属细长杆受压状态，要计算其失稳长度许用欧拉公式计算临界荷载;,=8,h,min,/d、,100，即h,min,12.5d,。若先取,=100,即取,h,min,=12.5d，代入A式可得,若p/n,p,m,则承重立柱必然失稳，此时最小破坏高度取：h,min,=12.5d。,若p/n,p,m,时，可由A式反求h,min,，并令p/n=,p,m,得：,h,min,=,/2.（EJn/p),1/2,上式中,J,为截面惯性矩，,J= d,4,/64,3）、对于中柔度的压杆，可应用雅兴斯基公式来计算临界应力：,m,=a-b,-C,对于普通钢，上式的适用范围为,60,100,，式中,a,和,b,是与材料有关的常数，如,A3,钢,a=304MPa,b=1.12MPa,；优质钢,a=460MPa,b=2.57MPa,等。,若取,=60,则,h,min,=7.5d (,=8h,min,/d),代入,C,式算出临界应力,m,。,当实际作用于每根主筋上的荷载,p,/n,m,F,时，则立柱必然失稳，此时取：,h,min,=7.5d,若,p/n,m,F,时，可令,p/n =,m,F,，将其代入,C,式反求：,h,min,=d(a-p/nF)/8b,立柱形成铰支部位的控爆破碎高度：,hj=(1.01.5)B 米。,3、对于钢筋混凝土框架，为确保失稳，须将框架结构的刚度加以部分破坏或全部破坏。反妨碍倾倒的一切梁、柱、板、箍等，必须在主爆之前，预先切除。,第四节 缓冲原理,在优选适合控爆的爆破能源以及装药结构等的基础上，缓和爆轰波的波峰值压力对介质的冲击作用，使爆破能量得到合理地分配与利用，这就称为缓冲原理。,缓冲原理的实质：就是通过某些手段，延长爆破压力的作用时间，从而降低炮孔中的压力。,缓冲比f: 设爆炸生成的初始压力为p,b,，经缓冲后作用于孔壁的压力为p,f,，则称p,b,与p,f,之比值为缓冲比。即：f=p,b,/p,f,式中：p,f,可根据对破碎介质的破碎程度的要求而定。,缓冲爆破的方法：不耦合装药。,一、环状间隙充满空气,爆炸生成物的初始压力：,p,b,=12.5,D,e,2,N/,式中：,-炸药密度，kg/,cm,3,;,D,e,-炸药爆速，cm/s.,设爆炸生成物的最终压力为p0，则根据爆炸生成物的压力与体积的关系，可将爆炸生成物的初始压力、最终压力、炮孔直径及药卷直径写成如下关系式：,式中：D-炮孔直径，cm;d-药卷直径，cm；,k,e,- 不耦合系数；,p,k,-爆炸生成物的临界压力，p,k,210,8,N/,作用于孔壁上的压力：,p,f,=kp,0,式中：k-由空气向岩石传递能量时的损失系数。,p,0,=p,b,/f.k,要求缓冲后的炮孔压力达到使炮孔周围裂纹得以扩展的最小压力应为岩石介质的抗拉强度,b,值的,18,倍，即：,p,f,=18,b,此时，f=p,b,/p,f,=0.69,De,2,/,b,所以，,二、环状间隙有充填物,爆炸生成物的初始压力仍按前面方法进行计算。,爆轰压力充填物炮孔壁岩石中，有两次损失，压力显著下降（即缓冲作用），因此，作用于孔壁介质的压力：,p,f,=p,b,k,1,k,2,(d/D),2,-c,式中：k,1,-爆炸能从炸药传递到充填物时的损失数；,k,1,=2/(1+,c/,1,c,1,),k,2,-爆炸能由充填物向岩石传递时的损失数。,k,2,=2 /(1+,1,c,1,/,2,c,2,),其中：,、,1,、,2,为炸药、充填物和岩石的密度。c、c,1、,c,2,为炸药、充填物和岩石内的从波传播速度。