煤岩体水射流破碎机理
第３３卷第９期２００８年９月
煤炭学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ
Ｖ０１．３３Ｎｏ．９
Ｓｅｐ．２００８
文章编号：０２５３—９９９３（２００８）０９—０９８３一０４
煤岩体水射流破碎机理
常宗旭１’２，郁保平３，赵阳升３，赵隆茂２
（１．太原理工大学机械工程学院。山西太原０３００２４；２．太原理工大学应用力学研究所，山西太原０３００２４；３．太原理工大学采矿工艺研究所，山西太原０３００２４）
摘要：假设非均质岩体微元的弹性模量和抗压强度均服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，用愈渗理论推导了非均质岩体的水射流破坏准则和水射流破碎非均质岩体的门槛压力；数值模拟了水射流在非均质煤层中的连续钻孔过程；并进行了水射流的破煤实验．研究表明，在水射流作用下，煤岩体中强度较弱的一系列微元首先破坏，形成裂隙．进入裂隙空间的水射流对裂隙发生的水楔作用。使裂隙尖端产生拉应力集中，导致裂隙迅速发展和扩大，裂隙与裂隙连通后使得大块的煤岩体脱落，形成破碎坑．当水射流压力为６０ＭＰａ时，煤体破碎距离达到０．５ｍ以上．
关键词：水射流破岩；破坏准则；裂隙发展；门槛压力；钻孔；有限元模拟
中图分类号：ＴＤ２３１．６２文献标识码：Ａ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｏｆ
ｂｒｅａｋｉｎｇｃｏａｌｂｙｗａｔｅｒｊｅｔ
ＣＨＡＮＧＺｏｎｇ—ＸＵｌ，２，ＸＩＢａｏ—ｐｉｎ９３，ＺＨＡＯＹａｎｇ．ｓｈｅｎ９３，ＺＨＡＯ
Ｌｏｎｇ—ｎｌａ０２（１．ＣｏｌｌｉｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ‰咖ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ矿ＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈ／ｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｕｐｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｒｏｃｋｍｅｓｓｃｅｌｌｓｃｏｎｆｏｒｍｔｏＷｅｉｂｕｌｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｄｅｄｕｃｅｄｂｒｅａｋｉｎｇｒｕｌｅｏｆｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｒｏｃｋｍｅｓｓｂｙｗａｔｅｒｊｅｔａｎｄｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｗａｔｅｒｊｅｔｗｉｔｈｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｔｈｅｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｃｏａｌｂｙｗａｔｅｒｊｅｔｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｂｒｅａｋｉｎｇｃｏａｌｂｙｗａｔｅｒｊｅｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｊｅｔ，ｔｈｅｌｏｗｓｔｍｎｇｔｈｃｅｌｌｓｉｎｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｒｏｃｋｍｅｓｓａｒｅｆｉｒｓｔｄｅｓｔｒｏｙｅｄ，ａｃｒａｃｋｉｓｃｒｅａｔｅｄｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｊｅｔ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｗｅｄｇｅｏｃｃｕｒｒｉｎｇｂｙｗａｔｅｒｊｅｔｗｈｉｃｈｅｎｔｅｒｓｔｈｅｃｒａｃｋｓｐａｃｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｔｔｈｅ
ｔｉｐｏｆａｃｒａｃｋ，８０ｔｈｅｃｒａｃｋｓｅｘｐａｎｄｒａｐｉｄｌｙａｎｄｃｏｎｖｅｒｇｅｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｔｈｅｒｏｃｋｓｍｅｓｓ
ａｒｅｆｒａｇｍｅｎｔｅｄ，ａｃｒａｃｋｅｄ
ｐｉｔｉｓｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｃｒａｃｋｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏａｌｂｙｗａｔｅｒｊｅｔａｔ６０ＭＰａｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ０．５ｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｒｅａｋｉｎｇｒｏｃｋｂｙｗａｔｅｒｊｅｔ；ｂｍａｌ【ｉｎｇｒｕｌｅ；ｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ；ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｐｒｅ褐ｕｍ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｈｏｌｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
水射流作用下，岩体破坏的本构关系或失效准则问题是力学界公认的几个迄今未能得到彻底解决的力学基本现象和基本规律之一．目前的研究方法基本上是通过实验现象的观测和实验结果分析进行抽象简化而做出结论．由于考虑问题的着重点不同，因而对问题的简化和假设存在差异，得出的结论也不相同．笔者在水射流钻孑Ｌ的试验中发现‘¨，非均质岩体的破坏形式主要是在拉应力作用下的脆性破坏，具体表现为沿着低强度微元产生的径向裂纹、锥状裂纹和横向裂纹及其扩展．岩体在射流的冲击下产生的拉收稿日期：２００７—０９—１８责任编辑：柴海涛
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５３４０３０）
作者简介：常宗旭（１９６３一），男，山东烟台人，教授，博士．Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈａｎｇｚｏｎｇｘｕ＠１６３．啪
煤炭学报２００８年第３３卷
应力和剪应力分别超过了非均质岩体低强度单元的抗拉和抗剪的极限强度，使得岩体中强度低的单元首先破坏，在岩体中形成裂隙．裂隙形成和汇交后，水射流将进入裂隙空间，在水楔作用下，裂隙尖端产生拉应力集中，使裂隙迅速发展和扩大，致使岩体破碎．
１水射流破岩理论与准则
目前关于水射流破岩的理论有：①把水射流的冲击作用简化为静压力使岩体的某一部位的拉应力或剪应力超过其极限而导致岩体破坏的静态弹性理论‘２｜；②在水射流冲击作用下产生的应力波是导致岩体破坏主要原因的应力波破碎理论‘３｜；③认为射流中空穴破裂产生的局部巨大压力导致岩体破坏的气蚀破碎理论Ｈ。１；④由于裂纹扩展联通导致岩体破坏的裂纹扩展破碎理论。６。７｜．
分析得知，水射流的作用只能使岩体中强度较弱的单元受到的拉应力或剪应力超过其抗拉或抗剪强度极限而直接破坏；而高强度单元则是由于岩体裂隙的发展、连通，以剥离的方式脱离岩体而失效．对于直接破坏的单元，破坏准则为最大拉应力：Ｉ盯，Ｉ≥％，最大剪应力：７。≥ｃ＋ｏｒ。ｔａｎ妒，其中，％为单元的抗拉强度；ｃ为内聚力；盯。为受力面上的正应力；妒为内摩擦角．
不能直接破坏的高强度的失效准则，可由岩石的非均质性，通过愈渗理论得到．设非均质岩体的微元强度服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，则岩体单元抗压强度分布函数为
Ｐ（Ｒ。）＝ｍＲ；ｏ＇（Ｒ。／Ｒ。．）”－１ｅｘｐ［一（Ｒ。／Ｒ。。）“］，
