全国工程爆破技术人员统一培训内容(5).ppt

全国工程爆破技术人员统一培训内容全国工程爆破技术人员统一培训内容中国工程爆破协会中国工程爆破协会 编编汪旭光汪旭光 主编主编冶金工业出版社冶金工业出版社（20112011）爆爆 破破 设设 计计 与与 施施 工工（5）2021/9/271第五章第五章 爆破工程地质爆破工程地质 5.1 岩石性质及其分级岩石性质及其分级 5.2 地质构造地质构造 5.3 地质条件对爆破的影响地质条件对爆破的影响 5.4 爆破对工程地质条件的爆破对工程地质条件的 2021/9/272引言引言 地球上有三大岩类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。地球上有三大岩类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。随着地球的外力和内力地质作用，岩性可以相互转变。随着地球的外力和内力地质作用，岩性可以相互转变。各类岩石经过各类岩石经过风化、剥蚀风化、剥蚀作用而破坏，破坏产物经过作用而破坏，破坏产物经过搬运、搬运、沉积、固结沉积、固结成岩作用形成成岩作用形成沉积岩沉积岩；沉积岩受到高温熔融作用又转变为沉积岩受到高温熔融作用又转变为岩浆岩岩浆岩；岩浆岩和沉积岩都可以遭受变质作用转变成岩浆岩和沉积岩都可以遭受变质作用转变成变质岩。变质岩。2021/9/273 火成岩火成岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩外力作用外力作用变质作用变质作用变变质质作作用用熔熔融融外外力力作作用用熔熔融融图示图示 岩石的转化岩石的转化 三大类岩石不断相互转化，其演化过程各具有不同的形成三大类岩石不断相互转化，其演化过程各具有不同的形成环境和条件，而环境和条件又随地质作用的发生而变化。环境和条件，而环境和条件又随地质作用的发生而变化。因此，在地质历史中，总是某些岩石在形成，而另一些因此，在地质历史中，总是某些岩石在形成，而另一些岩石在消亡。岩石在消亡。2021/9/2745.1 岩石性质及其分级岩石性质及其分级 由于岩石是一种非均质、各向异性的介质，爆炸本身又是由于岩石是一种非均质、各向异性的介质，爆炸本身又是一个高温高压高速的变化过程，炸药对岩石破坏的整个过程一个高温高压高速的变化过程，炸药对岩石破坏的整个过程在几十微秒到几十毫秒内就完成了，因此，研究岩石爆破作在几十微秒到几十毫秒内就完成了，因此，研究岩石爆破作用机理是一项非常复杂和困难的工作。用机理是一项非常复杂和困难的工作。所以要了解所以要了解岩石的动态特性和可爆性岩石的动态特性和可爆性。2021/9/2755.1.1 岩石的物理性质岩石的物理性质 主要了解与爆破破碎有关的岩石性质主要了解与爆破破碎有关的岩石性质1、空隙度、空隙度指岩石中各空隙的总体积指岩石中各空隙的总体积V0对岩石总对岩石总 体积体积V之比。之比。空隙的存在削弱了岩石的强度。空隙的存在削弱了岩石的强度。2、密度、密度有密度（有密度（）和重力密度（）和重力密度（）之分，）之分，=M/(V-V0),=G/V；一般岩石的一般岩石的和和 越大岩石越难以破碎，抛掷爆破时越大岩石越难以破碎，抛掷爆破时需消耗较多的能量克服重力。需消耗较多的能量克服重力。2021/9/2763、波阻抗、波阻抗指岩石的密度指岩石的密度与该岩石中纵波波速与该岩石中纵波波速cp的乘积。的乘积。反应了岩石阻止波能传播的作用，通常认为炸药的波阻抗与反应了岩石阻止波能传播的作用，通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配时，爆破能量传递最多，可获得较好的岩石的波阻抗相匹配时，爆破能量传递最多，可获得较好的岩石爆破效果。岩石爆破效果。4、碎胀性、碎胀性岩石破碎后因碎片间孔隙增多而使体积增大的岩石破碎后因碎片间孔隙增多而使体积增大的性质性质，(=V1/V)。岩石爆破破碎必须有一定的碎胀空间，包括外部空间和内岩石爆破破碎必须有一定的碎胀空间，包括外部空间和内部孔隙。部孔隙。2021/9/2775.1.2 岩石爆破荷载特性岩石爆破荷载特性 即（即（）特性，或变形特性。）特性，或变形特性。爆炸荷载作用是一种动载，在岩石内引起应力、应变以波爆炸荷载作用是一种动载，在岩石内引起应力、应变以波 的形式在岩石中传播，即岩石内应力场随时间变化，呈动态应的形式在岩石中传播，即岩石内应力场随时间变化，呈动态应 力场。