陳 光，楊澤進，趙耀宙，桑宗其

（煤炭工業(yè)太原設計研究院，山西 太原 030001）

爆破技術廣泛用于礦產開采、邊坡開挖、隧道掘進等領域,帶來了顯著的經濟和社會效益；但爆破也出現一些負面效應[1]，爆破震動效應就是其中之一；震動可能引起邊坡、基巖、建構筑物等發(fā)生破壞，還會影響到人類的心理。因此，對于降低爆炸震動效應進而保護周邊環(huán)境安全的研究課題，很有工程應用價值。

有關研究表明[2]，炸藥爆炸能量既與爆轟、幾何參數有關，還與約束條件、起爆方式有關。目前，對端面起爆時爆炸能量分布研究的報道較少，僅在軍事領域研究應用[3]較廣。本文從理論上分析條形炸藥爆炸后的能量分配情況，再經設計現場爆破試驗，驗證條形炸藥爆炸后的爆破震動方向性；得出了關于降低爆炸震動效應的具有工程應用價值的結論。

1 一維流動下爆炸能量分布情況

見圖1，炸藥置于真空剛性管中，構成一維流動流場。設取引爆面兩端的藥柱長為b、a、（a+b=l，b≤a），炸藥的爆速為DJ，裝藥截面積為A0，初始密度為ρ0。炸藥起爆后，爆轟波將向兩側進行傳播。運用爆轟理論和爆轟波傳播理論知識分析得知：一定時間后流場中將有八種流場區(qū)域[4]，各區(qū)域內爆轟產物的質點速度u 和聲速c 的方程解，如表1所示。

由能量定義分析知[5]，當從左端起爆時（即b=0），可得出當炸藥經過無窮時間爆炸后，分布到左、右兩側的能量Ea、Eb分別為：

圖1 一維流動下的爆轟

表1 流場區(qū)域速度與聲速的方程解

從式（1）知，炸藥爆炸后分配到起爆點左、右兩側的能量存在差異，爆轟傳播方向對炸藥能量分布存在影響，分布到爆轟正方向的能量大于反方向，且其能量相對百分率為：

2 設計現場爆破試驗

通過上述理論可知，條形炸藥起爆后爆轟正方向的能量大于反方向，而此特性將由爆炸地震波體現到地面相連結構的震動效應上。為了驗證炸藥爆破震動的方向性，進行現場爆破試驗，利用導爆索構成條形炸藥，用監(jiān)測儀采集爆轟正、反方向上各測點的爆破震動數據。見圖2。在試驗場地中央水平布置導爆索，起爆雷管設置在導爆索的最左端，起爆方向為自左向右。在左側距爆心8 m、12 m、16 m處依次布置1、2、3號監(jiān)測儀，在右側距爆心8m、12m、16m處依次布置4、5、6號監(jiān)測儀。試驗共進行3次，分別采用1根、2根、3根導爆索（單長5 m）構成條形炸藥。

試驗順利完成：表2為整個爆破試驗中六個監(jiān)測儀采集到的數據和等爆心距上的振速相對百分率。從表分析得出：等爆心距處爆轟正方向的振速大于反方向，炸藥爆破震動具有方向性；且在一定范圍內，等爆心距爆轟正、反兩方向上振速相對百分率約為30%，這與能量相對百分率32%相近。試驗達到預期目的。

表2 現場爆破試驗振速數據（cm·s-1）及相對百分率

3 結束語

通過理論分析可知，爆轟傳播方向對炸藥能量分布存在著影響，條形炸藥端面起爆后爆轟正方向的能量比反方向大約32%。能量體現到地面結構的震動效應上，通過試驗證實了爆破震動具有方向性這一特性。利用此特性，爆破中就可利用炸藥爆轟方向來操控作用于巖體破碎的能量，使爆轟正方向沿空曠方向，爆轟反方向沿有需保護物方向，使炸藥爆炸能量最大有效地運用到欲破碎等有益方面，相對減少爆破震動破壞等有害方面，進而起到保護周邊環(huán)境安全的作用。

[1]趙新濤.爆破震動機理及爆破震動效應控制的研究[D].南寧：廣西大學，2006.

[2]楊澤進.柱狀裝藥爆轟方向對爆破震動影響的研究[D].太原：太原理工大學，2012.

[3]宋浦,肖川,袁寶慧，等.端面起爆驅動圓柱殼體的分析[J].彈箭與制導學報,2006,26(2)：61-64.

[4]張寶平，張慶明,黃風雷.爆轟物理學[M].北京:兵器工業(yè)出版社,2001.

[5]林大超，白春華.爆炸地震效應[M].北京:地質出版社,2007.