式中，ｍ为岩体的非均质参数；Ｒ。为单元抗压强度；Ｒ。为岩体单元的平均抗压强度．设在某一级载荷作用下已破坏的微元体数目为Ⅳｆ，定义统计损伤变量为已破坏的微元体数目与总微
元体数目』ｖ之比，即Ｄ＝Ⅳｆ／Ⅳ，这样在任意区间［尺。，尺。＋ｄ尺。］内已破坏的微元数目为ＮＰ（Ｒ。）ｄＲ。，当加载到某一水平Ｒ。时，已破坏的微元数目为
，Ｒｅ
Ⅳ，（Ｒ。）＝ｆＮＰ（Ｒ。）ｄ足。＝Ｊ７、ｒ｛ｌ—ｅｘｐ［一（Ｒｃ／Ｒ。．）“］｝．
Ｊ０”
得到用损伤变量Ｄ表示的非均质岩体损伤变量演化方程捧１为
Ｄ＝Ⅳｆ／Ⅳ＝ｌ—ｅｘｐ［一（Ｒ。／Ｒ％）“］?（１）根据愈渗理论，当该岩体中破坏单元比例超过一定的值后，则认为这部分单元是游离的，即被剥离岩体而失效．设肘，为愈渗理论值，则得出水射流作用下，岩体的破坏准则为Ｄ≥ＭＰ将式（１）代入得
Ｒ。≥尺。。［＿Ｉｎ（１一Ｍｆ）Ｐ．
当水射流冲击压力大于足。时，岩体中将有比例超过肘，的单元被破坏，由愈渗理论知岩体将被破坏．否则，岩体不能被破坏．因此，Ｒ。为水射流冲击破碎非均质岩体的门槛压力Ｐ。，即Ｐ。＝Ｒ。．［一１ｎ（１一肘，）］１／“．
２水射流在煤层中钻孑Ｌ的数值模拟
笔者用Ｃ语言编制了水射流破岩的三维有限元计算模型，并选用空间８节点立方体单元作为有限元计算的基本单元．根据煤层受力的特点，计算中选用垂直对称模型．数值计算模型的大小为２００ｍｍ×８０ｍｍＸ４０ｍｍ，比实际钻孔范围小，可定性地分析水射流的钻孔．图ｌ为该模型的网格剖分，该模型共有３１９２０个单元和３５３２２个结点．图２为边界条件简化．
由于水射流喷嘴直径很小，其射流对岩体的作用区域很小，但射流压力的变化却很大，因此，在水射流作用区域内，有限元计算网格的划分应该很密．以尽可能反映水射流对岩体的作用机理．水射流冲击作用以外的区域，则选用较疏的剖分网格，以适应计算机的计算能力．
数值模拟中，射流速度在射流截面服从高斯分布，其计算公式为
口＝Ａｒｏｒｊｌｖｏｅｘｐ（一ｒ２／ｒ：），
第９期常宗旭等：煤岩体水射流破碎机理
式中，ｒ。为射流截面特征半径，ｒｅ＝Ｏ．１１４ｘ，髫为射流冲击距离；ＴＯ为喷嘴半径；％为射流出口速度．图１水射流计算模型网格剖分图２计算模型边界条件简化
№２ＳｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌＦｉ辱１Ｇｒｉｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｗａｔｅｒｊｅｔ
由此得出射流冲击煤体的作用力ｆ＝ｐｑｖ（１一ＣＯＳ卢），其中，Ｐ为流体密度；ｑ为射流体积流量；卢为射流方向变化角．
计算中使用的水射流密度为ｌ０００ｋｇ／ｍ３，黏度为０．００１Ｐａ?ｓ，压力为７０ＭＰａ，喷嘴个数为９个，喷嘴直径为Ｏ．８ｍｍ．煤岩体弹性模量为１８７４．１ＭＰａ，泊松比为０．３，密度为ｌ４００ｋｇ／ｍ３，单轴抗压强度为１５．０ＭＰａ，内摩擦角３３．７０，孔隙率４．００％，渗透系数１４．４４５ｍ／ｓ，非均质性系数７．０．图３为煤岩体在９喷嘴组合喷头水射流钻孔过程中，冲击方向（茗方向）对称面的位移等值线，中间部分为已经破碎的部分．由于煤岩体的非均质性和分布喷嘴中心冲击压力高的特点，可以看到形成的凹凸
不平的冲击面．并使得煤体强度低的细胞元先破碎，产生一系列大小不等的裂隙．由于位移等值线的特性，煤体产生的微小裂隙被样条曲线平滑掉了．但仍可以看出水射流的冲击破碎和钻孔的形成，首先在冲击面的中心范围内形成裂隙，然后裂纹沿低强度细胞元发展、延伸，逐渐汇聚，发生大块煤岩体的剥落，形成破碎坑．随着射流冲击的继续，坑壁裂隙的发展和延伸，使得破碎坑直径逐渐变大，形成钻孔．由于冲击波在煤体中的传播随距离的增大，其衰减极为迅速，因此裂隙的产生和发展均在冲击区附近，距煤体表面很薄的区域内发生．只有在表面层的煤体破碎后，里层的煤体暴露出来或距表面很近时，才能被破碎．随着冲击距离的增加，当水射流冲击压力低于煤体的门槛压力后，破碎停止．这时向里推进钻头，保持水射流的冲击压力大于煤体的门槛压力，煤体才能继续破碎，形成更深的钻孔．
图３水射流钻孔数值模拟的位移等值线
Ｆｉ昏３Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｓｏｌｉｎｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｏａｌｂｙｗａｔｅｒｊｅｔ
３水射流钻孔试验
水射流破碎试验采用９喷嘴组合射流喷头，喷嘴直径为０．８ｍｍ．其特点：喷头横截面上喷嘴分布密度大，喷嘴间距小，因而射流密度大，多股射流的干扰区变小，缩短了多股射流的联合长度．首先对煤体进行水射流冲击破碎试验，图４为煤体破碎效果．试验中水射流喷嘴与煤块冲击面的距离为１００ｍｍ．
试验中发现，当射流压力低于１５ＭＰａ时，对煤体经过长时间冲击后，煤体表面没有破碎的痕迹，该
煤炭学报２００８年第３３卷
图４水射流破煤效果
Ｆｉｇ．４Ｆｒａｇｍｅｎｔｉｚｅｄｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏａｌｂｙｗａｔｅｒｊｅｔｓ
煤体的射流压力门槛值为１５ＭＰａ．当水射流压力达到１５ＭＰａ时，煤体表面冲击区附近的裂隙开始变大，并形成一系列大小、深浅各不相同的破碎坑（图４（ａ））．射流中心处的破碎坑最深，约有２ｃｍ．破碎坑上面产生纵横交错的２条明垃的裂隙，右面有较浅的破碎坑．
当水射流压力上升到２０一２５ＭＰａ时（图４（ｂ）），刚才形成的破碎坑变大、变深，并与上面形成的纵向裂隙连通．其左下方也形成一个稍小的破碎坑，并有纵向裂隙贯通，形成大表面破碎的趋势．
当射流压力上升到３０ＭＰａ时（图４（ｅ）），由于煤体是自由状态，在射流作用Ｆ，受有冲击压力的正面力和水楔作用的侧面力，煤体沿贯通的裂隙完伞裂开．
课题组进行了水射流在煤层中钻孔的室内试验．将水泥、沙子和黏土与大炭块以适当的配比浇结在一起，建成高压水射流钻孔试验用模拟煤壁．该煤壁高１．４ｍ，宽１．６ｍ，长２２ｉｎ．试验煤块的弹性模量为１７５０ＭＰａ，泊松比０．３，密度ｌ５７０ｋｇ／ｍ３，单轴抗压强度１３．０ＭＰａ．图５为水射流钻孑Ｌ试验现场．
试验中发现，连续钢管的推进速度与射流压力存在非线性的变化规律，射流压力越大，推进速度越快．当泵压在３０ＭＰａ时，排量为３０Ｌ／ｍｉｎ，破岩作用很弱，钻头的推进速度只有０．１ｍ／ｒａｉｎ，形成的钻孔直径为５０ｍｍ；当泵压４０ＭＰａ时，排量为４０Ｌ／ｍｉｎ，破岩作用增强；当泵压提高到６０ＭＰａ时，排量达到７０Ｌ／ｍｉｎ，射流速度达到３７０ｍ／ｓ，破岩效率大幅度提高，水射流破岩距离达到Ｏ．５Ｉｎ以上（图６）．
图５水射流钻孔现场
Ｆｉｇ．５Ｄｒｉｌｌｉｎｇｓｃｅｎｅｏｆｗａｔｅｒｊｅｔｓ４结论
图６破碎距离与射流压力的关系Ｆｉｇ．６
Ｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｃｒａｃｋｅｄｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｊｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅ
（１）水射流破岩存在一个门槛压力，其大小与岩体的抗压强度和非均质系数有关，当水射流的冲击压力小于该门槛压力时，岩体不能被破碎．
（２）由愈渗理论得出水射流作用下，非均质岩体高强度单元的失效准则．
（３）通过研究发现，非均质岩体内较低强度的一系列微单元的破坏形成了裂隙，裂隙的发展、交汇引
起煤体颗粒的剥蚀，形成破碎坑，最后导致岩体破碎和失效．
第９期常宗旭等：煤岩体水射流破碎机理
参考文献：
［１］常宗旭，赵阳升，冯增朝，等．水射流在煤层中水平钻孔的试验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５，２４（ｓ１）：
４７４０—４７４４．
ＣｈａｎｇＺｏｎｇｘｕ，ＺｈａｏＹａｎｇｓｈｅｎｇ，ＦｅｎｇＺｅｎｇｃｈａｏ，ｅｔａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｈｏｌｅｂｙ
ｗａｔｅｒｊｅｔｉｎｃｏａｌｓ伽［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，２４（Ｓ１）：４７４０—４７４４．Ｋｏｎｄｏ