力场。1、加载速度不同时，岩石表现的变形性质不同，、加载速度不同时，岩石表现的变形性质不同，提高应变率，岩石将由塑性向脆性转化，弹性模量提高。提高应变率，岩石将由塑性向脆性转化，弹性模量提高。2、爆炸荷载下，应力脉冲首先形成冲击波，迅速衰减为应力、爆炸荷载下，应力脉冲首先形成冲击波，迅速衰减为应力 波。波。岩石中各点的岩石中各点的应力、变形、位移应力、变形、位移均与时间有关，为均与时间有关，为动态应动态应力场。力场。2021/9/2785.1.3 爆炸荷载下岩石的强度特性爆炸荷载下岩石的强度特性 1、同一岩石在不同受力状态下的强度、同一岩石在不同受力状态下的强度 其一般特性：其一般特性：三轴抗压三轴抗压 双轴抗压双轴抗压 单轴抗压单轴抗压 抗剪抗剪 抗拉抗拉 不同岩石的强度差异性很大，即使是同一种岩石因其内部颗粒大小、不同岩石的强度差异性很大，即使是同一种岩石因其内部颗粒大小、胶结和生成条件不同，其强度差异亦很大。胶结和生成条件不同，其强度差异亦很大。2、岩石的动态强度、岩石的动态强度 提高加载速度，岩石由弹塑性、塑性提高加载速度，岩石由弹塑性、塑性向脆性转化向脆性转化，其弹性模量增大、，其弹性模量增大、强度也随之提高。强度也随之提高。动态抗压或抗拉强度；动态抗压或抗拉强度；静态抗压或抗拉强度；静态抗压或抗拉强度；K 系数。系数。上式表明：动载作用下岩石的强度与加载速度有关。上式表明：动载作用下岩石的强度与加载速度有关。2021/9/2793、岩石的动态弹性常数、岩石的动态弹性常数 都与弹性波参数有关（波速、波阻抗）。都与弹性波参数有关（波速、波阻抗）。总之：在爆炸动荷载作用下，岩石有如下动态特点：总之：在爆炸动荷载作用下，岩石有如下动态特点：1）岩石由弹塑性、塑性向脆性转化；）岩石由弹塑性、塑性向脆性转化；2）岩石的弹性模量增大；）岩石的弹性模量增大；3）岩石的强度提高。）岩石的强度提高。2021/9/27105.1.4 岩石的可爆性及可爆性分级岩石的可爆性及可爆性分级可爆性可爆性指岩石对爆破破坏的抵抗能力或岩石爆破破坏的难指岩石对爆破破坏的抵抗能力或岩石爆破破坏的难 易程度。它是岩石自身物理力学性质、炸药和爆破易程度。它是岩石自身物理力学性质、炸药和爆破 工艺的工艺的综合反映综合反映。可爆性分级可爆性分级岩石坚固性分级：岩石坚固性分级：普氏分级，提出坚固性的概念，岩石对外力普氏分级，提出坚固性的概念，岩石对外力 的抵抗作用是趋于一致的，并将岩石分成十个级。的抵抗作用是趋于一致的，并将岩石分成十个级。用普氏系数表示用普氏系数表示 f=c/10,c 岩石静态单轴抗压强度，（岩石静态单轴抗压强度，（MPa），），f=（0.320）。）。之后其学生巴隆进行了修正。之后其学生巴隆进行了修正。f=c/30+。岩石波速和波阻抗分级法：岩石波速和波阻抗分级法：简便测定、便于计算，应用不太广。简便测定、便于计算，应用不太广。可爆性指数分级法：可爆性指数分级法：可靠性准确性好，方法复杂难推广。可靠性准确性好，方法复杂难推广。2021/9/27115.2 地质构造地质构造5.2.1 引言引言1、概念：、概念：地质构造是地壳运动的产物。原始沉积岩层在地壳地质构造是地壳运动的产物。原始沉积岩层在地壳运动引起的地应力作用下，发生变形或变位，形成褶皱和断运动引起的地应力作用下，发生变形或变位，形成褶皱和断裂等构造形迹，称为地质构造。裂等构造形迹，称为地质构造。2、类型：、类型：地质构造的表现形式是多种多样的，在一定范围内，地质构造的表现形式是多种多样的，在一定范围内，可归纳为：两种最基本形式：可归纳为：两种最基本形式：褶皱、断裂褶皱、断裂。3、研究的意义：、研究的意义：地质构造是地壳中常见的地质现象，是影响矿山生产的主要地质因地质构造是地壳中常见的地质现象，是影响矿山生产的主要地质因素，研究它的形成和分布规律，对地质构造的发生和演化历史，矿产资素，研究它的形成和分布规律，对地质构造的发生和演化历史，矿产资源的形成和分布规律，矿山建设及环境监测等具有重要的理论意义和实源的形成和分布规律，矿山建设及环境监测等具有重要的理论意义和实际意义。际意义。2021/9/27124、岩层产状、岩层产状 地质构造的形态往往是由岩层或岩石地质构造的形态往往是由岩层或岩石在空间上的位置变在空间上的位置变化化表现出来的。因此，研究地质构造必须首先确定岩层或岩表现出来的。因此，研究地质构造必须首先确定岩层或岩石的空间位置。石的空间位置。