,引入缓冲比f,则,k,e,=(fk,1,k,2,),1/2,将,f=p,b,/p,f,=0.69,De,2,/,b,代入此式为：,第五节 防护原理,通过采用行之有效的技术措施，对已受到控制的爆破危害再加以防护，这称之为防护原理。,一、爆破地震及振动速度,1、爆破地震与自然地震的比较,（1）、爆破地震的振动频率较高,爆破：一般为1030HZ,岩石中高于土壤，小药量高于大药量，,自然地震属于低频率振动，一般为25HZ，与普通建筑物的自振频率接近。,（2）、爆破地震的持续时间短，约0.12秒（炸药量小和距离近时，持续时间0.5秒），自然地震的持续时间一般为1040秒。,（3）、,爆破地震的振幅大，但随着与爆破中心的距离增加而迅速衰减，故对周围的影响范围小；自然地震的振幅虽然小些，但衰减慢，破坏能力大，所影响的范围也大。,（4）、爆破地震的震源大小、影响范围和危害程度等，可通过一定技术措施予以控制；自然地震则不以人们的意志而改变的。,2、爆破振动速度与允许标准,（1）、爆破振速的计算公式,萨道夫斯基经验公式,式中：v-介质质点振动速度；cm/s;,Q-炸药量，齐发爆破时取总药量，微差爆破时取最大单响药量；,R-爆源中心到被保护物的距离，m；,k-与介质性质、爆破方式等因素有关的系数，在岩石中k=30180，岩石越坚硬，取值越小；土壤中k=100200；,-与传播途径和地质地形等因素有关的系数，近距离一般取1.52.3,远距离取1.01.5.,兰基福尔斯经验公式,式中：v、Q、R的意义同前，但振速的单位为：mm/s;,k的取值对坚硬岩石约为400。,美国矿务局经验公式,v、Q、R、K、,的意义同前。,日本常用的经验公式,v、Q、R的意义同前，C-与爆破条件有关的系数，露天爆破为100，隧道爆破为300。,上述四个经验公式中，国内外常用的是萨道夫斯基公式，所用药量较少时，兰基福尔斯公式较符合实际情况。,（2）、允许振速的标准,爆破形成的地震波在传播过程中引起介质质点的振动，可用速度、加速度或位移来表示。目前国内外普遍采用振动速度来反映地震的强度。,爆破地震强度大，质点振动速就高，超过某一值时，建筑物便发生破坏。（其值可参考规范）,3、爆破地震的某些规律,建筑物位置：,低于爆源处的建筑物、构筑物的抗震性能比高于爆源处的建筑物、构筑物要强得多；突出的山包、陡坎或绝壁上的建筑物比之平地上的易破坏。,建筑物类型：,低矮建筑物、构筑物的抗震性能比高大、细长建筑物（如烟囱、水塔、电视塔）、构筑物要强。,地形条件：,深沟、凹坑、河流、渠道、断层、破碎带等有显著的隔震、减震作用。预裂缝有较大的降震效果。,爆破类型：,爆破地震的强度随着爆破作用指数n制的增大而减弱，实测得出，n=1.5的抛掷爆破与n=0.81的松动爆破相比，振速平均降低了422%；在抛掷爆破和台阶爆破中，最小抵抗线方向的地震强度最小，反方向的最大，侧向居中。,分散装药,在总装药量相等的条件下，分散装在一排炮孔内比集中装在一个药室内的爆破振速小；沿炮孔中心连线方向比垂直于该连线的方向的爆破振速小。,微差起爆,毫秒间隔微差起爆，对降震有明显效果。,二、爆炸冲击波及噪音,1、,空气冲击波,药包在地面爆炸时，为避免空气冲击波的危害，人员距爆源的最小安全距离为：,R,k,=K(Q),1/3,式中：Q-裸露爆炸的炸药重量，kg;,k-系数，人员在掩体内取5，无掩体取30 。,2、水中冲击波,在水下进行爆破时，人员、船舶及其他保护对象距爆点的安全距离为：,R=K,s,(Q),1/3,式中：K,s,-系数，与保护对象性质及装药条件有关。