Ｍ，ＦＵｊｉｉＫ，ＳｙｏｊｉＨ，ＯｎｔｈｅｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｍｏｒｔａｒｓｐｅｃｉｍｅｎｓｂｙｓｕｂｍｅｒｇｅｄｗａｔｅｒＪｅｔｓ，［Ａ］．ＳｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍ－ｐｏｓｉｕｍｏｎＪｅｔＣｕｔｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｃ］．ｃ锄＿ｌｂｒｉｄｇｅ，Ｕ．Ｋ，１９７４：６９—８８．
ＫａｎｇＳＷ，ＲｅｉｔｔｅｒＴ，ＣａｒｌｓｏｎＧ，Ｔａｒｇｅｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｏｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｈｉｓｈ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｎｏｎ?ａｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｊｅｓｔｓ［Ａ］．７ｔｈＡｍｅｒｉｃａｎ
ＷａｔｅｒＪｅｔＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．Ｓｅａｔｔｌｅ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｕ．Ｓ．Ａ，１９９３：５．
ＣｒｏｗＳＣ，ＬａｄｅＰＶ，ＨｕｒｌｂｕｒｔＧＨ，ＴｈｅＭｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋｃｕｔｔｉｎｇ［Ａ］．ＳｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍＯｉｌＪｅｔ
ＣｕｔｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｃ］．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ，１９７４：ｌ一１４．
ＣｒｏｗＳＣ．Ａｔｈｅｏｒｙｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｏｃｋ
ｃｕｔｔｉｎｇ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭｉｍｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，１９７３（１０）：
５６７—５８４．张永利，张彦路，李成全．水射流切割理论研究进展［Ｊ］．辽宁工程技术大学学报（自然科学版），１９９９，１８（５）：
５０３—５０６．
ＺｈａｎｇＹｏｎｇｌｉ，ＺｈａｎｇＹａｎｈ，ＬｉＣｈｅｎｇｑｕａｎ．Ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｌ℃ｈｏｆ
ｗａｔｅｒｊｅｔｃｕｔｔｉｎｇｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．ＬｉａｏｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒ－ｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ
ＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），１９９９，１８（５）：５０３－５０６．ＲｅｈｂｉｎｄｅｒＧ．Ｓｏｍｅａｓｐｅｃｔｓ
ｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｅｒｏｓｉｏｎｏｆｒｏｃｋｗｉｔｈａｈｉｇＩＩｓｐｅｅｄｗａｔｅｒｊｅｔ［Ａ］．ＴｈｉｒｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉ－ｕｍｏｎＪｅｔＣｕｔｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｃ］．Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｕ．Ｓ．Ａ。１９７６：１—２０．
曹文贵，方祖烈，唐学军．岩石损伤软化统计本构模型之研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，１９９８，１７（６）：６２８—６３３．
ＣａｏＷｅｎｇｕｉ，ＦａｎｇＺｕｌｉｅ，ＴａｎｇＸｕｑｕｎ．Ａｓｔｕｄｙｏｆｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｆｏｒｓｏｆｔａｎｄ也咖ａｇｅｒｏｃｋｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒ－
ｈａｌｏｆＲｏｃｋ
ＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９８，１７（６）：６２８—６３３．中煤集团高效刮板输送机成套设备通过鉴定
日前，中煤集团自主研发的“高效矿井ＳＧＺｌ０００／３ｘ７００型综采工作面刮板输送机成套设备”通过由中国煤炭工业协会组织的新产品鉴定．
该成套设备是由中煤集团所属装备公司自主研发的具有自主品牌的矿用大功率、长运距、大运量、高可靠性的重型装备，采用了具有自主知识产权的铸焊式高可靠性中部槽、双向对称模锻刮板和综合监控系统等多项新技术．在井Ｔ．ｘ－业性试验中，该套设备取得最高日产４．２３万ｔ、月产８０．４万ｔ的好成绩．
摘自“中国煤炭工业网”
１Ｊ１Ｊ１Ｊ１Ｊ１Ｊ１Ｊ１Ｊ心口Ｈ陋№口竺．
岩石破碎
第二章岩石的破碎理论(爆炸理论和钻爆法) 20%-30% 对周围介质做功C H O N CO CO2 H2O 炸药爆炸三要素：高温高压（生成大量气体）高速 三种形式：缓慢分解燃烧爆炸 2000—9000m/s 第二节爆炸理论与炸药（炸药的分类） 1. 殉爆：感度来表示难易程度 2. 传爆：爆轰波和爆速 影响稳定爆轰的主要因素：直径：临界直径；极限直径；炸药密度：混合炸药有临界密度；起爆冲能 3 间隙效应 二、炸药的性能参数 动作用以猛度表示静作用以爆力表示 爆速：高低中炸药 炸药的敏感度：热感度、机械感度、冲击感度、起爆冲能感度和静电火花感度热感度：热安定和火焰感度 机械感度：冲击感度，摩擦感度 起爆冲能感度：用殉爆距离表示 静电感度：e 电子是带负电荷静电 三、爆轰产物和有毒气体 二氧化碳CO2 一氧化塘CO 水H2O 氮氧化物NO N2 炸药的氧平衡：零氧，正氧，负氧CO 第三节矿用炸药与起爆器材 一、矿用炸药的分类 1，煤矿使用炸药：5级等级越高，威力越小，1、2级低瓦斯 铵梯炸药，睡觉炸药，乳化炸药 32mm*190 35mm*170 水胶炸药：含水炸药 乳化炸药：适用于软岩和煤层中工作 2，岩石炸药：硝酸铵，TNT和木粉组成 3，露天炸药： 二、起爆器材 雷管、导爆索、导爆管 1.雷管：管壳、加强帽、起爆药、加强药和电引火装置；桥丝用镍铬丝 脚线；桥丝，管壳，密封塞，纸垫，桥丝连接引火头，起爆药 煤矿瞬发电雷管： 2，秒延期电雷管 3，毫秒延期电雷管 4，抗杂散电流电雷管：无桥丝电雷管和低阻桥丝电雷管 电雷管的主要性能参数：全电阻，最大安全电流，最小发火电流（二）导爆索、继爆管和导爆管
深部岩石破碎方法
