湖北水利水电职业技术学院：《水利水电工程施工技术》课程教学资源（授课教案）第一章爆破工程（1.1）爆破的概念与分类.doc_大学文库

绪论水利水电工程施工技术是一门理论与实践紧密结合的专业课。它是在总结国内外水利水电工程建设经验的基础上,从施工技术、施工机械等方面,研究水利水电建设基本规律的一门学科、我国水利水电工程施工的成就与发展我国水利建设有着卓越的成就,积累了许多宝贵的施工经验。几千年来,修建了都江堰工程、黄河大堤、南北大运河以及其他许多施工技术难度大的水利工程。在抗洪斗争中,创造了平堵与立堵相结合的堵口方法,取得了草土围堰等施工经验。这些伟大的水利工程和独特的施工技术,至今仍发挥作用,有力地促进我国水利水电建设的发展。建国后,我国水利建设事业取得了辉煌的成就。在水利建设中,江河干支流上加高加固和修建了大量的堤防,整治江河,提高了防洪能力。修建了官厅、佛子岭、大伙房、密云、岳城、潘家口、南山、观音阁、桃林口、江垭等大型水库,为防洪、蓄水服务。修建了三门峡、青铜峡、丹江口、满拉、乌鲁瓦提等水利枢纽,是防洪、蓄水、发电等综合利用的。这些工程中有各种形式的高坝,我国坝工技术有飞跃的发展。在灌溉工程方面,修建了人民胜利渠,是黄河下游第一个引黄灌溉渠。还修建了淠史灌区、内蒙古引黄灌区、林县红旗渠、陕甘宁盐环定扬黄灌区、宁夏扬黄灌区等。在跨流域引水工程方面修建了东港供水、引滦入津、南水北调东线一期、引黄济青、万家寨引黄入晋等。我国取水、输水、灌溉技术达到国际水平在防洪方面,修建和加高加固大江大河堤防26万km,兴建水库8.5成座,总库容4924亿m3,初步控制了常遇洪水,保护了4亿多人口、470座城市、5亿亩耕地和大量交通道路、油田等基础设施。新中国成立后,战胜了历次大洪水和严重的干旱灾害,黄河年年安澜。1998年大洪水,长江堤防保持安澜,松花江、嫩江主要城市和河段保证了安全。在农田水利方面,灌溉面积发展到8亿亩,灌区生产的粮食占全国总产量的75%,棉花和蔬菜产量的 90%,我国以占世界近10%的耕地面积,解决了占世界22%人口的粮食问题在供水水源方面,兴建了大量蓄水、引水、扬水工程,抽用地下水,农业灌溉和城市工业供水水源已经初具规模,乡镇供水发展迅速,水利工程年供水能力达5800亿m。修建各种农村饮水工程315万处, 解决了2亿多人和1.3亿头牲畜的饮水问题。在水资源调配方面,兴建了一批流域控制性工程,以及跨流域调水工程,初步解决了区域水资源分布和城乡工农业用水的矛盾,缓解国民经济和社会发展用水的需要。三峡工程和小浪底工程建成后,将得到进一步缓解。南水北调工程规模巨大,正在规划中,时机成熟也将兴建。在水电建设中,修建了狮子滩、新安江、刘家峡、新丰江、六郎洞、葛洲坝、白山、东江、龙羊峡、李家峡、鲁布革、天生桥、二滩等各种类型的大型水电站,还修建了数以万计的中小型水电站。目前大中型水电站装机6400多万kw,年发电量约为2080亿kwh。大型水电站供应了工业和城市用电,支持灌溉用量。中小型水电站供应全国1/3的县、45%国土面积和70%贫困山区的用电。三峡工程建成后水电装机大幅度地增加,并可联系全国电网,互相调济。我国装机容量位居世界前列,在水电技术上达到国际水平,能修建各种类型、条件复杂的大型水电站施工技术也不断提髙。