沉积岩是地壳表层分布最广的岩层，具有原生层理构造，沉积岩是地壳表层分布最广的岩层，具有原生层理构造，同一岩层一般由成分基本一致的物质组成。同一岩层一般由成分基本一致的物质组成。岩层形成之后，在地壳运动的影响下，其原始产状将程度岩层形成之后，在地壳运动的影响下，其原始产状将程度不同地发生改变，不同地发生改变，有的近于水平，有的变成倾斜，直立，甚有的近于水平，有的变成倾斜，直立，甚至倒转至倒转（如图（如图5-1）。）。2021/9/2713图图5-1 不同产状的岩层示意图（不同产状的岩层示意图（P、C、D、S地层代号）地层代号）（a）水平岩层；（）水平岩层；（b）倾斜岩层；（）倾斜岩层；（c）直立岩层；（）直立岩层；（d）倒转岩层）倒转岩层2021/9/27141）岩层产状及产状要素）岩层产状及产状要素 概念：概念：岩层的产状岩层的产状岩层在地壳中的岩层在地壳中的空间位置和产出状态空间位置和产出状态，称为，称为岩层的产状。岩层的产状。表示方法表示方法确定岩层在地壳中的空间位置，通常用岩层面确定岩层在地壳中的空间位置，通常用岩层面的的走向、倾向走向、倾向和和倾角倾角来表示。来表示。即产状要素即产状要素：走向、倾向和倾角，：走向、倾向和倾角，也即也即几何要素几何要素。2021/9/2715（1）走向）走向 倾斜的岩层面上，能作出很多水平平行线，平行线的两倾斜的岩层面上，能作出很多水平平行线，平行线的两端指向岩层延伸的方向。端指向岩层延伸的方向。走向线：走向线：岩层面与水平面的交线称为走向线。即是岩层面岩层面与水平面的交线称为走向线。即是岩层面上的等高线。上的等高线。走向：走向：表示岩层在空间中的表示岩层在空间中的水平延伸方向水平延伸方向。走向线两端所指的方向走向线两端所指的方向（图（图5-2的的AOB）。即走向线与地球。即走向线与地球子午线的夹角为岩层的走向，通常以其子午线的夹角为岩层的走向，通常以其NE或或NW端的方位来端的方位来表示。表示。2021/9/2716图图5-2 岩层的产状要素岩层的产状要素2021/9/2717（2）倾向）倾向 倾斜线：倾斜线：沿岩层面，垂直走向线向下所引的直线称为倾斜线。沿岩层面，垂直走向线向下所引的直线称为倾斜线。（图图5-2中的中的ON）。）。倾向线：倾向线：倾斜线的倾斜线的水平投影线水平投影线称为倾向线（称为倾向线（图图5-2中的中的ON）。）。倾向：倾向：表示岩层的倾斜方向。倾向线与子午线的夹角为倾向。表示岩层的倾斜方向。倾向线与子午线的夹角为倾向。倾向有倾向有真倾向和视倾向真倾向和视倾向之分。之分。真倾向：垂直于走向线所引的层面倾斜线；真倾向：垂直于走向线所引的层面倾斜线；视倾向：不垂直于走向线所引的层面倾斜线。视倾向：不垂直于走向线所引的层面倾斜线。视倾向有无数个，而真倾向只有一个方向，且与走向垂直视倾向有无数个，而真倾向只有一个方向，且与走向垂直。2021/9/2718（3）倾角）倾角 倾角：表示岩层的倾斜程度，它是倾角：表示岩层的倾斜程度，它是岩层层面与水岩层层面与水平面的锐夹角平面的锐夹角。倾向有真、视之分，因此，倾向有真、视之分，因此，倾角亦有真倾角和视倾角倾角亦有真倾角和视倾角。真倾角：真倾角：是指在真倾向方向上层面与水平面的夹角；是指在真倾向方向上层面与水平面的夹角；视倾角：视倾角：则是指视倾向方向上层面与水平面的夹角。则是指视倾向方向上层面与水平面的夹角。视倾角有无数个，真倾角只有一个，视倾角有无数个，真倾角只有一个，而且真倾角而且真倾角恒大于恒大于视倾角。视倾角。2021/9/2719（4）测量方法）测量方法 用罗盘测量岩层产状三要素的方法见下图所示：用罗盘测量岩层产状三要素的方法见下图所示：图图5-3 地质罗盘测量产状示意图地质罗盘测量产状示意图 2021/9/2720（5）产状表示方法）产状表示方法 在地质平面图中，岩层产状的符号表示含义：在地质平面图中，岩层产状的符号表示含义：长线表示长线表示走向、短线表示倾向、数字表示真倾角走向、短线表示倾向、数字表示真倾角。如图所示：。如图所示：（a）3030（d）（c）（b）图图5-4 岩层产状符号示意图岩层产状符号示意图（a）水平岩层）水平岩层（b）倾斜岩层（）倾斜岩层（c）直立岩层（）直立岩层（c）倒转岩层）倒转岩层2021/9/27215.2.2 褶皱构造褶皱构造 岩层或岩体在地应力长期作用下形成的波状弯曲称为岩层或岩体在地应力长期作用下形成的波状弯曲称为褶皱褶皱，褶皱在地壳中分布广泛，形态各异，规模大小相差悬殊，大者褶皱在地壳中分布广泛，形态各异，规模大小相差悬殊，大者延伸几十至几百公里，小者可在手标本上见到，甚至表现为显延伸几十至几百公里，小者可在手标本上见到，甚至表现为显微构造。