收稿日期:2005-05-27 基金项目:国家自然科学基金重大项目(50490272,50490274),国家自然科学基金项目(10472134)作者简介:周子龙(1979)),博士,主要从事岩土工程灾害与控制研究。 文章编号:1003-5923(2005)03-0063-03 深部岩石破碎方法 周子龙,李夕兵,刘希灵 (中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083) 摘 要:深部开采给岩石破碎理论与方法赋予了新的使命和内涵,探索适合深部特殊环境的岩石破碎技术对于安全、高效回收深部资源有着重要意义。综观目前国内外各类破岩方法的基础上,针对深部岩石的特点,指出了水介质破岩在深部开采中的优势,并分析了几种水介质破岩技术的现状和应用前景。 关键词:深部;岩石破碎;水介质 中图分类号:T D825 文献标识码:B 1 引言 据不完全统计,目前国内外开采深度超过1000m 的矿山就金属矿山而言已有100多座,并以每年8~12m 的速度向下延伸。随着矿山进入深部开采状态,/三高一扰动0的灾害环境大大增添了开采的难度与复杂性。如何低成本、高效、安全地回采深部资源成了深部开采的关键,也是当前国内外研究的焦点[1-4] 。 矿产开采首当其冲的问题就是岩石破碎,传统破岩方式是否仍适应深部特殊环境下岩石的开采,新的破岩方法是否更适应于深部开采?一系列新问题都有待研究。2 岩石破碎方法现状 社会的进步,科技的发展,推动着破岩技术不断发展。破岩技术经历了一个简单、低效到复杂、高效、安全的发展过程。从传统的机械冲击、常规爆破法发展到现在的水射流法、电子束法、激光法、超声波法、微波法、等离子体法、红外线法、射弹法以及静态破碎法在内的20余种方法[5,6] 。 20世纪60年代末开始,美国国家科学基金会发起了探寻高效破岩新方法的庞大研究计划,曾对电子束、激光、水射流等25种破岩方法进行对比研究。在中等强度的岩石上进行切割实验,得出高压水射流、激光、电子束、等离子体4种典型破岩方法所消耗的能量范围分别为:250~500、1000~2000、3000~6000、50000~100000J/cm 2,意味着高压水射流法和激光法破岩最易于实现且效率最高。 当然,任何方法都有它的利弊,随着科技的进步都有可能得到工业性的应用。传统爆破法曾与机械冲击钻孔相结合在国内外矿山得到广泛应用,但由于其不可控与环境负面影响大而越来越受到人们的批评;水射流破岩方法得到飞速发展,目前已得到普遍工业应用,其与机械刀具辅助使用也取得了良好的应用效果;激光钻井法在20世纪70年代刚提出时并不被认为是可用技术,但经过美国天然气研究所不懈的努力,终于在砂页岩中实现了137.2m/h 的钻进速度,显示了其潜在的优势;微波破岩因为微波技术的发展也被开发应用到岩石破碎中来,美国矿山局研究发现微波辅助机械凿岩可使岩石侵入率较纯机械凿岩提高约3倍;射弹破岩以其损伤简便在二次破碎方面得到了应用;无声破碎剂和等离子法更以其破碎扰动小、无噪声、无飞石等特点在一些精确破碎领域得到很好应用[6] 。 3 深部岩石特性 随着国内外矿山开采与油气开发的深部化,深部岩石的力学特性与工程响应正得到广大研究者的认识与研究[3,4] 。其中有如下特性:3.1 高应力、高温、高渗透水压埋藏环境 根据南非典型深井开采矿山的监测结果,在地下4000m 左右,地应力水平可达100MPa 以上,水压可达20~30M Pa,地温则局部可达80e 甚至更高。 岩石性质将随应力、温度等因素的改变而改变,在深部条件下,传统岩石力学及施工技术在深部环境下部分或完全失效,在深部问题的研究上从 # 63#矿山压力与顶板管理 2005.l 3
南华大学-岩石的爆破破碎机理
南华大学-岩石的爆破破碎机理 第七章岩石的爆破破碎机理 概论 爆破是目前采矿工程中和其他基础工程中应用最广泛最频繁的一种破碎岩石的有效手段。为了更有效的利用炸药爆炸释放的能量达到一定的工程目的，研究炸药包爆炸作用下岩石的破碎机理是一项重要的科研课题。 炸药爆轰过程属于超动态动力学问题，从药包起爆到岩石破碎，只有几十微秒。 岩石的爆破机理研究是在生产实践的基础上，借助于高速摄影，模拟试验，数值分析对爆破过程中在岩石内发生的应力、应变、破裂、飞散等现象的观测基础上总结而成的。 （讲课时间5分钟） 第一节岩石爆破破坏的几种假说 一、爆炸气体产物膨胀压力破坏理论（讲课时间10分钟） 岩石主要由于装药空间内爆炸气体产物的压力作用而破坏。 炸药爆炸—气体产物（高温，高压）—在岩中产生应力场—引起应力场内质点的径向位移—径向压应力—切向拉应力—岩石产生径向裂纹；如果存在自由面，岩石位移的阻力在自由面方向上最小，岩石质点速度在自由面方向上最大，位移阻力各方向上的不等形成剪切应力导致岩石剪切破坏；爆炸气体剩余压力对岩块产生进一步的抛掷。 这种理论认为： 1、炸药的能量中动能仅为5%~15%，大部分能量在爆炸气体产物中； 2、岩石发生破裂和破碎所需时间小于爆炸气体施载于岩石的时间。 二、冲击波引起应力波反射破坏理论（讲课时间5分钟） 岩石的破坏主要是由自由面上应力波反射转变成的拉应力波造成的。 爆炸冲击波在自由面反射为拉伸波，岩石的抗拉强度低，岩石易受拉破坏。这种理论主要依据： 1、岩体的破碎是由自由面开始而逐渐向爆心发展的； 2、冲击波的压力比气体膨胀压力大得多。
图7-1 反射拉伸破坏 三、爆炸气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用理论 （难点）（讲课时间10分钟） 爆破时岩石的破坏是爆炸气体和冲击波共同作用的结果，它们各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用。 爆轰波衰减成应力波造成岩石“压碎”，压碎区以外造成径向裂隙。气体产生“气楔作用”使裂隙进一步延伸和张开，直到能量消耗完。尽管炸药的能量中动能仅为5%~15%，但岩石开始的破裂阶段是非常重要的。 爆炸气体产物膨胀的准静态能量是破碎岩石的主要能源，炸药作功能力同它的爆热和爆容有关。冲击波作用重要性同岩石的特性有关。岩石波阻抗较高时，要求有较高的应力波峰值，此时冲击波的作用更为重要。岩石按波阻抗值分为三类： 1、岩石波阻抗为10X105~25X105（g/cm2·s）； 2、岩石波阻抗为5X105~10X105（g/cm2·s）； 3、岩石波阻抗为2X105~5X105（g/cm2·s）。 不同条件下和不同目的情况下的爆破，可以通过控制炸药的应力波峰值和爆炸生成气 体的作用时间来达到预期目的
海岸动力学课程作业11
波浪破碎简述 摘要：波浪由深水传到浅水的过程中，无论波高、波长、波速还是波浪的剖面 形状都将不断发生变化。促使波浪在浅水区发生变化的原因主要是水深变浅、地形复杂、海底摩擦、水流作用以及障碍物（岛屿及建筑物等）的影响。这些变形主要包括：折射、绕射、反射以及破碎等现象。而作为波浪浅水变形的一种形式，波浪破碎有它的现象、产生机理及评价指标，本文主要对波浪破碎的这三个方面进行了概括总结。 关键词：波浪破碎，产生机理，浅水破碎指标 1.引言 波浪行进海岸时，发生变形、折射及反射，波长波高均变，甚至一个波可分解为两个或更多的波，最后破碎，涌上海滩。在破碎的过程中伴随着能量的变化，使波浪损失掉它所含有的大部分能量，从海底搅起大量的泥沙，给护岸或防波堤以强大的冲击力，造成海岸的冲蚀及建筑物的损坏。但由于破碎的水流运动极为复杂，使理论工作分析遇到极大的困难，所以到目前为止没有形成比较完善的计算分析理论。现阶段主要是通过数值模拟或者物理模型观测对波浪破碎一个定性的分析。 2.波浪破碎的原因 波浪破碎时波高与水深之比H/d接近于1.0，属于强非线性波浪运动。波浪示意图如图一。 图一、波浪示意图
（1）运动学原因 从运动学角度波浪不破碎的条件应该是波峰处流体质点水平速度u小于波峰移动的速度c（相对速度），一旦这一条件破坏，波峰处流体质点将会溢出波面，形成破碎波。这种情况下通常表现为溢破波。 （2）动力学原因 由于波浪中流体质点可以近似的看做圆周运动或椭圆运动。自由表面上流体质点的圆周运动半径为波浪波幅A。质点圆周运动存在离心力σ2A，σ为波浪圆频率，该离心力为自由流体质点自身重力和流体压力所平衡，但在自由表面上波峰处该平衡力的最大值为重力加速度g,一旦质点离心力大于该值将使流体质点无法保持圆周运动，而出现逸出现象，即产生溢破波。 从另一个角度来说，波浪进入浅水后，波长渐短，波高开始时也略减小，但以后就逐渐增大，因此，当波浪传到一定浅水后，波陡就迅速增大。另一方面，因波谷处的水深比波峰处的要小，因此波峰逐渐向前追赶波谷，波形扭曲前倾，前坡变陡。因此到一定水深后，波浪或因波陡达到极限失去稳定而破碎；或者，因为前坡陡峭倾倒或峰顶破碎。 3.波浪破碎的类型 根据波高，波周期和岸滩坡度的不同，有四种破碎波型，如图二所示。
基础岩石破碎专项施工方案(新)
目录 一、工程概况 二、编制依据、原则 三、地质情况 四、施工准备、工期 五、施工方案 六、安全措施及注意事项
