18· 北京科技大学学报 1998年第1期 线附近应力强度较孔口区域高得多，总的来看，孔底连线的迭加效果最为明显，其应力场强度 为全场最高压应力区， 2.31,=29μs时刻等差条纹图分析 1,=2.9μs时，对于同一炮孔，不同起爆点爆轰波相向传播及应力波不断相互干涉，沿炮 孔轴线应力波进人完全迭加：对于不同炮孔的应力波则在上一时刻迭加的基础上作用进一步 加强，因此在两炮孔间区域，不同应力波各种相互作用造成的条纹图极为复杂.从宏观上讲， 有4个内部包含有自身不断进行迭加的波，它们之间又进行相互迭加，这给条纹的判读带来 极大的困难.我们根据动态条纹的一些特性，经过仔细分辨，获得了1，时刻各相关剖面的全部 条纹级次.(I)在孔口部位，P波强度已极低，占主导地位的是反射拉伸波，波前已达距边界4 cm处的区域，以此区段中点和边界孔口连线的漏斗状区域为拉伸区，拉伸波最高条纹级次为 一6级.(2)其下的区间是条带状高应力区，其中点刚刚产生迭加，孔口的中下部区域（距边界 4~6cm)是P波传播过后的低应力区，条纹级次在0.5级左右变化；在炮孔中部（距边界6~ 8©m),由于4个起爆点爆轰后波阵面在此四重迭加，条纹级次较高.(3)孔底区域，孔底正下 方、左右孔最高条纹级数为3.5和2.5级，比1，时分别下降了0.5级和1级，远较孔底连线及附 近区域为低，后者尽管较1时有所下降，但仍然维持了较高的应力强度，在连线下部区域，最 高条纹级次为8.5级，上部区域为10.5级，连线中点为8.5级，如图3()曲线3所示. 2.4【4=36μs时刻等差条纹图分析 该时刻在炮孔之间出现了大面积的低应力区，膨胀波作用区基本消失，孔间应力场主要 由4个条带状应力带围成一个菱形，孔口部位拉伸区已与菱形上部两条$波相遇，孔底连线 上，亦只有下部S波作用，条纹级数已不能辨别，但从图可判定仍维持了一定强度.从总的情 况看，孔间应力场作用逐渐消失。 3 结束语 通过对上述不同时刻柱状孔间爆炸应力场分析，可对预裂缓冲爆破机理作一些探讨. (1)柱状孔间动应力破坏类型，从对动光弹模型试验研究来看，预裂爆破在炮孔不同部位 应力场作用是有差别的：孔口部位，以反射拉伸波产生破坏为主；在炮孔中部，由于应力波多 重迭加导致应力场大大加强而破坏；孔底进行加强装药后，以其强烈的压缩破坏，完全可以在 连线方向形成裂缝贯通，这在现场试验亦得到证明， (2)对于长柱状装药形成的应力场，后续波强度高，衰减慢，P波最高条纹级数明显比它 低，这一后续波不能简单地归结为S波，它是由于柱状装药爆轰这一特殊形式造成，即由S 波和较之先前产生的P波在同一炮孔迭加形成的强度极高的应力波.在预裂爆破中，由于炮 孔孔距小，P波传播衰减快，这种次生的波对预裂成缝起主要作用，P波作用并不突出 (③)端部效应在炮孔底部延长线方向最为明显，并与药量变化关系不大，而在孔底连线及 附近上下区域影响很小，从1~1，时刻，孔底连线方向维持了极高的应力，故端部效应对孔底裂 缝贯通影响不明显，从图3(a)-(c)各对应时刻曲线可得到很清楚的反映. (4)对于同一炮孔，两点或多点起爆效果优于单点起爆，从理论上讲，多点起爆形成的应 力场强度较为均匀，在同一炮孔相向迭加后成为平行于炮孔轴线的柱面波.此外，多点起爆造 成相邻炮孔应力波的多重迭加，有利于应力强度的提高，· 18 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 98 年 第 1期 线附 近应 力强 度较 孔 口 区 域 高得 多 . 总 的来看 , 孔底 连 线 的迭 加效果 最为 明显 , 其应 力场强度 为全 场最 高压 应力 区 . .2 3 几一 29 哪时刻 等差 条纹 图分析 几= .2 9 娜 时 , 对 于 同一 炮孔 , 不 同起 爆 点爆 轰波 相 向传 播 及应 力波 不 断相互 干涉 , 沿炮 孔 轴线 应 力波 进人 完全 迭加 ; 对 于不 同炮 孔 的应力 波 则在 上 一时刻 迭加 的基 础上作 用进一步 加 强 , 因此 在两 炮 孔 间 区 域 , 不 同应 力波 各种相 互 作用造 成 的条纹 图极 为 复杂 . 从 宏观 上讲 , 有 4 个 内部 包含 有 自身不 断 进行 迭 加 的波 , 它们 之 间 又 进行 相互 迭 加 , 这给 条纹 的判 读带来 极 大 的困 难 . 