褶皱岩层中的一个弯曲称为微构造。褶皱岩层中的一个弯曲称为褶曲褶曲，它是褶皱构造的基，它是褶皱构造的基本单位本单位（图（图5-5）。5-5 5-5 褶皱与褶曲剖面示意图褶皱与褶曲剖面示意图2021/9/27221、褶曲要素、褶曲要素 为了描述褶曲在空间的形态和特征，将它的各个部位分为了描述褶曲在空间的形态和特征，将它的各个部位分别规定了一个名称。总起来称为褶曲要素。主要有：核部、别规定了一个名称。总起来称为褶曲要素。主要有：核部、翼部、枢纽、轴面、轴，如图。翼部、枢纽、轴面、轴，如图。图图5-6 5-6 褶曲要素褶曲要素翼部翼部核部核部2021/9/27232、褶曲的基本类型、褶曲的基本类型 褶曲的基本形式可分为两种，即褶曲的基本形式可分为两种，即背斜背斜和和向斜向斜。1）背斜）背斜 背斜是岩层向上弯拱的褶曲，核部是老岩层，两侧是新岩背斜是岩层向上弯拱的褶曲，核部是老岩层，两侧是新岩层，且对称重复出现，两翼岩层一般相反倾斜。层，且对称重复出现，两翼岩层一般相反倾斜。2）向斜）向斜 向斜是岩层向下弯拱的褶曲，核部是新岩层，两侧是老岩向斜是岩层向下弯拱的褶曲，核部是新岩层，两侧是老岩层，且对称重复出现，两翼岩层一般相对倾斜。层，且对称重复出现，两翼岩层一般相对倾斜。2021/9/2724 (a)(b)(a)(b)5-7 5-7 背斜、向斜立体示意图背斜、向斜立体示意图a a、背斜、背斜 b b、向斜、向斜2021/9/27255.2.3 断裂构造断裂构造 断裂构造断裂构造岩层受力后产生变形，当应力达到或岩层受力后产生变形，当应力达到或超过岩层的强度极限时，岩层的连续完整性遭到破超过岩层的强度极限时，岩层的连续完整性遭到破坏，在岩层一定部位和一定方向上产生的破裂（脆坏，在岩层一定部位和一定方向上产生的破裂（脆性变形的产物）称为断裂构造。性变形的产物）称为断裂构造。分类：分类：根据岩层破裂面两侧岩块有无明显位移，根据岩层破裂面两侧岩块有无明显位移，可将断裂构造分为：可将断裂构造分为：节理、断层节理、断层 2021/9/27261、节理、节理 节理节理岩层断裂后，两侧岩块未发生显著位移的断裂构造岩层断裂后，两侧岩块未发生显著位移的断裂构造称为节理，又叫裂隙。节理的破裂面称为节理面。称为节理，又叫裂隙。节理的破裂面称为节理面。1）节理形态）节理形态可以是平直的，也可以是弯曲的。节理面的可以是平直的，也可以是弯曲的。节理面的产状有直立的、倾斜的或水平的。运用地质罗盘可以测定其产状有直立的、倾斜的或水平的。运用地质罗盘可以测定其走向、倾向和倾角。走向、倾向和倾角。节理在岩层中总是成群出现，表现为一定的组合规律。节理在岩层中总是成群出现，表现为一定的组合规律。通常把同一时期形成的，具有同一力学性质的，且相互平行通常把同一时期形成的，具有同一力学性质的，且相互平行或大致平行的一组节理，称为或大致平行的一组节理，称为节理组节理组。把同时期具有成因联。把同时期具有成因联系的两个或两个以上的节理组称为系的两个或两个以上的节理组称为节理系节理系。节理的规模大小。节理的规模大小不等，小者数厘米，大者几十米，甚至更长。不等，小者数厘米，大者几十米，甚至更长。2021/9/2727 2）节理的力学性质分类）节理的力学性质分类 （1）张节理）张节理 指构造运动产生的张应力作用而形成的节理。常分布在背指构造运动产生的张应力作用而形成的节理。常分布在背斜的转折端，穹窿的顶部，褶曲枢纽的急剧倾伏部位，与褶斜的转折端，穹窿的顶部，褶曲枢纽的急剧倾伏部位，与褶曲有关的张节理常见的有两组，一组是与褶曲轴垂直的节理曲有关的张节理常见的有两组，一组是与褶曲轴垂直的节理称为横张节理；另一组是与褶曲轴平行的节理称为纵张节理。称为横张节理；另一组是与褶曲轴平行的节理称为纵张节理。（图（图4-26）（2）剪节理）剪节理 指构造运动所产生的剪切应力作用形成的节理，剪节理分指构造运动所产生的剪切应力作用形成的节理，剪节理分布广泛，不论是水平岩层，还是倾斜岩层，都较发育。布广泛，不论是水平岩层，还是倾斜岩层，都较发育。2021/9/27282、断层、断层 断层断层岩层受地应力作用后发生破裂，在力的继续作用岩层受地应力作用后发生破裂，在力的继续作用 下，两侧岩块沿破裂面发生显著相对位移的断裂下，两侧岩块沿破裂面发生显著相对位移的断裂 构造称为断层。构造称为断层。