,通过测试得出，在水下爆破时，距爆源R米处的水中冲击波压力为：,p=5.310,7,(Q,1/3,),1.15,N/,3、爆破噪音,实践证明，在露天进行工程爆破时，在爆源近区形成空气冲击波，远区形成声波，即爆破噪音。,通常，当冲击波压力在180分贝以下时，即可认为它是声压。,人耳能感觉到的频率范围是202000赫兹，声压级为0120分贝。,人们正常能够听到的最小声压，即听阈（yu) 声压的数值为210,-5,N/,而刚刚使人而感到疼痛的痛阈声压为20N/。,爆破噪音的声压级为：,式中：p,0,-基准声压，p,0,= 210,-5,N/；,p-测点声压N/。,三、爆破产生的飞石,1、个别飞石距离R,f,的经验公式（露天爆破）,R,f,=20k,f,n,2,w,式中：n-爆破作用指数；,w-最小抵抗线，m；,k,f,-系数，一般取1.11.5;,2、中深孔爆破飞石经验公式,R,f,=18d(m),式中：d-深孔直径（cm）,该式适于炸药单耗大于0.5kg/m,3,的情形。,四、射频电源和高压电,射频电能在电雷管起爆网路中产生感应电流，当其超过某一数值时，将引起电爆网路的早爆和误爆事故。,目前，常见的射频电源有：广播电台、电视台、中继台、无线电通讯台和转播台等。,在射频电、高压电、静电、杂散电流区进行爆破时，必须严格遵守全国爆破安全规程。在上述地区爆破，尽量使用非电起爆。,第三章 控制爆破的设施与防护,第一节爆破器材,一、工业炸药,1、塑性和粘性炸药,塑性炸药是在一定温度范围内，具有可塑性的混合炸药。塑性炸药可任意成型或压制成不同形状的药柱、药块、药饼、药条等。其感度低，耐冲击，抗水，因而使用方便、安全，能够适应孔爆对象的形状而贴附在被爆物表面，提高控爆效果。,2、挠性炸药,挠性炸药是一种新型的高分子粘性炸药，他在一定温度内保持有曲挠性、自持性和弹性。挠性炸药可用于以下几方面：,水下切割（聚能）,控爆强化金属（淬火）,爆炸成型于爆炸焊接,控爆合成金刚石,侦察和特工用途,3、耐热炸药,耐热温度可达303306，主要应用于油田、气田、地下资源开发以及钢炉控爆。,二、静爆剂,静爆剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料，配上其他有机、无机添加剂而制成的粉状物体。静爆剂的主要膨胀源为氧化钙。可用于城市控爆,三、控制爆破的起爆器材,1、控爆起爆方法,火雷管起爆法,电雷管起爆法,导爆索起爆法,导爆管起爆法,加强起爆法（双套独立的电雷管起爆或导爆索起爆）,2、遥控起爆法,电磁波遥控起爆,超声波遥控起爆,第二节 孔位和爆破参数,一、孔位的确定,正确确定炮孔位置是保证控制爆破达到预期效果的重要因素之一。,1、梁、柱的孔位,当爆破梁时，一般采用垂直炮孔。在受条件限制时，可采用水平炮孔。,炮孔可沿梁的全长呈单排或双排均匀布置；局部切断时，炮孔可呈梅花形布置。,为使梁柱爆后分离，梁柱结合部的炮孔应适当加密。,当爆破立柱时，多用水平孔。需局部破坏时，可在柱底部布置35个孔，并一同段起爆为好。,2、承重墙的孔位,当爆破承重墙时，通常采用水平空，距地面0.5米以上布孔。,外墙的炮孔可布置窗与窗、门与窗中间和墙底层四角的墙壁上，24排交错布置。,墙壁爆裂空高度应大于墙厚的1.5倍。,3、基础、桥墩、桥台和路面的孔位,当爆破基础、桥墩、桥台和路面时，一般采用垂直孔。根据被爆体积大小，可选用单排孔或多排孔。多排孔可布置成方格形或梅花形。,如果要求部分爆除，部分保留，而且爆裂面（切割面）要求平整，则各炮孔应相互平行，爆裂面两端应增布12个导向炮孔。