采用了定向爆破、光面爆破、预裂爆破、岩塞爆破、喷锚支护、预应力锚索、滑模和碾压混凝土及混凝土防渗面板等新技术、新工艺。施工机械装备能力迅速増长,使用了斗轮式挖掘机、大吨位的自卸汽车、全自动化混凝土搅拌楼、塔带机、隧洞掘进机和盾构机等。水利工程施工学科的发展,为水利水电建设事业展示了一片广阔的前景在取得巨大成就的同时,应认识到我国施工水平与先进国家相比,尚有较大差距。如新技术新工艺研究、推广、使用不够普遍;施工机械还比较落后、配套不齐、利用率不充分,施工组织管理水平不高。教师签名第_2页

教师签名：第 2 页绪论水利水电工程施工技术是一门理论与实践紧密结合的专业课。它是在总结国内外水利水电工程建设经验的基础上，从施工技术、施工机械等方面，研究水利水电建设基本规律的一门学科。一、我国水利水电工程施工的成就与发展我国水利建设有着卓越的成就，积累了许多宝贵的施工经验。几千年来，修建了都江堰工程、黄河大堤、南北大运河以及其他许多施工技术难度大的水利工程。在抗洪斗争中，创造了平堵与立堵相结合的堵口方法，取得了草土围堰等施工经验。这些伟大的水利工程和独特的施工技术，至今仍发挥作用，有力地促进我国水利水电建设的发展。建国后，我国水利建设事业取得了辉煌的成就。在水利建设中，江河干支流上加高加固和修建了大量的堤防，整治江河，提高了防洪能力。修建了官厅、佛子岭、大伙房、密云、岳城、潘家口、南山、观音阁、桃林口、江垭等大型水库，为防洪、蓄水服务。修建了三门峡、青铜峡、丹江口、满拉、乌鲁瓦提等水利枢纽，是防洪、蓄水、发电等综合利用的。这些工程中有各种形式的高坝，我国坝工技术有飞跃的发展。在灌溉工程方面，修建了人民胜利渠，是黄河下游第一个引黄灌溉渠。还修建了淠史灌区、内蒙古引黄灌区、林县红旗渠、陕甘宁盐环定扬黄灌区、宁夏扬黄灌区等。在跨流域引水工程方面修建了东港供水、引滦入津、南水北调东线一期、引黄济青、万家寨引黄入晋等。我国取水、输水、灌溉技术达到国际水平。在防洪方面，修建和加高加固大江大河堤防 26 万 km，兴建水库 8.5 成座，总库容 4924 亿 m 3，初步控制了常遇洪水，保护了 4 亿多人口、470 座城市、5 亿亩耕地和大量交通道路、油田等基础设施。新中国成立后，战胜了历次大洪水和严重的干旱灾害，黄河年年安澜。1998 年大洪水，长江堤防保持安澜，松花江、嫩江主要城市和河段保证了安全。在农田水利方面，灌溉面积发展到 8 亿亩，灌区生产的粮食占全国总产量的 75%，棉花和蔬菜产量的 90%，我国以占世界近 10%的耕地面积，解决了占世界 22%人口的粮食问题。在供水水源方面，兴建了大量蓄水、引水、扬水工程，抽用地下水，农业灌溉和城市工业供水水源已经初具规模，乡镇供水发展迅速，水利工程年供水能力达 5800 亿 m 3。修建各种农村饮水工程 315 万处，解决了 2 亿多人和 1.3 亿头牲畜的饮水问题。在水资源调配方面，兴建了一批流域控制性工程，以及跨流域调水工程，初步解决了区域水资源分布和城乡工农业用水的矛盾，缓解国民经济和社会发展用水的需要。三峡工程和小浪底工程建成后，将得到进一步缓解。南水北调工程规模巨大，正在规划中，时机成熟也将兴建。在水电建设中，修建了狮子滩、新安江、刘家峡、新丰江、六郎洞、葛洲坝、白山、东江、龙羊峡、李家峡、鲁布革、天生桥、二滩等各种类型的大型水电站，还修建了数以万计的中小型水电站。