断层的规模大小不一，其形态和类型繁多，分布较广。断层的规模大小不一，其形态和类型繁多，分布较广。是最重要的地质构造，对矿山设计和生产都有很大的影响。是最重要的地质构造，对矿山设计和生产都有很大的影响。2021/9/27291）断层要素）断层要素 断层要素断层要素为描述断为描述断层的空间形态和性质，将层的空间形态和性质，将断层的各个基本组成部分断层的各个基本组成部分冠以一定的名称。这些断冠以一定的名称。这些断层的基本组成部分，称为层的基本组成部分，称为断层要素。断层要素。主要包括：断层面、主要包括：断层面、断层线、断盘、交面线、断层线、断盘、交面线、断层位移。断层位移。图图5-8 5-8 断层要素示意图断层要素示意图下盘交面线下盘交面线断层线断层线上盘交面线上盘交面线煤层煤层上盘上盘（下降盘）（下降盘）下盘下盘（上升盘）（上升盘）断层面断层面地面地面地面地面2021/9/2730（1）断层面）断层面 断层面断层面指岩层断裂后发生位移的破裂面。指岩层断裂后发生位移的破裂面。断层面的形态断层面的形态有水平的、倾斜的，也有直立的。有水平的、倾斜的，也有直立的。断层面的产状断层面的产状也可以用走向、倾向和倾角三要素来表示。也可以用走向、倾向和倾角三要素来表示。有的断层找不到一个完整的断层面，而是一个断层破碎带有的断层找不到一个完整的断层面，而是一个断层破碎带或破裂带。破碎带的宽度一般为数十厘米至数十米。或破裂带。破碎带的宽度一般为数十厘米至数十米。2021/9/2731（2）断盘）断盘 断盘断盘断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上方的岩块称为当断层面倾斜时，位于断层面上方的岩块称为上盘上盘；位于；位于断层面下方的岩块称为断层面下方的岩块称为下盘下盘。相对上升的岩块称为上升盘；相对下降的岩块称为下降盘。相对上升的岩块称为上升盘；相对下降的岩块称为下降盘。显然上、下盘均可相对上升或下降。显然上、下盘均可相对上升或下降。（3）断层线）断层线 断层线断层线断层面与地面的交线称为断层线。断层面与地面的交线称为断层线。若地面平坦断层线的方向代表断层的走向。若地面起伏不平，断层在若地面平坦断层线的方向代表断层的走向。若地面起伏不平，断层在地表的出露线就不能反映断层的延伸方向。断层线有时呈直线，有时呈地表的出露线就不能反映断层的延伸方向。断层线有时呈直线，有时呈曲线，主要取决于断层面的形状及地形起伏情况。曲线，主要取决于断层面的形状及地形起伏情况。2021/9/2732（4）断层位移）断层位移 断层位移断层位移指断层两盘岩石沿断裂面的相对错动。指断层两盘岩石沿断裂面的相对错动。断距断距断层两盘同一岩层面相对位移的距离称为断距。断断层两盘同一岩层面相对位移的距离称为断距。断距可反映断层规模大小，它对矿山生产影响极大。通常，断距可反映断层规模大小，它对矿山生产影响极大。通常，断距是根据不同方向剖面上岩层被错开的相对位置来确定的。距是根据不同方向剖面上岩层被错开的相对位置来确定的。常用的几个断距术语：常用的几个断距术语：v铅直断距：指断层两盘上对应岩层中某一对应点之间的高程铅直断距：指断层两盘上对应岩层中某一对应点之间的高程差，它反应了斜断距的垂直分量。差，它反应了斜断距的垂直分量。落差：落差：指垂直于断层走向指垂直于断层走向的剖面上的铅直断距。的剖面上的铅直断距。v水平断距：指断层两盘上对应岩层中某一对应点之间的水平水平断距：指断层两盘上对应岩层中某一对应点之间的水平距离，它反应了斜断距的水平分量。距离，它反应了斜断距的水平分量。平错：平错：指垂直于断层走指垂直于断层走向的剖面上水平断距。向的剖面上水平断距。2021/9/2733图图5-9 落差、平错示意图落差、平错示意图ab落差；落差；bc平错平错2021/9/27342）断层分类）断层分类 根据断层两盘相对位移方向分类：根据断层两盘相对位移方向分类：v正断层正断层上盘相对下降，下盘相对上升的断层。上盘相对下降，下盘相对上升的断层。v逆断层逆断层上盘相对上升，下盘相对下降的断层。上盘相对上升，下盘相对下降的断层。v平移断层平移断层两盘岩块沿断层面作水平方向相对移动的断层。两盘岩块沿断层面作水平方向相对移动的断层。图图5-10 断层位移分类断层位移分类 a正断层正断层 b逆断层定逆断层定 c平移断层平移断层 abc2021/9/27355.3 地质条件对爆破的影响地质条件对爆破的影响 在露天工程爆破中，爆破工程地质是爆破方案和参数设计、在露天工程爆破中，爆破工程地质是爆破方案和参数设计、爆破效果和爆破安全控制的基础和依据。