,4、烟囱、水塔的孔位,当爆破烟囱、水塔等高建筑物时，可采用水平孔。,当要求定向倾倒时，在倒向一侧应设计爆裂口， 布孔范围应不小于其周长的2/3；,当需要原地倒塌时，则设计水平爆裂口，沿全圆周均匀布孔。,切口高度应大于壁厚的1.5倍，布孔时，可错列第布置35排炮孔。,内隔墙应布孔，并应保证有一定的炸高，以免对倾倒发生影响。,二、爆破参数的确定,正确地决定控爆孔网参数是达到预期控制目的的重要环节，在拆除控爆工程中，孔网主要参数包括:,最小抵抗线W；,炮孔深度l；,孔距a与排距b。,1、最小抵抗线W,当爆破小截面梁、柱或墙时，最小抵抗线为：,w=B/2,式中：B-梁、柱爆破断面中最小的边长或墙厚，米。,当爆破大块体的混凝土类的结构物和采用人工清渣时，最小抵抗线一般按下列范围选取：,砂浆砌块石：w=0.50.75m,混凝土：w=0.40.6m,钢筋混凝土： w=0.30.5m,2、炮孔深度,在拆除爆破工程中，孔身应根据被爆体的形状、尺寸、材质和钻孔条件等因素来决定。从有利于控制飞石、噪音和提高爆破质量来看，炮孔宜深些，但为便于装药与填塞，孔身不宜超过2.53.5m.,当要求整体破碎时，对于基础、桥墩、 桥台等构筑物，孔身可参考下式：,l=k,l,. H,式中：H-爆破破高度或厚度，米；,k,l,-边界条件系数，见下表,边界条件系数,序号,边界条件,k,l,1,被爆体底部有自由面或断裂层,0.60.75,2,设计爆裂面在施工接缝上,0.70.85,3,设计爆裂面在变截面的交界处,0.850.95,4,设计爆裂面在强度均匀的等截面中,0.951.0,当要求爆裂面以下的保留部分不受损伤时，孔深可按下式计算：,l=H-(0.20.4)W,H,l,W,W,a,a,a,a,设计破裂面,保留部分,对于只有一个自由面的墙（挡土墙、地下室外墙），孔深应为墙厚的3/4。,对于梁、柱和两个自由面以上的墙，孔深应使装药中心到邻近各自由面方向的距离大致相同。,3、孔距,孔距系指一排炮孔中，孔与孔之间的距离，它决定着破碎程度及破裂面的平整度。可参考下式：,a=k,a,.w,式中：k,a,-孔距系数，混凝土构筑物取1.01.5;钢筋混凝土构筑物取0.71.0;钢筋混土梁、柱取1.52.5.,4、排距,b=k,b,.a,式中：k,b,-排距系数，多排齐发爆破时，k,b,=0.751.0;多排毫秒微差起爆时，k,b,=1.01.15。,拆除控制爆破一次起爆的排数通常为：23排。,第三节炸药量的计算,准确计算炸药量是保证控爆达到预期爆破效果的决定性因素之一。,影响炸药量的因素主要有：,爆破类型,被爆体材质,爆破器材,自由面数目及爆破方法,在拆除控爆中，采用2#岩石炸药，炮孔直径为3842mm，则在被爆体爆后呈原地松动状态前提下，装药量计算可分三步进行：,求某项工程爆破最大允许最大炸药量，以此来限制每次起爆的炸药量；,根据公式计算每次爆破所需炸药量；,通过小范围试爆对计算值进行校核和调整。,一、一次齐爆的最大炸药量,一次,齐爆,的炸药量或,微差,、,秒差,起爆时最大一段炸药量是控制爆破危害的主要参数，其计算步骤如下：,1、详细了解爆破地点附近的各种建筑物，构筑物或设施的分布状况；鉴定其抗自然地震烈度能力，作为设计爆破震动强度允许值。,2、按核定的抗震烈度，在相应手册或参考文献查出该建筑物、构筑物、设施所在地面质点的最小允许振动速度值。