目前大中型水电站装机 6400 多万 kw，年发电量约为 2080 亿 kwh。大型水电站供应了工业和城市用电，支持灌溉用量。中小型水电站供应全国 1/3 的县、45%国土面积和 70%贫困山区的用电。三峡工程建成后水电装机大幅度地增加，并可联系全国电网，互相调济。我国装机容量位居世界前列，在水电技术上达到国际水平，能修建各种类型、条件复杂的大型水电站。施工技术也不断提高。采用了定向爆破、光面爆破、预裂爆破、岩塞爆破、喷锚支护、预应力锚索、滑模和碾压混凝土及混凝土防渗面板等新技术、新工艺。施工机械装备能力迅速增长，使用了斗轮式挖掘机、大吨位的自卸汽车、全自动化混凝土搅拌楼、塔带机、隧洞掘进机和盾构机等。水利工程施工学科的发展，为水利水电建设事业展示了一片广阔的前景。在取得巨大成就的同时，应认识到我国施工水平与先进国家相比，尚有较大差距。如新技术新工艺研究、推广、使用不够普遍；施工机械还比较落后、配套不齐、利用率不充分，施工组织管理水平不高。这

些和我国水电建设事业的发展是不相适应的,这就要求我们必须认真总结过去的经验和教训,努力学习和引进国外先进的技术和科学的管理方法,走出一条适合我国国情的水利水电工程建设新路二、水利水电工程施工技术的特点 (1)水利工程施工多在河流上进行,因而需要采取导截流、基坑排水、施工渡汛、施工期通航及下游供水等措施,以保证工程施工的顺利进行。 (2)水利工程施工经常遇到复杂的地质条件,如渗漏、软弱地基、断层、破碎带及滑坡等。因而要进行相应的地基处理,以保证施工质量 (3)水利工程多为露天施工,需要采取适合的冬节、夏季、雨季等不同季节的施工措施,保证施工质量和进度。 (4)水利工程一般都是挡水或过水建筑物,这些建筑物的安全往往关系到国计民生和下游千百万人民生命财产的安危。因此必须确保施工质量、课程内容和方法本课程将系统地阐述水利水电土建工程中各主要工种的施工工工艺、主要水工建筑物的施工程序与方法等内容。通过学习,要求了解水利工程中施工常用的施工机械的主要组成部分、工作原理、主要性能及其选择;掌握主要工种的施工过程、施工方法、操作技术、质量控制检査、施工安全技术,以及主要水工建筑物的施工特点、施工程序和施工技术要求、施工方法以及质量控制检查。根据教材内容和课程实践性很强的特点,学习中应掌握基本概念、基本原理、基本方法,结合所学过的课程,循序渐进地进行。必须密切联系生产实际,配合生产实习、生产劳动、生产现场教学、电化教学多媒体教学、课程作业、毕业设计等教学环节,运用所学的施工知识,才能有效地掌握本课程的内容。第1章爆破工程第一节爆破的概念与分类、爆破的概念爆破是炸药爆炸作用于周围介质的结果。埋在介质内的炸药引爆后,在极短的时间内,由固态转变为气态,体积增加数百倍至几千倍,伴随产生极大的压力和冲击力,同时还产生很高的温度,使周围介质受到各种不同程度的破坏,称为爆破。爆破的常用术语 1.爆破作用圈当具有一定质量的球形药包在无限均质介质内部爆炸时,在爆炸作用下,距离药包中心不同区域的介质,由于受到的作用力有所不同,因而产生不同程度的破坏或振动现象。整个被影响的范围就叫做爆破作用圈。这种现象随着与药包中心间的距离增大而逐渐消失,按对介质作用不同可分为四个作用圈。 (1)压缩圈图1-1中R表示压缩圈半径,在这个作用圈范围内,介质直接承受了药包爆炸而产生的极其巨大的作用力,因而如果介质是可塑性的土壤,便会遭到压缩形成孔腔;如果是坚硬的脆性岩石便会被粉碎。所以把R这个球形地带叫做压缩圈或破碎圈。 B (2)抛掷圈围绕在压缩圈范围以外至R2的地带,其受到的爆破作用力虽较压缩圈范围内小,但介质原有的结构受到破坏,分裂成为各种尺寸和形状的碎块,而且爆破作用力尚有余力足以使这些碎块获得能量如果这个地带的某一部份处在临空的自由面条件下,破坏了的介质图1-1爆破影响范围示意图碎块便会产生抛掷现象,因而叫做抛掷圈。教师签名第_3页

教师签名：第 3 页些和我国水电建设事业的发展是不相适应的，这就要求我们必须认真总结过去的经验和教训，努力学习和引进国外先进的技术和科学的管理方法，走出一条适合我国国情的水利水电工程建设新路。二、水利水电工程施工技术的特点（1）水利工程施工多在河流上进行，因而需要采取导截流、基坑排水、施工渡汛、施工期通航及下游供水等措施，以保证工程施工的顺利进行。（2）水利工程施工经常遇到复杂的地质条件，如渗漏、软弱地基、断层、破碎带及滑坡等。因而要进行相应的地基处理，以保证施工质量。（3）水利工程多为露天施工，需要采取适合的冬节、夏季、雨季等不同季节的施工措施，保证施工质量和进度。（4）水利工程一般都是挡水或过水建筑物，这些建筑物的安全往往关系到国计民生和下游千百万人民生命财产的安危。因此必须确保施工质量。三、课程内容和方法本课程将系统地阐述水利水电土建工程中各主要工种的施工工工艺、主要水工建筑物的施工程序与方法等内容。通过学习，要求了解水利工程中施工常用的施工机械的主要组成部分、工作原理、主要性能及其选择；掌握主要工种的施工过程、施工方法、操作技术、质量控制检查、施工安全技术，以及主要水工建筑物的施工特点、施工程序和施工技术要求、施工方法以及质量控制检查。根据教材内容和课程实践性很强的特点，学习中应掌握基本概念、基本原理、基本方法，结合所学过的课程，循序渐进地进行。必须密切联系生产实际，配合生产实习、生产劳动、生产现场教学、电化教学、多媒体教学、课程作业、毕业设计等教学环节，运用所学的施工知识，才能有效地掌握本课程的内容。第 1 章爆破工程第一节爆破的概念与分类一、爆破的概念爆破是炸药爆炸作用于周围介质的结果。埋在介质内的炸药引爆后，在极短的时间内，由固态转变为气态，体积增加数百倍至几千倍，伴随产生极大的压力和冲击力，同时还产生很高的温度，使周围介质受到各种不同程度的破坏，称为爆破。二、爆破的常用术语 1. 爆破作用圈当具有一定质量的球形药包在无限均质介质内部爆炸时，在爆炸作用下，距离药包中心不同区域的介质，由于受到的作用力有所不同，因而产生不同程度的破坏或振动现象。整个被影响的范围就叫做爆破作用圈。这种现象随着与药包中心间的距离增大而逐渐消失，按对介质作用不同可分为四个作用圈。 (1)压缩圈图 1-1 中 R1 表示压缩圈半径，在这个作用圈范围内，介质直接承受了药包爆炸而产生的极其巨大的作用力，因而如果介质是可塑性的土壤，便会遭到压缩形成孔腔；如果是坚硬的脆性岩石便会被粉碎。所以把 R1 这个球形地带叫做压缩圈或破碎圈。 (2)抛掷圈围绕在压缩圈范围以外至 R2 的地带，其受到的爆破作用力虽较压缩圈范围内小，但介质原有的结构受到破坏，分裂成为各种尺寸和形状的碎块，而且爆破作用力尚有余力足以使这些碎块获得能量。如果这个地带的某一部份处在临空的自由面条件下，破坏了的介质碎块便会产生抛掷现象，因而叫做抛掷圈。图 1－1 爆破影响范围示意图