爆破效果和爆破安全控制的基础和依据。爆破工程地质主要研究：爆破工程地质主要研究：地形、地质条件与爆破效果、爆破安全之间的相互关系，地形、地质条件与爆破效果、爆破安全之间的相互关系，其目的是既要为爆破工程本身提供爆区地质条件，作为爆破其目的是既要为爆破工程本身提供爆区地质条件，作为爆破设计的依据。还要为爆破后的工程设施提供工程地质条件变设计的依据。还要为爆破后的工程设施提供工程地质条件变化的资料，以便使这些工程设施能适应爆破后的工程地质环化的资料，以便使这些工程设施能适应爆破后的工程地质环境。境。与爆破关系较密切的地质条件是：与爆破关系较密切的地质条件是：地形、岩性、地质构造、水文地质和特殊地质等。地形、岩性、地质构造、水文地质和特殊地质等。2021/9/27361、地形条件、地形条件 地形条件是影响爆破效果和经济指标的重要因素。地形条件是影响爆破效果和经济指标的重要因素。所谓地形条件所谓地形条件就是爆破区的地面坡度、临空面个数和形就是爆破区的地面坡度、临空面个数和形态，山体高低及冲沟分布等地形特征。态，山体高低及冲沟分布等地形特征。这些条件是进行爆破设计必须充分考虑的重要因素。因为爆这些条件是进行爆破设计必须充分考虑的重要因素。因为爆破方法及爆破范围的大小、爆破方量、抛掷方向和距离、堆破方法及爆破范围的大小、爆破方量、抛掷方向和距离、堆积形状、爆破后的清方工作以及施工现场布置等都直接受到积形状、爆破后的清方工作以及施工现场布置等都直接受到地形条件的影响。地形条件的影响。2021/9/2737 根据工程技术要求，露天大爆破采用不同类型的爆破方法。根据工程技术要求，露天大爆破采用不同类型的爆破方法。松动爆破和加强松动爆破主要是将矿岩破裂和松动并堆积成松动爆破和加强松动爆破主要是将矿岩破裂和松动并堆积成松散体，以便装运。这种爆破方法一般不受地形条件的限制，松散体，以便装运。这种爆破方法一般不受地形条件的限制，但要结合不同的地形采用不同的药包布置方式以求得较好的但要结合不同的地形采用不同的药包布置方式以求得较好的爆破效果。抛掷爆破是要求将矿岩抛出爆破漏斗以外，其抛爆破效果。抛掷爆破是要求将矿岩抛出爆破漏斗以外，其抛掷百分率与地形条件有关，地形坡度愈陡则抛掷率愈高，一掷百分率与地形条件有关，地形坡度愈陡则抛掷率愈高，一般可以达到般可以达到7080，加强抛掷可达，加强抛掷可达90以上。以上。2021/9/2738图图5-11图图5-122021/9/2739图图5-13图图5-132021/9/2740 定向抛掷爆破对地形条件要求较高，因为它要求爆破抛掷体定向抛掷爆破对地形条件要求较高，因为它要求爆破抛掷体向一定方向和位置堆积，有时还要求堆积成一定的形状。定向一定方向和位置堆积，有时还要求堆积成一定的形状。定向的基本形式有面定向、线定向和点定向三种。面定向适用向的基本形式有面定向、线定向和点定向三种。面定向适用于一定的斜坡地面；线定向适用于开挖各种堑沟、渠道、填于一定的斜坡地面；线定向适用于开挖各种堑沟、渠道、填筑路提等工程向一侧抛掷的定向爆破，平直的延展山坡坡度筑路提等工程向一侧抛掷的定向爆破，平直的延展山坡坡度在在45左右的地形定向效果最好，平地或缓坡一般则要经过左右的地形定向效果最好，平地或缓坡一般则要经过改造地形才能达到较好的效果；水利工程的定向爆破筑坝以改造地形才能达到较好的效果；水利工程的定向爆破筑坝以及铁路、公路挖境交界处的移挖充填等爆破可视为点定向。及铁路、公路挖境交界处的移挖充填等爆破可视为点定向。点定向对地形条件要求十分严格，因为它要求土石方集中而点定向对地形条件要求十分严格，因为它要求土石方集中而且要防止抛散，这就要从地形上严格加以控制，它对山体高且要防止抛散，这就要从地形上严格加以控制，它对山体高度和厚度、山坡的坡度、纵向和横向的山坡形态、山体的后度和厚度、山坡的坡度、纵向和横向的山坡形态、山体的后面及侧面地形都有一定的要求。面及侧面地形都有一定的要求。2021/9/27412、地质条件、地质条件 地质条件对爆破作用的影响，一般可分为：地质条件对爆破作用的影响，一般可分为：岩石性质岩石性质、岩体结构面岩体结构面和和特殊地质特殊地质条件等几个方面。条件等几个方面。1）均质岩体与爆破作用的关系）均质岩体与爆破作用的关系 均质岩体主要以其物理力学性质对爆破作用产生影响。均质岩体主要以其物理力学性质对爆破作用产生影响。岩性对爆破参数的影响。