见下表,抗震烈度与地面质点振动速度表,建筑物的抗震烈度,5,6,7,地面质点允许振速cm/s,23,35,58,3、根据最大允许振速，按下式可求出一次齐爆时的最大允许炸药量：,Q=R,3,(V/K),3/,kg,式中：R-由爆源中心到被保护物的距离，m;,V-建筑物所在地面质点的允许振速，cm/s；,k-与介质相关的系数；土壤可取150200；,软岩可取120180；中硬岩可取80120；坚硬岩可取3080。,-衰减指数，一般可取1.51.75。,二、单孔炸药量的计算,1、被爆体类型,在拆除爆破中，常见的被爆体类型如下：,被爆体类型,w,w,w,w,w,w,w,H,H,H,H,H,l,l,l,l,l,l,、基本型,、呈阶梯式 （底部剪切力增大）,、底部有薄弱面,、在侧向增加一个自由面,、比又增加一个自由面,L,2、计算公式,单孔装药量可按下式计算：,Q=K.l,K=K,e,.K,t,.K,z,.K,p,式中：Q-单孔装药量，g；,l-孔深，cm；,K,e,-材质系数；见表1,K,t,-结构特征系数；见表2,K,z,-自由面系数；见表3,K,p,-破碎程度系数。见表4,表1被爆体材质系数,表2结构特征系数,混凝土,钢筋混凝土,砌石,岩石,质差,质优,筋稀,粗密,有空隙,密实,软岩,中硬,硬岩,0.750.95,1.0,1.1 1.4,1.52.0,0.81.2,0.70.8,0.951.05,1.11.4,1.51.8,被爆体类型,（W/m）,L/W1,L/W,1,0.10.5,0.61.0,k,t,0.751.1,0.81.0,1.01.2,0.71.0,0.81.2,1.21.5,0.91.1,表3自由面系数,表4破碎程度系数,自由面数,被爆体类型,1,1.051.20,1.051.20,1.051.20,/,/,2,1.00,1.00,1.00,/,1.051.15,3,0.80.9,0.850.90,0.800.90,1.0,1.0,4,0.700.80,0.750.80,0.700.80,0.850.90,0.850.90,破碎程度,材质,松动裂缝,张开裂缝,粉碎裂缝,破碎抛掷,混凝土,0.60.8,0.81.2,1.21.6,1.62.2,钢筋混凝土,0.81.1,1.11.5,1.52.0,2.02.5,砌石,0.60.8,0.81.3,1.31.7,1.72.3,岩石,0.81.0,1.01.4,1.41.8,1.82.4,三、校核与试爆,在计算炸药量时，由于所用经验公式带有一定的局限性，因此，一般还需通过表5所列出的实际炸药单耗q,0,只来校核和调整炸药量。,在拆除旧建筑物、构筑物或基础时，对被爆体的材质以及布筋情况等，往往不十分了解，因此，经实际资料校核过的炸药量，还应通过12次小范围的试爆来确定药量。从确保安全出发，应按照“爆撬结合、宁裂勿飞”的原则。,表5控制爆破实际炸药单耗q,0,值,爆破条件,材质,自由面数目（个）,不同破碎程度用q,0,值（g/m,3,）,松动裂缝,张开裂缝,粉碎裂缝,破碎裂缝,混凝土,质优,12,150180,200240,260280,300350,质差,12,120150,160200,220250,280300,钢筋混凝土,布筋粗密,12,200250,280320,360400,400450,布筋少或小截面构建,12,或34,150180,220260,280320,320380,浆砌砖、石,密实,23,120150,160200,220250,300320,有空隙,23,150180,200240,260280,320350,岩石,坚硬,12,180200,200250,300350,400450,中硬,12,160180,180220,250300,350400,软岩,12,140160,160200,200250,300350,注,（,1）上表用2# 岩石炸药的值，如改用其他炸药，则应乘以换算系数e e=（12/h+320/,）,/2式中：h-所用炸药的猛度，mm； -所用炸药的爆力，cm,3,；,（2）、自由面数目增加或减少一个，表内值相应减少或增加1218%；,（3）、炮孔中装有导爆索时，可按20g/m折算成2#岩石炸药；,（4）、爆破量,12m,3,或结构形式特殊时，表内炸药量单耗可增减2040%。