(3)松动圈松动圈又称破坏圈。在抛掷圈以外至R的地带,爆破的作用力更弱,除了能使介质结构受到不同程度的破坏外,没有余力可以使破坏了的碎块产生抛掷运动,因而叫做破坏圈。工程上为了实用起见,一般还把这个地带被破碎成为独立碎块的一部分叫做松动圈,而把只是形成裂缝、互相间仍然连成整块的一部分叫做裂缝圈或破裂圈。 (4)震动圈在破坏圈范围从外,微弱的爆破作用力甚至不能使介质产生破坏。这时介质只能在应力波的作用下产生振动现象,这就是图1—-1中R4所包括的地带,通常叫做震动圈。震动圈以外爆破作用的能量就完全消失了。 2、爆破漏斗在有限介质中爆破,当药包埋设较浅,爆破后将形成以药包中心为顶点的倒圆锥型爆破坑,称之为爆破漏斗。爆破漏斗的形状多种多样,随着岩土性质、炸药的品种性能和药包大小及药包埋置深度等不同而化 3.最小抵抗线由药包中心至自由面的最短距离。如图1-2中的W 4.爆破漏斗半径即在介质自由面上的爆破漏斗半径。如图1-2中的r。若r=W,则r为标准抛掷漏斗半径 5.爆破作用指数指爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值。即 h 图1-2爆破漏斗 r一爆破漏斗半径R一爆破作用半径 W一最小抵抗线h一漏斗可见深度 (1-1) 爆破作用指数的大小可判断爆破作用性质及岩石抛掷的远近程度,也是计算药包量、决定漏斗大小和药包距离的重要参数。一般用n来区分不同爆破漏斗,划分不同爆破类型:当n=1时,称为标准抛掷爆破漏斗;当n1时,称为加强抛掷爆破漏斗:;当0.75<n<1时,称为减弱抛掷爆破漏斗;当0.33<n≤O.75 时,称为松动爆破漏斗;当n≤0.33时,称为裸露爆破漏斗 6.可见漏斗深度h 经过爆破后所形成的沟槽深度叫做可见漏斗深度(如图1-2中的h),它与爆破作用指数大小、炸药的性质、药包的排数、爆破介质的物理性质和地面坡度有关 7.自由面教师签名页

教师签名：第 4 页 (3)松动圈松动圈又称破坏圈。在抛掷圈以外至 R3 的地带，爆破的作用力更弱，除了能使介质结构受到不同程度的破坏外，没有余力可以使破坏了的碎块产生抛掷运动，因而叫做破坏圈。工程上为了实用起见，一般还把这个地带被破碎成为独立碎块的一部分叫做松动圈，而把只是形成裂缝、互相间仍然连成整块的一部分叫做裂缝圈或破裂圈。 (4)震动圈在破坏圈范围从外，微弱的爆破作用力甚至不能使介质产生破坏。这时介质只能在应力波的作用下，产生振动现象，这就是图 1—1 中 R4 所包括的地带，通常叫做震动圈。震动圈以外爆破作用的能量就完全消失了。 2、爆破漏斗在有限介质中爆破，当药包埋设较浅，爆破后将形成以药包中心为顶点的倒圆锥型爆破坑，称之为爆破漏斗。爆破漏斗的形状多种多样，随着岩土性质、炸药的品种性能和药包大小及药包埋置深度等不同而变化。 3. 最小抵抗线由药包中心至自由面的最短距离。如图 1-2 中的 W。 4. 爆破漏斗半径即在介质自由面上的爆破漏斗半径。如图 1-2 中的 r 。