岩性对爆破参数的影响。在工程爆破设计时，炸药单耗、在工程爆破设计时，炸药单耗、爆破压缩圈半径、边坡保护层厚度、药包间距、岩石抛掷距爆破压缩圈半径、边坡保护层厚度、药包间距、岩石抛掷距离等爆破参数以及爆破安全距离计算中的一些系数都需要根离等爆破参数以及爆破安全距离计算中的一些系数都需要根据岩石的物理力学性质加以确定，如岩石的重力密度及强度据岩石的物理力学性质加以确定，如岩石的重力密度及强度值。值。2021/9/2742 炸药与岩性匹配问题。炸药与岩性匹配问题。岩石性质直接影响着炸药能量在岩岩石性质直接影响着炸药能量在岩石中的传递和分配，炸药的波阻抗与被爆岩石的波阻抗的良石中的传递和分配，炸药的波阻抗与被爆岩石的波阻抗的良好匹配是获得最佳爆破效果的重要条件之一。对一定性质的好匹配是获得最佳爆破效果的重要条件之一。对一定性质的岩石应采用与之相适应的特定爆速和爆热的炸药，才能取得岩石应采用与之相适应的特定爆速和爆热的炸药，才能取得最佳的破碎和抛掷效果。最佳的破碎和抛掷效果。岩性对爆破应力波传播特性的影响。岩性对爆破应力波传播特性的影响。岩石的孔隙愈多、密岩石的孔隙愈多、密度愈小，则爆破应力波的传播速度愈低，同时岩石愈疏松，度愈小，则爆破应力波的传播速度愈低，同时岩石愈疏松，则弹性波引起质点振动耗能愈大。另外由于孔隙对波的散射则弹性波引起质点振动耗能愈大。另外由于孔隙对波的散射作用会使波的能量衰减得快，从而减少应力波对岩石的破碎作用会使波的能量衰减得快，从而减少应力波对岩石的破碎作用而影响爆破效果。作用而影响爆破效果。2021/9/27432）非均质岩体对爆破作用的影响）非均质岩体对爆破作用的影响 对爆破效果的影响：对爆破效果的影响：主要是改变最小抵抗线方向，引起爆破主要是改变最小抵抗线方向，引起爆破作用和抛掷距离不符合设计要求；作用和抛掷距离不符合设计要求；对爆破危害的影响：对爆破危害的影响：主要是由于爆炸能量集中于阻抗较小的主要是由于爆炸能量集中于阻抗较小的松散方向，扩大了不该破坏的范围，同时可能使个别飞石远松散方向，扩大了不该破坏的范围，同时可能使个别飞石远抛，造成危害。爆破后边坡面易出现各种裂隙，或将原有节抛，造成危害。爆破后边坡面易出现各种裂隙，或将原有节理、层理扩展，使边坡不稳，并伴有坍塌和落石等危害。理、层理扩展，使边坡不稳，并伴有坍塌和落石等危害。克服措施：克服措施：在布置药包时应采取相应措施，如将药包布置在在布置药包时应采取相应措施，如将药包布置在坚硬难爆的岩体中，并使它到达周围软弱岩体的距离大致相坚硬难爆的岩体中，并使它到达周围软弱岩体的距离大致相等；或采用分集药包、群药包的形式，防止爆破能量集中在等；或采用分集药包、群药包的形式，防止爆破能量集中在软弱岩体或软弱结构面中，造成不良后果。软弱岩体或软弱结构面中，造成不良后果。2021/9/27443）岩体结构面对爆破作用的影响）岩体结构面对爆破作用的影响 所谓岩体的结构面：是指岩体中的所谓岩体的结构面：是指岩体中的断层面、层理、褶曲、断层面、层理、褶曲、节理、裂隙等节理、裂隙等分割岩体的各种分界面。分割岩体的各种分界面。实践证明，在药包爆破作用范围内的岩体结构面对爆破作实践证明，在药包爆破作用范围内的岩体结构面对爆破作用影响很大。用影响很大。2021/9/2745（1）断层对爆破作用的影响）断层对爆破作用的影响 断层主要影响断层主要影响爆破作用方向爆破作用方向及及爆破漏斗的形状爆破漏斗的形状，减少或增加爆破方量减少或增加爆破方量，甚至可能，甚至可能引起爆破安全事故引起爆破安全事故。当断层通过药包位置时当断层通过药包位置时，爆破气，爆破气 体将从断层破碎带冲出，从而降低体将从断层破碎带冲出，从而降低 爆破效果，甚至有造成断层重新错爆破效果，甚至有造成断层重新错 动的危险。遇到这种情况可在断层动的危险。遇到这种情况可在断层 带的两侧布置两个同时起爆的药包，带的两侧布置两个同时起爆的药包，利用爆炸的共同作用，把断层两侧利用爆炸的共同作用，把断层两侧 岩体抛出去，以消除断层的影响。岩体抛出去，以消除断层的影响。5-14 断层通过最小抵抗线断层通过最小抵抗线2021/9/27465-15 断层与最小抵抗线相交断层与最小抵抗线相交 当断层与最小抵抗线相交时当断层与最小抵抗线相交时，对爆破的影响程度主要取，对爆破的影响程度主要取 决于断层的产状与最小抵抗线的关系及距离药包的远近。决于断层的产状与最小抵抗线的关系及距离药包的远近。断层远离药包位置其影响小，反之则大。断层远离药包位置其影响小，反之则大。