一、工程概况 传化公路港I标工程项目建设单位为传化公路港物流有限公司、勘察单位为省工程勘察院、设计单位为信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司、监理单位为中博建设发展有限公司、施工单位为宝业建工集团有限公司。工程位于市市磁灶镇318县道旁。一标段工程总建筑面积约有29762.5㎡，占地面积10679.94㎡。其中：货物配载及货运站场楼一占地面积：7585.27㎡，建筑面积：19992.85㎡。生产配套中心一占地面积：2539.81㎡，建筑面积：8943.43㎡。
物业用房占地面积：271.36㎡，建筑面积：542.72㎡。厕所一（二）占地面积一样：61.24㎡，建筑面积：61.24㎡。变配电房占地面积：161.02㎡，建筑面积：161.02㎡。建筑结构形式为框架结构，基础型式为独立基础。建筑场地类别为Ⅱ类、地震设防烈度为7度、抗震设防类别为丙类、建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数为1、耐火等级二级、地基基础设计等级为乙级、屋面防水等级I级、设计使用年限为50年。 在生产配套中心一和货物配载及货运站场楼一土方开挖，基础施工过程中部分区域遇到岩石层,阻碍了工程进度，为了工程的施工进展，需对该工程岩石进行破碎作业。 经业主、监理、施工单位三方现场实际测量计算后，该施工区域破碎的岩石量为2465 m3，需处理岩石厚高度约为1-3.5米，计划工期50天(在总工期）。 1.2、静态破碎部位概况 1.由于基坑紧靠项目部现场办公室及318县道故不能采取正常的爆破施工。其危害有：爆破产生的震动，容易对已施工完成的塔吊基础产生影响等。正常爆破施工产生的个别飞散物，容易对工程附近的工人，行人及车辆造成损害；且爆破作业必须经过严格设计及可行性方案论证，必须经过相关政府部门的审批后方可实施，其作业期间必须全程严格控制;对特殊环境下采用爆破作业时，常常会产生不必
岩石理论
?第2章岩石理论 ?岩石是工程机械的施工对象之一，研究影响岩石破碎的因素，找出破碎岩石的规律， 对提高凿岩、破碎机械作业效率，优化作业过程具有重要意义。 ?岩石的破碎方法有:机械破碎、爆炸破碎、水射流破碎等，但国内外使用最多的是机 械破碎。 ?按机械破碎作用的性质不同，破岩方法可分为机械回转钻进破岩、机械冲击钻进破 岩以及冲击回转钻进破岩等。 ? 2.1.1 岩石的分类 ?岩石按其成因可分为：岩浆岩、沉积岩和变质岩。 ?岩石按矿物组成可分为：单矿物岩，如岩盐、石膏，无水石膏、灰岩、白云岩等； 多矿物岩石，如各种岩浆岩。 ?岩浆岩是由硬度较高的矿物组成的，其硬度与强度都较高；沉积岩是由强度较低的 矿物组成的，其硬度与强度也较低。 ?岩石的结构主要是指晶体结构和胶结物的结构 ? 2.1.2 岩石的可钻性分级 ?使用便携式岩石凿测器测定岩石的凿碎比能和凿480次后钎刃磨钝的宽度，将岩石 分7级: ?岩石的可钻性 ?岩石的可钻性是决定钻进效率的基本因素，它反映了钻进时岩石破碎的难易程度。 ?岩石可钻性及其分级在钻探生产中极为重要。 ?它是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据，同时也是考核机械生产 效率的根据。 ?§2.2 岩石物理机械性质 ? 2.2.1 岩石强度 ?（一）岩石强度的概念 ?作用于岩石上的外载荷增大到一定程度时，岩石就会发生破坏。破坏时岩石所能承 受的最大载荷称为极限载荷，单位面积上的极限载荷称为极限强度，简称为岩石的强度。 ?根据受力条件不同，岩石的强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度 等； ?根据应力状态，岩石的强度可分为单向应力状态下的强度、两向和三向应力状态下 的强度； ?岩石强度 ? 2.2.2 岩石硬度 ? 2.2.2 岩石硬度 ?（一）岩石硬度的概念 ?岩石硬度定义为岩石表面抵抗硬物局部压人的能力。 ?岩石的硬度与抗压强度的关系：二者有着密切的联系，但又有区别，岩石抗压强度 是岩石整体破碎时的阻力；而岩石的硬度是硬物局部压人岩石表面的阻力，是岩石表面抗破碎的能力。 ? 2.2.3 岩石的弹性、塑性和脆性 ?（一）岩石弹性、塑性和脆性的概念 ?在外力作用下，岩石会发生变形，随着载荷不断增加，变形也不断发展，最终 导致岩石破坏。
现代爆破理论
现代爆破理论2006年6月16日
前言 随着爆破技术和相邻学科的发展，爆破理论的研究也有了长足的进步。特别是岩体结构力学、岩石动力学和计算机模拟爆破技术的发展，使爆破理论的研究更实用化，更系统化了。 当今岩体力学已从以材料力学为基础的连续介质岩体力学发展为以工程地质为基础的非连续介质岩体力学。岩体结构面特征对爆破的影响日益引起人们的重视。 岩石动力学作为爆炸力学、冲击力学与爆破工程相结合的一门边缘学科，它的产生和发展无疑对岩石爆破破碎原理的研究是一种推动力量。 计算机模拟爆破技术的发展，不仅可以预算出最优的爆破效果，而且可以在计算机上再现岩石爆破的动态过程，从而大大减少现场试验所消耗的人力、物力，并能准确地查明各种因素对爆破效果的影响。它代表着90年代爆破技术的最高水平，也是爆破技术由工艺过渡到科学的重要标志之一。但是，从总体上看，爆破理论的发展仍然滞后爆破技术的要求，理论研究和生产实际仍有不小的差距。再加上爆破过程的瞬时性和岩石性质的模糊性、不确定性、致使爆破理论众说纷法，争论不止。美国矿业局W．L．福尔内（Faurney）等人认为：“岩石破碎的过程仍然没有阐明，在公开文献中尚有许多混乱和相互矛盾的论点……”南非的C．V．B．坎宁安（Cunninghan）在论及岩石爆破过程中动压与静压哪个占主导地位时谈到“60年代以来，一直为人们所争论，毫无疑问，今后仍将争论一段时间”。南非矿业研究会高级工程师J．R布里克曼（Brinkman）在1987年召开的第二届爆破破岩国际会议（2nd International Symposium on Rock Fragmentation byBlasting）上谈到：“岩石爆破破碎机理目前仍存在着相互矛盾的观点”。 在爆破理论迅速发展又众说纷云、相互矛盾的情况下，从发展的角度去研究不同时期各派爆破理论的主要论点、依据，从中找出发展趋势，无论是对于爆破理论本身的研究还是指导工程实践都有着重要意义。 爆破理论的传统内容包括，岩石是在什么作用力下破碎的；破碎的规律以及其影响因素。随着人们对爆破现象认识的逐步加深，对于爆破理论的研究内容和范围也相应扩大。 1958年日本召开的岩石爆破机理讨论会上，东京大学的山口梅太郎认为，爆破机理的研究范围应该包括： （1）力学的爆破机理： 理论的研究； 爆破时的各种测定； 现场爆破效果的总结。 （2）关于炸药的研究： 广义的炸药破坏力的研究； 药室内压力的研究。 （3）对作为爆炸对象的岩石性质的研究： 岩石物理性质的研究； 作为岩体的岩石性质的研究。 实践证明，这些观点已被很多人接受。前苏联学者A．H．哈努卡耶夫（Ханукаев）认为，爆破法破碎岩石的过程就是岩石爆破的物理过程。要使更多的炸药能量用于破碎岩石，就必须使炸药的爆轰性能与岩石的性质相匹配。因此，炸药的研究和岩石性质的研究构成了爆破机理研究的重要组成部分。我国著名学者杨善元教授认为，爆破是一种动态的力学过程，用“岩石爆破动力学”来概括岩石爆破的理论基础比较合适，其内容应该包括：（1）波动物理学； （2）爆炸力学（包括热流体力学与冲击波理论，热化学与爆轰理论）；
岩石的爆破破碎机理2008