若 r＝W，则 r 为标准抛掷漏斗半径。 5. 爆破作用指数指爆破漏斗半径 r 与最小抵抗线 W 的比值。即：图 1-2 爆破漏斗 r—爆破漏斗半径 R－爆破作用半径 W－最小抵抗线 h－漏斗可见深度 W r n = （1-1）爆破作用指数的大小可判断爆破作用性质及岩石抛掷的远近程度，也是计算药包量、决定漏斗大小和药包距离的重要参数。一般用 n 来区分不同爆破漏斗，划分不同爆破类型：当 n=1 时，称为标准抛掷爆破漏斗；当 n>1 时，称为加强抛掷爆破漏斗；当 0.75<n<1 时，称为减弱抛掷爆破漏斗；当 0.33＜n≤0.75 时，称为松动爆破漏斗；当 n≤0.33 时，称为裸露爆破漏斗。 6. 可见漏斗深度 h 经过爆破后所形成的沟槽深度叫做可见漏斗深度（如图 1-2 中的 h），它与爆破作用指数大小、炸药的性质、药包的排数、爆破介质的物理性质和地面坡度有关。 7. 自由面

教师签名：第 6 页大致得出爆破单位体积介质所需的用药量，然后再按照爆破漏斗体积计算出每个药包的装药量。药包药量的基本计算公式是： Q = KV （1-2）式中 K――爆破单位体积岩石的耗药量，简称单位耗药量（kg/m3）。需要注意的是，单位耗药量 K 值的确定，应考虑多方面的因素，经综合分析后定出。常见岩土的标准单位耗药量见表 1-2 V――标准抛掷漏斗内的岩石体积（m 3）， 3 W3 3 V = W   故标准抛掷爆破药包药量计算公式（1-2）可以写为： 3 Q = KW （1-3）对于加强抛掷爆破 3 3 Q = (0.4+ 0.6n )KW （1-4）对于减弱抛掷爆破 3 3 ) 7 4 3 ( kW n Q + = （1-5）对于松动爆破 3 Q = 0.33KW （1-6）式中 Q－药包重量（kg）； W－最小抵抗线（m）； n—爆破作用指数。四、爆破的分类爆破可按爆破规模、凿岩情况、要求等不同进行分类。（1）按爆破规模分，爆破可分为小爆破、中爆破、大爆破。（2）按凿岩情况分，爆破可分为浅孔爆破、深孔爆破、药壶爆破、洞室爆破、二次爆破。表 1-2 单位耗药量 K 值岩石种类 k（kg/m3）岩石种类 k（kg/m3）粘土 1.0～1.1 砾岩 1.4～1.8 坚实粘土、黄土 1.1～1.25 片麻岩 1.4～1.8 泥灰岩 1.2～1.4 花岗岩 1.4～2.0 页岩、板岩、凝灰岩 1.2～1.5 石英砂岩 1.5～1.8 石灰岩 1.2～1.7 闪长岩 1.5～2.1 石英斑岩 1.3～1.4 辉长岩 1.6～1.9 砂岩 1.3～1.6 安山岩、玄武岩 1.6～2.1 流纹岩 1.4～1.6 辉绿岩 1.7～1.9 白云岩 1.4～1.7 石英岩 1.7～2.0 注： 1. 表中数据是以 2 ＃岩石铵梯炸药作为标准计算，若采用其它炸药时，应乘以炸药换算系数 e（见表 1-3）； 2. 表中数据，是在炮眼堵塞良好的情况下确定出来的，如果堵塞不良，则应乘以 1～2 的堵塞系数。对于黄色炸药等烈性炸药，其堵塞系数不宜大于 1.7；

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湖北水利水电职业技术学院：《水利水电工程施工技术》课程教学资源（授课教案）第一章爆破工程（1.1）爆破的概念与分类