,第四节 装药结构,控制爆破的装药结构基本上可分为密实装药和空隙装药两种。当孔较深时，通常采用分段装药。,密实装药和空隙装药以空隙比,值的大小来区分。径向空隙比也称不耦合系数，即孔径,d,孔,与药径,d,药,之比。即,r,=d,孔,/d,药,当,r,1.21.4，则称为密实装药。,当,r,1.4，称为空隙装药。,在空隙分段装药时，体积空隙比,t,可按下式计算：,t,=U,孔,/U,药,式中： U,孔,-由孔底至最上一段炸药顶端处的炮孔体积（含径向空隙、两端炸药间的空隙及炸药空心部分的体积）；,U,药,-各分段炸药体积之和。,当,t,1.82.0时，称为密实装药。,t,2.0,称为空隙装药。,一、密实装药,密实集中装药的炸药集中装于孔底，炸药与孔壁保持紧密接触。此法操作简便，易于掌握，常用于松动爆破。用于要求破碎后被爆介质的碎块散离原位的爆破，效果较好。,当孔深超过最小抵抗线的1.52倍时，可采用密实分段装药，以使爆破块度均匀。在炸药量相同条件下，密实分段装药比密实集中装药的爆破振动小，但装药、联线和充填炮泥的作业时间较长。,分段个数可根据孔深和最小抵抗线而定，一般不超过三段，每段炸药量最少应大于810g。,相邻两段装药的中心距离可按照,(0.81.2)w而定。,各分段的炸药量分配可参考下表,各分段的炸药量分配表,孔深范围,分段数,分配百分比,上层,中层,下层,l（1.52)w,1,/,/,100,L=(23)w,2,40,/,60,l3w,3,30,30,40,注,(,1)、孔深小于2025cm时，不分段装药,（2）、分四段装药时，药量可等量分配。,二、空隙装药,空隙装药是运用控制爆破的缓冲原理而设计的一种装药结构。空隙装药能够减小炸药在爆炸瞬间产生的冲击波初始压力，使它在相应的空隙内得到缓冲，从而减少了用于被爆介质粉碎圈的能量损失，延长了应力波动作用时间，改善了爆破效果。,空隙装药多用于光面爆破、预裂爆破、切割爆破。,第五节 优选微差时间,对分散的微量装药炮孔实施分批毫秒微差起爆，是有效控制由爆破产生的各种危害的有效措施。,一、微差爆破的基本特点,显著降低爆破地震强度；,降低炸药单耗,；,提高介质的破碎质量；,二、合理的微差间隔时间,原则：前排炮孔起爆后，前排岩体已脱离原岩，应力场尚未消失，此时后排起爆。可参照下列经验公式：,1,、长沙矿冶研究院的合理,T,值公式：,T=,（,k,1,+k,2,)Q,1/3,+L/v ms,式中：k,1,-正波历时系数，k,1,=1.251.8；,k,2,-负波历时系数，k,2,=9(,D/,j,c,j,)-0.18,Q-炸药质量，kg；,L-碎块脱离原体的距离，计算时取L=0.01m；,v-碎块运动的平均速度，由实验得出v=47m/s；,2、露天台阶爆破的T值公式：,T=k.w ms,k-与介质性质有关的系数，一般坚硬岩可取23，软岩取46；,w-最小抵抗线，m。,3、拆除控制爆破的合理T值,参考下表,不同材质的合微差间隔时间T（ms),4、国外常用的合理T值计算公式：,T=510,-4,Q,1/2,+a/c,j,ms,T=（3040).