岩石的爆破破碎机理2008-07-09 17:39 一、岩石爆破破碎的主因 破碎岩石的炸药能量以两种形式释放出来，一种是冲击波，一种是爆炸气体。但是岩石破碎的主要原因究竟是冲击波作用的结果还是爆炸气体作用的结果，由于认识和掌握资料的不同，便出现了不同的结果。 1、冲击波拉伸破坏理论（该观点的代表人物日野熊、美国矿业局的戴维尔） 当炸药在岩石中爆轰时，生成的高温、高压和高速的冲击波猛烈冲击周围的岩石，在岩石中引起强烈的应力波，它的强度大大超过了岩石的动抗压强度，因此引起周围岩石的过度破碎。当压缩应力波通过粉碎圈以后，继续往外传播，但是它的强度已大大下降到不能直接引起岩石的破碎。当它达到自由面时，压缩应力波从自由面反射成拉伸应力波，虽然此时波的强度已很低，但是岩石的抗拉强度大大低于抗压强度，所以仍足以将岩石拉断。这种破裂方式亦称“片落”。随着反射波往里传播，“片落”继续发生，一直将漏斗内的岩石完全拉裂为止。因此岩石破碎的主要部分是入射波和反射波作用的结果，爆炸气体的作用只限于岩石的辅助破碎和破裂岩石的抛掷。 2、爆炸气体的膨胀压理论（该观点的代表人物村田勉等） 从静力学的观点出发，认为药包爆炸后，产生大量高温、高压气体，这种气体膨胀时所产生的推力作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的径向位移，由于作用力不等引起的不同的径向位移，导致在岩石中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石的破裂。当爆炸气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由面附近的岩石隆起、鼓开并沿径向方向推出。它在很大程度上忽视了冲击波的作用。 3、冲击波和爆炸气体综合作用理论（该观点的代表人物有C.W.利文斯顿、φ.A.鲍姆，伊藤一郎，P.A.帕尔逊、H.K.卡特尔，L.C.朗和N.T.哈根等）这种观点的学者认为：岩石的破碎是由冲击波和爆炸气体膨胀压力综合作用的结果。即两种作用形式在爆破的不同阶段和针对不同岩石所起的作用不同，爆炸冲击波（应力波）使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进一步扩展；随后爆炸气体使这些裂隙贯通、扩大形成岩块，脱离母岩。此外，爆炸冲击波对高阻抗的致密、坚硬岩石作用更大，而爆炸气体膨胀压力对低阻抗的软弱岩石的破碎效果更佳。 二、炸药在岩石中的爆破作用的范围 1、炸药的内部作用 假设岩石为均匀介质，当炸药置于无限均质岩石中爆炸时，在岩石中将形成以炸药为中心的由近及远的不同破坏区域，分别称为粉碎区、裂隙区及弹性振动区。 （1）粉碎区（压缩区） 炸药爆炸后，爆轰波和高温、高压爆炸气体迅速膨胀形成的冲击波作用在孔壁上，都将在岩石中激起冲击波或应力波，其压力高达几万MPa、温度高达30000以上，远远超过岩石的动态抗压强度，致使炮孔周围岩石呈塑性状态，在几到几十毫米的范围内岩石熔融。尔后随着温度的急剧下降，将岩石粉碎成微细的颗粒，把原来的炮孔扩大成空腔，称为粉碎区。如果所处岩石为塑性岩石（黏土质岩石、凝灰岩、绿泥岩等），则近区岩石被压缩成致密的、坚固的硬壳空腔，
波浪的基本知识
于老师好，各位同学好： 首先我们先来看几组照片。左边这幅照片是去年7月大连市的海滨浴场，从照片中我们可以看到海滩逐渐被吞噬，沙子也被卷走了；坚固的防波堤也被巨大的海浪拍得支离破碎。因为公园遭海浪侵蚀后逐年亏损，几年下来已经亏损近700万元。右边这幅照片是被近岸浪破坏的渔场网箱，对当地的渔民也照成了极大的损失。 这是2013年3月烟台市，海浪对沿岸造成的破坏。我们可以看到广场的地面理石板、等设施造成严重破坏。巨大的风浪还将海岸的石柱拍倒了2根，甚至弄断了铁链。 由此可见，海浪是海洋建筑物遭受的主要荷载之一，波浪力可造成建筑物的严重破坏。因此，了解海浪的发生与发展规律，研究波浪的计算方法，可以为海洋工程建筑物的规划、设计、施工和管理提供了合理可靠的数据，对于保证建筑物的安全具有重要意义。 接下来我们了解一下波浪要素。 风浪、涌浪和混合浪是比较常见的三种波浪。风浪指的是在风的直接作用下产生的水面波动，其基本特征是：风浪中同时出现许多高低长短不等的波，波面较陡而且粗糙，波峰线较短，波峰附近有浪花或大片泡沫，此起彼伏，瞬息万变，初看无规律可循。涌浪是指风停止后在海面上继续存在的波浪或离开风区传播至无风水域上的波浪。其基本特征是：具有较规则的外形，排列整齐，波面较平滑，波峰线长。涌浪再传播进入另一个风场后的波浪，与风浪进行叠加形成
的波浪称为混合浪。 按照周期的不同，波浪可分为毛细波，重力波和长周期波。毛细波和重力波都是由于风的作用引起的，当风力很小时，海面上出现的微小皱曲的涟波就是毛细波，它的复原力主要以表面张力为主，其周期小于1s。当波浪尺度较大时，水质点恢复力主要是重力，这种波浪成为重力波，如风浪、涌浪、船行波等。其周期大于5分钟的成为长周期波，主要是由于日、月引力造成的潮波，其复原力除了重力还有科氏力。 海面上的波浪是一种随机现象，其波浪要素是不断变化的，称为不规则波。大洋中的风浪就是不规则波。为了研究波动规律，人们用一种理想的、各个波的波浪要素均相等的波浪系列来代替不规则波浪系列，这种理想的波浪称为规则波。实验室内人工产生的波浪就是规则波。离开风区后自由传播时的涌浪接近于规则波。按照波浪传播海域的水深可分为深水波，浅水波和极浅水波。一般相对水深，即水深与波长的比值大于二分之一时称为深水波。二十五分之一或二十分之一到二分之一之前称为浅水波，小于二十五分之一或二十分之一是极浅水波。后面这些与前面都是相对应的。 此外 ·根据一个波浪周期内水质点的运动轨迹是否封闭，可分为震荡波和推移波 ·根据波形是否向前传播，可分为前进波和驻波。 ·根据波浪是否破碎，可分为破碎波，未破碎波和破后波。
岩石爆破破碎机理研究
黄志强 （桂林工学院，广西，桂林541004） 【摘 要】岩体的软弱层面会影响到爆破破碎效果，如何确定岩石材料的缺陷在爆破破碎中的影响因子是研究岩石破碎机理的关键。通过对当前岩石爆破破碎的研究现状进行综合分析、评述，讨论了岩石爆破破碎机理研究的要点以及今后的研究重点，为后续相关研究指出了方向。 【关键词】岩石破碎；爆破机理；损伤 【中图分类号】TD231.1 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2007)12-0086-02 岩石爆破的破碎效应是影响交通土建、水利、矿山等工程效益的重要指标，它影响到生产过程中的铲装、运输和粗碎等工序的效率和成本，也影响到道路、堤坝等基础工程的渗透性、沉降性和稳定性。因此，岩石爆破破碎理论的研究一直是岩石动力学和岩石爆破研究领域的一个热点问题，研究并揭示爆破作用下岩石破碎机理对促进爆破理论和相关技术的发展、提高工程质量和效益具有十分重要的理论和实际意义。 （一）当前研究成果 岩体由于其材料的特殊性，内部具有较多的节理、裂隙、层理等不连续层面，这些不连续面对爆破破碎效果会产生严重的影响，主要体现在应力集中、应力波反射增强、能量耗散、高压爆生气体外逸等。因此在岩石爆破设计、施工中如何处理岩石中的不连续面对爆破效果的影响，是当前研究岩石爆破破碎机理的主要问题。 国内外学者进行的大量研究指出：裂隙岩石的破碎是由爆炸冲击波与爆生气体共同作用的结果，但与均匀介质材料爆破相比，岩体的破碎主要是爆炸应力波作用的结果，裂隙岩体的爆炸气体膨胀压力较小，只是当应力波将岩石破碎成块以后，起到促使碎块分离的作用；应力波在裂隙岩体的传播过程中，在裂隙之间传播的扰动将会产生新的破裂；由于裂隙的发展速度有限，爆炸载荷的速率对裂隙的成长有较大的作用，而高应变率载荷容易产生较多的裂隙。 在此基础之上，当前的相关研究主要在两方面展开，一是追求普遍适用于各种爆破计算和分析、旨在建立相关计算模型的理论研究；一是结合一定工程实践，适用于一定范围的具体工程设计和参数优化的实验研究。在理论研究方面，从岩石破碎研究的发展历程来看，可将其分为弹性理论阶段、断裂理论阶段、损伤理论阶段和分形损伤理论4个阶段。 1.弹性理论阶段 弹性力学模型将岩石视为各向同性的均质、连续的弹性体，岩石在爆炸荷载作用下的破坏是因其内部最大应力超过岩石应力极限引起的。在破碎之前，岩石处于弹性状态。这种理论以弹性力学及有限元方法为基础，运用现代计算机技术可方便的简化工程问题、建立力学模型并加以分析计算。由于这种理论模型不考虑岩石的材料缺陷，其理论基础与实际情况有一定的差距。 2.断裂理论阶段 断裂力学模型认为岩石中的裂纹扩展及断裂破坏是影响岩石爆破破碎效果的主要因素。与弹性模型不同的是该类模型将岩石视为含有微裂纹的脆性材料，岩石的破化过程就是其内部裂纹产生、扩展和断裂的过程。但断裂力学模型仍将裂纹周围看作是均匀的连续介质，因而其仅适用于宏观裂纹形成之后的断裂阶段，对材料开始劣化到宏观裂纹形成之间的力学行为和物理过程并未进行分析描述，其适用范围只限于宏观裂纹已形成的有层理或沉积类岩石。 3.损伤理论阶段 1980年美国Sandia国家实验室的Kipp和Grady开始进行岩石爆破损伤模型的研究，他们认为岩石中存在着大量随机分布的原生裂纹，在爆破作用下部分原生裂纹将被激活并发生扩展，激活的裂纹数服从指数分布。他们运用损伤因子D表示这些岩石裂纹开裂及损伤程度。经过 Seamen、Grady、Kipp、Kus 等人的努力，最后，由 Throne 进一步完善建立了一个能 【收稿日期】2007-10-29 【作者简介】桂林工学院青年扶持基金项目，桂工院科［2007］4号 【作者简介】黄志强（1977－），男，四川武胜人，桂林工学院讲师，主要从事工程力学相关科研工作。 岩石爆破破碎机理研究