我 们根 据 动态条 纹 的一 些特 性 , 经过 仔细 分辨 , 获得 了 t 。时刻 各相 关 剖面 的全部 条 纹 级 次 . l( )在 孔 口 部位 , P 波 强度 已 极低 , 占主导地 位 的是反 射 拉 伸波 , 波 前 己 达距 边界 4 c m 处的区 域 , 以 此 区 段 中点 和边 界孔 口 连线 的漏 斗状 区域 为拉 伸 区 , 拉 伸波 最高条 纹级 次为 一 6 级 . (2 )其 下 的 区 间是 条 带 状高应 力 区 , 其 中点 刚 刚产 生迭 加 , 孔 口 的 中下 部 区 域 (距边 界 4 一 6 c m ) 是 P 波 传 播 过后 的低 应力 区 , 条 纹 级次 在 0 . 5 级左 右 变 化 ; 在炮 孔 中部 (距边 界 6 一 s c m ) , 由于 4 个起 爆点爆 轰后 波 阵面在 此 四 重 迭加 , 条 纹 级 次 较高 . ( 3 ) 孔 底 区 域 , 孔 底 正下 方 、 左 右孔 最 高条纹级 数 为 3 . 5 和 .2 5 级 , 比 r Z时分 别 下降了 0 . 5 级和 1 级 , 远较孔底 连 线及附 近 区 域 为低 . 后 者 尽 管较 几时有 所下 降 , 但仍 然 维持 了较 高的 应力 强度 , 在 连线 下部 区域 , 最 高条纹级 次 为 .8 5 级 , 上部 区 域为 10 . 5 级 , 连 线中点为 8 . 5 级 , 如 图 3 (a) 曲线 3 所示 . .2 4 气 二 36 四 时刻 等差 条纹 图分析 该 时刻 在 炮 孔之 间 出现 了 大 面积 的低应 力 区 , 膨 胀 波作 用 区基 本消 失 , 孔 间应力 场 主要 由 4 个条带状应 力 带围 成 一 个菱形 , 孔 口 部位 拉 伸 区 已 与菱形 上部 两条 S 波相 遇 , 孔 底 连线 上 , 亦 只 有 下部 S 波 作 用 , 条 纹 级 数已 不 能辨 别 , 但 从 图可判 定 仍 维持 了 一定 强度 . 从 总 的情 况看 , 孔 间应 力场 作用 逐渐 消失 . 3 结束语 通 过对 上述 不 同时刻 柱状 孔间爆炸应 力场分 析 , 可 对预裂 缓冲爆 破机 理作一些探讨 . ( l) 柱 状孔 间 动应 力破 坏类 型 , 从对动 光弹模 型 试验 研究 来看 , 预裂 爆破 在炮 孔不 同部位 应 力 场作用是 有 差 别的 : 孔 口 部 位 , 以 反 射拉伸波产生破 坏 为主 ; 在 炮孔 中部 , 由于应 力波 多 重 迭加 导致 应 力场 大大加强 而破 坏 ; 孔底进行 加强 装药后 , 以 其强 烈的压 缩破 坏 , 完全 可 以 在 连 线方 向形 成 裂缝贯通 , 这在 现场 试验亦 得到证 明 . (2 ) 对于 长柱 状 装药形 成 的 应 力场 , 后 续 波强 度 高 , 衰减 慢 , P 波 最 高条 纹 级数 明显 比它 低 . 这 一 后 续波 不 能 简单 地 归结 为 S 波 , 它 是 由于 柱 状装 药 爆轰这 一 特 殊 形式 造 成 , 即 由 S 波 和 较之 先 前产 生 的 P 波 在 同一 炮孔 迭加 形 成 的强度 极 高 的应力 波 . 在 预裂爆 破 中 , 由于炮 孔 孔距小 , P 波 传播 衰减 快 , 这 种次 生 的波 对 预裂成 缝起 主要 作用 , P 波作 用并 不 突出 . (3 )端 部效应在 炮 孔底部 延 长线 方 向最为 明显 , 并 与药 量 变化 关系不 大 , 而在 孔底 连线及 附 近上 下 区 域 影响很 小 · 从 t产 t 。时刻 , 孔底 连线方 向维持 了极 高的应 力 , 故 端部 效应 对孔底裂 缝 贯通 影 响不 明显 , 从 图 3 (a) 一 (c) 各 对应 时刻 曲线可 得到 很清楚 的反 映 . (4 ) 对于 同 一炮 孔 , 两 点 或多 点起 爆 效 果优 于 单 点起 爆 . 从理 论 上 讲 , 多 点 起爆 形 成 的应 力 场强 度较 为 均匀 , 在 同一炮 孔相 向迭加 后成 为平 行 于炮 孔轴 线 的柱 面波 . 此外 , 多 点起爆 造 成相 邻炮 孔 应力 波 的多 重 迭加 , 有利 于应 力强 度 的提 高