2021/9/2747 当断层截切爆破漏斗时当断层截切爆破漏斗时，断层在爆破漏斗范围内对爆破的，断层在爆破漏斗范围内对爆破的影响主要是缩小或加大爆破漏斗尺寸，影响的大小要看它距影响主要是缩小或加大爆破漏斗尺寸，影响的大小要看它距离药包的远近，远则影响小，反之则大。离药包的远近，远则影响小，反之则大。图图5-16 断层截切爆破漏斗断层截切爆破漏斗2021/9/2748 断层在爆破漏斗范围以外，断层在爆破漏斗范围以外，即断层截切在爆破漏斗的附近即断层截切在爆破漏斗的附近或较远的位置，它对爆破效果影响较小，但对涉及边坡附近或较远的位置，它对爆破效果影响较小，但对涉及边坡附近的断层，还有一定的影响。的断层，还有一定的影响。如果断层处在边坡体内，如果断层处在边坡体内，则爆破后将严重影响边坡的稳定则爆破后将严重影响边坡的稳定性。性。2021/9/2749（2）层理对爆破作用的影响）层理对爆破作用的影响 层理面对爆破作用的影响，取决于层理面的产状与药包最层理面对爆破作用的影响，取决于层理面的产状与药包最小抵抗线方向的关系。小抵抗线方向的关系。当药包的最小抵抗线与层理面平行时，当药包的最小抵抗线与层理面平行时，爆破时不改变抛掷爆破时不改变抛掷方向，但将减少爆破方量；形成的爆破漏斗不是喇叭口而是方向，但将减少爆破方量；形成的爆破漏斗不是喇叭口而是方形坑；岩块抛掷距离将比预计的远，这种情况下爆后常出方形坑；岩块抛掷距离将比预计的远，这种情况下爆后常出现根坎，同时有可能顺层发生冲炮。现根坎，同时有可能顺层发生冲炮。当最小抵抗线与层理面垂直，当最小抵抗线与层理面垂直，爆破时不改变抛掷方向，但爆破时不改变抛掷方向，但将扩大爆破漏斗和增大爆破方量，岩体抛掷距离将缩小。将扩大爆破漏斗和增大爆破方量，岩体抛掷距离将缩小。当层理面与最小抵抗线相交时，当层理面与最小抵抗线相交时，爆破的抛掷方向和爆破方爆破的抛掷方向和爆破方量都将受到影响。量都将受到影响。2021/9/2750（3）褶曲对爆破作用的影响）褶曲对爆破作用的影响 褶曲产状对爆破作用的影响主要表现为岩石的破碎性对爆褶曲产状对爆破作用的影响主要表现为岩石的破碎性对爆破作用的影响，而产状的影响表现为向斜褶曲比背斜褶曲明破作用的影响，而产状的影响表现为向斜褶曲比背斜褶曲明显。显。原因是向斜褶曲的开放性比背斜的开放性好，所以爆破能原因是向斜褶曲的开放性比背斜的开放性好，所以爆破能量容易从褶曲层面释出而引起爆破抛掷方向的改变或造成爆量容易从褶曲层面释出而引起爆破抛掷方向的改变或造成爆破漏斗的扩大或缩小，背斜则不易改变爆破方向，但可减弱破漏斗的扩大或缩小，背斜则不易改变爆破方向，但可减弱抛掷能力或扩大药包下部压缩圈的范围，对有基底渗漏问题抛掷能力或扩大药包下部压缩圈的范围，对有基底渗漏问题的土木工程需引起注意。的土木工程需引起注意。2021/9/2751（4）节理裂隙对爆破作用的影响）节理裂隙对爆破作用的影响 节理裂隙对爆破的影响取决于它的节理裂隙对爆破的影响取决于它的张开度张开度、组数组数、频率频率及及产产状状。其中其中张开度与产状影响最大张开度与产状影响最大。当岩体受到一组主节理切割时，其对爆破的影响与层理或断当岩体受到一组主节理切割时，其对爆破的影响与层理或断层的影响相似。当岩石受到两组以上主节理的切割时，爆破漏层的影响相似。当岩石受到两组以上主节理的切割时，爆破漏斗的尺寸和形状受到影响，因为爆破漏斗的形状和弱面的几何斗的尺寸和形状受到影响，因为爆破漏斗的形状和弱面的几何特性有关，此时，爆破方量将受到一定的影响。特性有关，此时，爆破方量将受到一定的影响。另外，裂隙使爆炸生成气体逸散以致不能有效地利用爆炸另外，裂隙使爆炸生成气体逸散以致不能有效地利用爆炸能而产生低劣的破碎效果。裂隙有时对爆破有益，如可减少岩能而产生低劣的破碎效果。裂隙有时对爆破有益，如可减少岩石过度粉碎，或减少后冲方向的粉碎作用等。石过度粉碎，或减少后冲方向的粉碎作用等。2021/9/27523、特殊地质条件、特殊地质条件 所谓特殊地质条件，主要指：所谓特殊地质条件，主要指：岩溶岩溶、滑坡滑坡和和水水 在爆破工程中，往往会遇到在爆破工程中，往往会遇到岩溶岩溶、滑坡滑坡和和水水这这样一些特殊地质条件，如果它们处在爆破范围内，样一些特殊地质条件，如果它们处在爆破范围内，将对爆破产生影响。将对爆破产生影响。2021/9/2753 岩溶对爆破作用的影响岩溶对爆破作用的影响 岩溶将改变抵抗线的方向，使土石方量朝着溶洞的薄弱岩溶将改变抵抗线的方向，使