破碎岩体强度理论综述
HOEK -BROWN强度准则及其在破碎岩体强 度中的应用 摘要：岩石是有大量岩块和结构面组成的不均匀的各向异性材料。但是因为岩体内部结构的不可预见性和建模、计算能力的限制，很多情况下，只能将岩体作为均匀的宏观复合材料进行研究。如何准确定义破碎岩体的强度成了一个关系计算准确性和工程安全的重要问题。本文阐述了岩石力学中破碎岩体的主要强度理论。并对HOEK -BROWN强度理论的提出、发展、参数的选取与确定及实际应用进行了详细的探讨。 关键词：HOEK -BROWN强度准则，破碎岩体，岩体强度理论 1.研究岩体强度理论的重要性 人类生活和经济活动越来越离不开以岩体为对象的工程建设,例如水利水电工程、铁道交通工程、工业与民用建筑、隧道工程、矿山建筑与开发工程、国防工程、冶金化工、地震与防护工程等。总的来说,它们都需要以研究岩体的力学特征为基础。随着岩体工程的规模、数量及复杂性的增加,所涉及的岩体力学的问题也越来越复杂,以至于经常有重大岩体工程事故发生。美国的圣弗朗斯西重力坝、法国马尔帕塞大坝、意大利瓦扬水电站、加拿大亚当贝克水电站压力管道及日本关门铁路隧道等工程的失败或失事的惨痛教训,使人们意识必须加强岩体力学理论研究和分析,正确把握岩体在外荷载作用下的强度、变形及破坏规律。 2.研究破碎岩体强度的难点 在实际工程中遇到的均质岩体情况很少见,所碰到的岩体绝大多数均被各种结构面切割与破碎。节理是岩体中发育最广泛的一种结构面,在很多情况下节理面的力学性质很软弱。节理的存在严重的破坏了岩体的连续性和完整性,大大改
变了岩体的力学性质。节理岩体工程性质的特殊性主要表现在一下三个方面不连续。节理岩体是由不同规模、不同形态、不同成因、不同方向和不同次序的节理面以及被节理面围限而成的结构体共同组成的综合体,节理岩体在几何上和工程性质上都具有不连续性。由于发育在岩体中的节理面具有明显方向性,受节理面影响,节理岩体的工程性质呈现显著的各向异性。另外,实际工程岩体被节理切割程度的大小也与岩体工程规模有关,工程岩体结构也会随着含节理数的多少而发生变化,如图所示,所考虑的岩体范围越小,岩体中所含有的节理数就愈少,因而岩体的结构类型也就会有所不同。由于节理岩体工程性质的不连续、各向异性以及岩体组成物质的非均质,加之节理面在岩体不同部位发育程度和分布规律的差异,不同工程部位的岩体表现出不同的工程性质。节理在地壳上部岩石中具有广泛的分布,并且在岩体介质中呈现出强度低、易变形的特征。节理的发育常常为大坝、边坡和地下硐室等工程带来隐患,并导致工程岩体的失稳与破坏。地质工程中的岩体强度预测、岩坡稳定性分析、岩基承载力确定、地下硐室围岩稳定性评价及相关的动力学现象围岩垮塌或岩爆均直接或间接与岩体变形及强度特征有关。鉴于此,普遍认为节理岩体变形及强度特征的研究是一个富有挑战性的基础性课题,开展此方面的研究不仅非常必要,而且有着重要的实用价值和工程意义。节理的存在不仅大大改变岩体的力学性质,降低岩体的变形模量及强度参数,并使岩体呈现明显的各向异性。节理岩体变形具有各向异性的特征己为人们所熟知,竖向分布节理岩体的变形模量明显大于水平分布节理岩体的变形模量,这种区别主要在于变形机制不同。垂直节理面的压缩变形量主要是由岩块和节理面压密综合而成,平行节理面方向的压缩变形量主要是岩块和水平节理面的错动构成,节理岩体各方向的变形性质的差异由此而产生。与变形特征相类似,节理岩体也具有明显的强度各向异性特征。通常为了实际的需要将岩石近似地简化为各向同性体,基本上未考虑各向异性的性质,对一种岩石只给出一个确定的强度指标。在实际的岩石试验过程中发现,即使是同一地点取出的岩石,不同方向上的强度试验结果,往往也具有很大的离散性。因为本身就已经是各向异性的岩体,在后期构造改造的作用下,其各向异性表现得更加突出。参照图所示,对不含节理的完整岩体,可认为其在宏观上为均质、各向同性的材料对含有一组、二组或三组节理的岩体,其力学性质通常表现为各向异性若岩体被四组或四组以上的等规模、等间距及强度基
东北大学岩石力学讲义第二章岩石破坏机制及强度理论.
第二章 岩石破坏机制及强度理论 第一节 岩石破坏的现象 在不同的应力状态下，岩石的破坏机制不同，常见的岩石破坏形式有以下几种 一、拉破坏：岩石试件单向抗压的纵向裂纹，矿柱，采面片帮。特点出现与最大应力方向平行的裂隙。 二、剪切破坏：岩石试件单向抗压的X 形破坏。从应力分析可知，单向压缩下某一剪切面上的切向应力达到最大引起的破坏。 (a ) (b )
三、重剪破坏：即沿原有的结构面的滑动、重剪破坏 主要的机制：岩体受剪切作用或者受拉应力的作用、三向受压情况下多数为剪切应力的作用，侧向压力较小时可能是拉神破坏，实际工程中可能是不同机制的组合，但侧向应力较大时，可以认为剪切应力是岩石重剪破坏的主要破坏机制。 从岩石破坏的现象看，从小到几厘米的岩块到大的工程岩体，破坏形式雷同，并可归纳为两种，拉断与剪坏，因此有一定的规律可寻。 对岩石破坏的研究： 在单向条件下可以从实验得到破坏的经验关系。但是三向受力条件下，不同应力的组合有无穷多种，因此无法仅仅依靠实验得到破坏的经验关系，因此在一般应力状态，对岩石破坏的研究需要结合理论分析和试验研究两个方面。现代关于岩石破坏的理论分析一般归结为、寻求破坏时的主应力之间的关系 123(,)f σσσ= 研究的方法有：理论分析；2、试验研究；3、理论研究结合试验研究。 第二节 岩石拉伸破坏的强度条件 一、最大线应变理论 该理论的主要观点是，岩石中某个面上的拉应变达到临界值时破坏，而与所处的应力状态无关。强度条件为 c εε≤ (2-1) c ε—拉应变的极限值，ε—拉应变。
若岩石在破坏之前可看作是弹性体，在受压条件下σ1>σ2>σ3下， 3ε是最小主应力。按弹性力学有3 3E E σμ εσσ= -12（+），即33E εσμσσ=-12（+）。若3ε<0则产生拉应变。由于E >0，因此产生拉应变的条件是 3σμσσ-12（+）<0，3μσσσ12（+）> 若3ε=0ε<0则产生拉破坏，此时抗拉强度为0t E σε＝?0t E σε＝。 按最大线应变理论30εε≥破坏，即 312()t σμσσσ-+≥ (2-2) 式中0ε是允许的拉应变。 二、格里菲斯理论 格里菲斯理论的主要观点是：材料内微小裂隙失稳扩展导致材料的宏观破坏。 格里菲斯理论的主要依据是：1）、任何材料中总有各种微小微纹；2）、裂纹尖端的有严重的应力集中，即应力最大，并且有拉应力集中的现象；3）、当这种拉应力集中达到拉伸强度时微裂纹失稳扩展，导致材料的破坏。 格里菲斯理论的来源：由玻璃破坏得到的启示。 格里菲斯理论的基本假设为： 1、岩石的裂隙可视为极扁的扁椭圆裂隙； 2、裂隙失稳扩展可按平面应力问题处理； 3、裂隙之间互不影响。 按格里菲斯理论，裂纹失稳扩展条件为 1）、当1330σσ+>时，满足 21313()8()0t σσσσσ-++= (2-2)
岩石爆破技术的现状与发展
岩石爆破技术的现状与发展 要：结合笔者对爆破技术的研究，对近几年来国内外较为先进的岩石爆破技术的理论及控制爆破技术方面进行简要的介绍，随着岩石爆破技术的不断发展，爆破工程机械化程度的提高，人们对工程爆破作业有害效应更加的专注。岩石爆破技术的发展对爆破施工发挥起到了重要的作用。 关键词：岩石爆破技术；爆破理论；现状；发展 在破岩的过程中采用最为普遍也是效果最好的手段就是爆破。岩石爆破技术的发展不仅仅取决机械设备、测量工具等硬件设备的发展，而且还需要依托爆破理论学、岩石力学等方面的理论成果。随着岩石爆破技术的不断发展以及爆破力学的不断深入，以及测量设备的不断改进、计算机技术在爆破中的普及应用，推动了我国爆破技术向着机械化、智能化方面发展，其只要体现在下面几个方面：一是岩石爆破中使用的各种机械设备逐渐的完善，爆破施工的机械化水平快速发展；二是在对岩石等相关材质的分析上广泛的采用了全新的扫描技术和分析处理技术，根据分析出的岩石的性质来选择与之相符的爆破方案；三是爆破的规模在不断的扩大，爆破的工艺也在不断的更新；四是在爆破的过程中更多的考虑到了环境保护，采用各种控制爆破技术，尽可能的降低岩石爆破对环境及生态造成的影响。五是在岩石爆破过程中开始普遍的应用计算机进行辅助爆破，或者进行计算机模拟爆破，特别是将计算机与GPS 定位系统结合之后发展了数字钻爆系统。这些方面的特点都对我国岩石爆破技术的发展起到深远的影响。