(a/f),1/3,ms,式中：Q、c,j,的意义同前；,a-孔距；,f-岩石坚固性系数。,混凝土,钢筋混凝土,砌石,岩石,质差,质优,筋稀,筋粗密,有空隙,密实,软、韧,中硬,硬、脆,4050,3040,2535,1525,3545,2535,3050,2540,1525,三、微差起爆方法,1、毫秒延发电雷管,采用毫秒延发电雷管来实现电爆网路的微差起爆是最简便的一种方法，国产此类型雷管共有5个系列，应用最多者是20段毫秒延发电雷管。,2、非电毫秒延发导爆管,在有静电、射频电、雷电及杂散电流的危险地区进行控制爆破时，可采用塑料导爆管起爆。目前国产有30段非电毫秒延发雷管。,3、微差起爆装置,第六节有效防护,对爆破产生的危害采取有效的防护措施，是达到控制爆破预期目的的一个极其重要的方面。尽管在炮位选择、炸药量计算及爆破参数确定时作了充分的考虑，但为确保控制爆破的安全，采取各项行之有效的防护措施是非常必要的。,一、减震措施,1、限制一次最大起爆药量；,2、加大装药的分散程度；,3、采用毫秒微差起爆；,4、优选抵抗线的方向；,实践证明：在最小抵抗线方向上，爆破震动强度最小，反向最大，侧向居中；,5、开挖防震沟,二、防冲击波措施,1、防波堤,防波堤可用砂袋、土袋或水袋构筑。,2、阻波墙,可采用密集木桩排（直径1225cm）或木垛构筑。,3、防冲屏,可采用木、竹、草席的轻型材料构筑，迎向爆源侧的屏面应有6070的斜度。,4、消波药包,5、疏波通道,6、起泡帷幕防护（水下）,三、防飞石的措施,防止飞石的主要措施是覆盖与遮挡，用于覆盖喝着当地材料应具有较高的强度、弹性和韧性，不易折断。比较有效的方法是三层覆盖。,第一层：草席、草垫、荆笆或草袋，干湿均可；,第二层:胶管帘，用旧胶管编成。,第三层：帆布，其尺寸应稍大些，并用铁丝或绳索拉紧和固定。,四、防噪音措施,少裸露，尽埋置。,第四章 水压控制爆破,第一节 概述,所谓水压控制爆破，就是将容器式的坞工（砌砖、砌石、混凝土、钢筋混凝土等）结构物或金属结构物注满水，起爆自由悬挂在水中的炸药，利用爆炸产生的水压来破碎结构物的一种控爆技术。,根据我国的水压控制爆破实践，基本上可将水压控制爆破分成两类：,开口式：水柱上冲高度达，周壁破碎效果较差；,封闭式：水柱上冲高度小，周壁破碎效果较好，碎块飞散也可控制在很小的范围之内。,同钻孔爆破比较，水压控制爆破具有以下优点：,不需钻孔；,药包个数很少，起爆网路简单；,爆炸能量的传递效率高，有利于破碎介质，因而炸药单耗低；,安全性好，爆破地震、碎块飞散等危害作用范围小；,显著降低爆破粉尘和有毒气体。,缺点：,对药包及起爆器材的防水要求高；,对有孔洞或门窗的容积大的结构物，注水时间长，堵水作业较困难。,第二节 药包位置的确定,一、容积与药包数量,根据水压控爆的实际资料统计，就结构物的容积而言，被爆体可分为以下四个等级：,1、小容积被爆体,它是指容积小于1m,3,的被爆体，它所用的药量很小（一般为0.30.5kg），多采用密封式水压控爆。,2、中容积被爆体,它是指容积在125m,3,的被爆体，由于容积不大，一般周壁较薄，配筋少，控爆拆除时，2#岩石炸药用量介于13kg，药包个数一般为12个。,3、大容积被爆体,它是指容积介于25100m,3,的被爆体，这种被爆体周壁,较厚，配筋粗密，2#岩石炸药用量约为38kg，药包数量一般为23个。,4、超容积被爆体,它是指容积超过100m,3,的被爆体，这种爆破炸药量较大，一般达8kg以上，药包个数超过3个。