1 岩石爆破理论 所谓的岩石爆破就是利用炸药在爆炸的过程中产生的能量来破碎岩石的方法。岩石爆破理论可以系统的分为两个部分来进行概述：一是岩体中的爆破应力波，岩土在炸药爆炸的过程中，岩体会收到冲击和扰动，而在岩体中传播的波，在波的影响下岩体的内在状态会随之发生变化，因此我们将在固定中传播的扰动波称之为应力波；二是岩石爆破破碎机理，爆破机理的研究是一个较为复杂的课题，由于岩石爆破是也在一个高压、高温、高速的三高环境下发生的，在现有的科技条件下是无法进行测试的，而岩石的状态又是不定的，目前也找不到一个合适的状态方程来对岩石的变化进行科学合理的描述，因此，对岩石爆破作用机理的研究还仅仅停留在定性的阶段，现在实际采用的都是多年积累的经验，并没有科学的根据。虽然这个两种不通的机理，但是在实际的爆破过程中这两者都发挥着作用，只是在不通岩石材质下两者发挥的作用程度不一样。 岩石得以破坏是因为在爆破的过程中产生的应力超过了岩石本身多能够承受的最大限度，岩石的破坏与爆炸时产生的能量大小和岩石的力学特性有着紧密的联系。也就是说，要想对岩石进行破坏，在假定装药的型号、形式及自由面相同的条件下，药包装药的多少只要是由岩石的力学特性决定的。在岩石爆破技术的研究过程中，岩石的力学特性与爆破破碎的关系一直都是研究的一个重点。在一定程度上岩石的力学特性决定了这次岩石爆破的难易程度，它主要表现在岩石的抗压、抗拉、抗剪等方面。炸药的单耗与岩石的这些特性是成正比关系的，对于大多
新粤教版四年级上册科学第11课《岩石碎裂了》教学设计
第11课《岩石碎裂了》教学设计 一、教材分析 本课是粤教科技版《科学》四年级上册第2单元“岩石”的第4课。本课旨在通过引导学生观察自然界岩石碎裂的常见现象，激发学生通过模拟实验自主探究岩石碎裂的原因，并通过“科学阅读”，使学生知道土壤是由岩石经过漫长的时间变化而成的，从而培养学生保护土壤资源的环保意识。本课包括情景图导入、活动1“岩石碎裂的现象”、活动2“探究岩石碎裂的原因”、科学阅读“从岩石到土壤”等四个教学环节。情景图导入从学生常见的岩石碎裂现象激发学生的探究热情，引导他们观察各种自然环境中的岩石，从而发现岩石碎裂是自然界的普遍现象，激发他们产生探究岩石碎裂原因的想法。活动2通过引导学生提出岩石碎裂原因的假设，并进行模拟实验，了解多种自然因素会使岩石碎裂。“科学阅读”环节则引导学生了解自然界的岩石一直受到环境中多个因素的联合作用，经过漫长的反复作用而不断产生碎裂，最终才能形成土壤，从而树立珍惜土壤资源的环保意识。综上所述，本课主要引导学生经历“观察现象”“提出假设”“实验验证”“得出结论”的科学探究过程，提高学生的科学探究能力。 二、学情分析 岩石碎裂是一种非常普遍的自然现象，是大自然中各种环境因素共同作用的结果。自然界里的岩石经过漫长的变化会逐渐碎裂，逐渐风化为碎石、沙粒、土壤。但这个过程是非常缓慢而漫长的，不易觉察的。大部分学生认为岩石是非常坚硬、结实的物体，是不容易受到破坏的。他们对“岩石会不会变化、探索岩石变化的原因”几乎没有感性体验，特别是岩石变化过程的缓慢性和长期性，更是他们难以体
会的。虽然四年级的学生经过几年的科学学习，已经具备了一定的推测能力和设计模拟实验的能力，但是在进行模拟实验的设计时，有效模拟各种自然因素对岩石作用的长期反复性，对他们来说具有一定的挑战性，还需要教师给予细致而有效的指导。 三、教学目标 1．知道大自然中岩石的碎裂现象是各种自然力量作用的结果。 2．能根据大自然中岩石碎裂的现象，猜想岩石碎裂的原因，并设计简单的模拟实 验进行验证。 3.对大自然中岩石碎裂的现象感兴趣并乐于探究。 4.简单了解岩石经过漫长的变化形成土壤的过程，认识到珍惜土壤资源的重要性。 四、教学重、难点 教学重点：运用模拟实验的方法，多个角度探索自然界中引起岩石碎裂的环境因素。教学难点：在设计实验时能模拟各种环境因素对岩石产生影响。 五、教学准备 教具准备：页岩、镊子、酒精灯、塑料瓶、PPT教学课件。学具准备：页岩、镊子、酒精灯、塑料瓶、学生活动手册。 六、教学过程 （一）任务驱动 媒体：出示本课的任务驱动场景图。 讲述：周末，在家长的带领下，彬彬和波波到郊区玩。他们被山上一块岩石吸引了。 提问：这块岩石有什么特点？交流：学生汇报自己的发现。
爆破基本原理
A爆破技术员应知应会的基本原理 一、岩石炸药单耗确定原理和方法 1岩石炸药单耗确定之经验法 2岩石炸药单耗确定之类比法 爆破各种岩石的单位炸药消耗量K值表
3、岩石炸药单耗确定之爆破漏斗试验法 最小抵抗线原理：药包爆炸时，爆破作用首先沿着阻力最小的地方，使岩（土）产生破坏，隆起鼓包或抛掷出去，这就是作为爆破理论基础的“最小抵抗线原理”。 药包在有限介质内爆破后，在临空一面的表面上会出现一个爆破坑，一部分炸碎的土石被抛至坑外，一部分仍落在坑底。由于爆破坑形状似漏斗，称为爆破漏斗。若在倾斜边界条件下，则会形成卧置的椭圆锥体如图2.6.14 当地面坡度等于零时，爆破漏斗成为倒置的圆锥体（图2.6.15）。mDl称为可见的爆破漏斗，其体积V mDl与爆破漏斗V mOl之比的百分数E0，称为平坦地形的抛掷率；r0（漏斗口半径）与W（最小抵抗线）的比值n称为平地爆破作用指数。 当r0=W时，n=1，称为标准抛掷爆破。在水平边界条件下，其抛掷率E=27%。标准抛掷漏斗的顶部夹角为直角。 当r0>W，则n>1，称为加强抛掷爆破。抛掷率>27%。
漏斗顶部夹角大于90°。 当r0 基础岩石破碎专项施工方案新 目录 一、工程概况 二、编制依据、原则 三、地质情况 四、施工准备、工期 五、施工方案 六、安全措施及注意事项 一、工程概况 泉州传化公路港I标工程项目建设单位为泉州传化公路港物流有限公司、勘察单位为福建省泉州工程勘察院、设计单位为信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司、监理单位为福州中博建设发展有限公司、施工单位为宝业湖北建工集团有限公司。工程位于泉州市晋江市磁灶镇318县道旁。一标段工程总建筑面积约有29762.5㎡，占地面积10679.94㎡。其中：货物配载及货运站场楼一占地面积：7585.27㎡，建筑面积：19992.85㎡。生产配套中心一占地面积：2539.81㎡，建筑面积：8943.43㎡。物业用房占地面积：271.36㎡，建筑面积：542.72㎡。厕所一（二）占地面积一样：61.24㎡，建筑面积：61.24㎡。变配电房占地面积：161.02㎡，建筑面积：161.02㎡。建筑结构形式为框架结构，基础型式为独立基础。建筑场地类别为Ⅱ类、地震设防烈度为7度、抗震设防类别为丙类、建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数为1、耐火等级二级、地基基础设计等级为乙级、屋面防水等级I 级、设计使用年限为50年。 在生产配套中心一和货物配载及货运站场楼一土方开挖，基础施工过程中部分区域遇到岩石层,阻碍了工程进度，为了工程的施工进展，需对该工程岩石进行破碎作业。 经业主、监理、施工单位三方现场实际测量计算后，该施工区域破碎的岩石量为2465 m3，需处理岩石厚高度约为1-3.5米， 计划工期50天(在总工期内）。 1.2、静态破碎部位概况 1.由于基坑紧靠项目部现场办公室及318县道故不能采取正常的爆破施工。其危害有：爆破产生的震动，容易对已施工完成的塔吊基础产生影响等。正常爆破施工产生的个别飞散物，容易对工程附近的工人，行人及车辆造成损害；且爆破作业必须经过严格设计及可行性方案论证，必须经过相关政府部门的审批后方可实施，其作业期间必须全程严格控制;对特殊环境下采用爆破作业时，常常会产生不必要的纠纷。因此，不能采取正常的爆破施工，只能采炮锤式挖掘机破碎法＋静态破碎法施工方案。 二、编制依据、原则 2.1、编制依据 1、中华人民共和国《爆破安全规程》（GB6722- ）； 2、《无声破碎剂》（JC 506-92） 3、《建筑机械使用安全技术规程》 JGJ33- 确保工期的原则根据业主对本合同段的工期要求，编制科学的、合理的、周密的施工方案，合理安排进度，按工期网络控制，搞好工序衔接，实施进度监控，实现工期目标，满足业主的要求 安全第一的原则确立安全工作目标、完善规章制度、层层签基础岩石破碎专项施工方案新