,二、药包位置与入水深度,1、内壁面载荷的分布,药包,载荷曲线,水面,p,m,水压爆破载荷分布曲线，p,m,-最大载荷,2、药包位置,对方形、圆形及筒形的容器式结构物来说，用单个药包时，可置于几何中心。,对于矩形的容器式结构物，通常根据结构尺寸布置两个药包。,当容器式结构物的高度与直径（或短边长度）之比超过1.41.6时，可沿他的垂直方向布置多层药包。,3、入水深度,药包入水深度h的合适范围，可按下式选取：,h=(0.60.7)H,s,m,式中：-注水深度，m。一般要求注满或不低于结构物净高的0.9倍。,入水深度的最小值h,min,可按下式验算：,h,min,Q,1/3,m,式中：Q-炸药重量，kg；当计算值小于40cm时，一律取40cm。,第三节 炸药量的计算,一、,考虑注水体积的经验公式,1、单药包炸药量的计算公式,Q=K.,.,e,.U,2/3,kg,式中：,-结构物壁厚，m；,e,-结构材料抗拉强度，N/m,2,，其值可参考下 表；,U-注水体积，m,3,；,k-与炸药性能和爆破方式等因素有关的系数。,混凝土标称抗压强度与抗拉强度的关系,抗压强度,r,（,10,5,N/m,2,）,75,100,150,200,250,300,400,抗拉强度,e,（,10,5,N/m,2,）,6,8,12,16,19,21,25,2、多药包炸药量的计算公式:,Q=K,e,.U,2/3,1+n+(n-2)/12,式中：n-药包个数，其他符号同前。,二、对于圆形、正方形筒体：,Q=K,B,Kc,B,2,式中：B-结构物内直径或短边长，米；,K,B,-与爆破方式和结构特征有关的系数，对于封闭式爆破，K,B,=0.7,1.0,对于开口式爆破，K,B,=0.91.2；,K,C,-与材质及环境条件有关的系数，对于混凝土K,C,=0.10.4，对于钢筋混凝土K,C,=0.51.0；,-筒壁厚度，m。,该公式适用于2#岩石炸药，,B/2,，,B1m,。,如果结构物为矩形体，则要将该公式的计算值按长宽比适当增大（用长宽比,0.851.0,计算值）。,2、考虑结构物直径及破碎程度的公式,当药包置于圆筒中心及使用密度为1.5g/cm3的TNT进行水压控爆混凝土圆筒时，炸药量为：,Q=K,j,.(K,h,.K,p,),1.5873,R,1.4126,kg.,式中：QTNT炸药量，当使用其他炸药时，应乘以折算系数；, -圆筒壁厚，cm；,K,j,-与结构材质有关的系数，参见下表1；,K,h,-厚壁圆筒修正系数，见下表2，薄壁圆筒=1.0；,K,p,-破碎程度系数，完全破碎=1822，松动破碎=47。,表1结构材质系数,混凝土标号,150,200,250,300,350,400,k,j,10,-5,1.225,1.593,1.952,0.2282,0.3045,0.3610,表2厚壁圆筒修正系数,/R,0.05,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,K,h,1.0256,1.1091,1.2333,1.3692,1.5143,1.6667,三、考虑结构物断面积的经验公式,在水压控爆时，对于容器式圬工结构物，可根据周壁断面积来计算炸药量。即,Q=K,c,.K,e,.S kg,式中：K,c,-材质系数，对于混凝土K,c,=0.20.25,对于钢筋混凝土K,c,=0.30.35,对于砖石砌体K,c,=0.180.24;,K,e,-炸药换算系数，TNTK,e,=1.0，2#岩石炸药K,e,=1.10，铵油炸药K,e,=1.15；,S-通过药包中心的水平面上的被爆体周壁断面积，m,2,。,