[科普中国]-爆破外部作用

在岩体内装药深度不大、爆破范围可达到自由面时的作用，足以形成从装药中心到自由面之间的破坏。

概念对此，不同爆破理论有不同的解释，如反射波拉伸破坏论认为：当压缩波到达自由面时，波从自由面反射变成与入射波性质和方向相反的拉伸波而产生拉张力，将岩石从自由面上一层一层破坏，且应力波入射时亦产出一定破裂作用，因此共同作用形成从药包中心到自由面的一个漏斗形破坏空间。

若将集中药包埋置在靠近地表的岩体中，药包爆炸后除了产生内部作用外，还会在地表产生破坏作用。在地表附近产生破坏作用的现象称为外部作用。岩体与空气接触的表面称为自由面或临空面。

外部作用机理外部作用的产生一方面是由于压缩应力波到达自由面时，一部分或全部反射回来形成同传播方向相反的拉应力波，导致岩石被拉断，造成表面岩石与母岩分离；另一方面，因爆轰气体作用在岩体内形成的准静态应力场受到自由面的影响，使爆源与自由面间岩体的应力集中程度增加，使得该区域内的岩体更易破碎，大量爆轰气体沿自由面方向逸出而将已破碎岩块抛离母岩。1

当药包埋置深度不大，接近地表时，药包爆破除了使岩石破裂和震动外，被破裂的岩块由于碎胀而在地表隆起，或被抛离地表并形成一个爆破坑——爆破漏斗，爆破作用已显现在地表，这种情况叫做爆破的外部作用。绝大多数工程爆破都是属于这种爆破作用。

相关术语自由面自由面又叫临空面，通常是指被爆岩石与空气的交界面，也是对爆破作用能发生影响并能使爆后岩石发生移动的那个岩面。从此意出发，岩石与水或松散岩石的交界面都可构成爆破的自由面。但是，如果对爆破不产生直接影响，则不能称为爆破的自由面。

自由面的存在是工程爆破破碎岩石所必须具备的条件，没有自由面就谈不上破碎岩石的效果。但自由面条件不同时，对爆破的作用及效果也将不一样。自由面的数目、大小、与炮孔的夹角，以及其相对位置等，都会对爆破作用产生不同程度的影响。一般来讲，自由面数目越多，爆破岩石就越容易，爆破效果也越好。而随着自由面面积的增大，被爆岩石的夹制作用将减小，也越有利于岩石的爆破。当其他条件不变时，炮孔与自由面的夹角越小，爆破效果越好。

最小抵抗线最小抵抗线是指爆破时岩石产生抵抗力(阻力)最小的方向。工程爆破中，通常将药包中心或重心到最近自由面的最短距离，称为最小抵抗线，常用w表示。

最小抵抗线是工程爆破中的一个重要参数，对它选取得是否合理，将影响到爆破的多项重要指标。由于它代表了爆破时岩石阻力最小的方向，所以在此方向上岩石的运动速度最高，爆破作用最集中。因此，最小抵抗线是爆破作用的主导方向，也是抛掷作用的主导方向。

爆破漏斗将球形药包埋置在一个水平自由面下的岩石中爆破时，如果埋置深度合适，则爆破后将会在岩石中由药包中心到自由面形成一个倒圆锥体的爆破坑，这个坑叫作爆破漏斗。

爆破漏斗由下列要素构成：

(1)爆破漏斗半径r：表示爆破造成自由面上破坏范围的大小。

(2)最小抵抗线W：在自由面为水平的情况下，实际上就是药包的埋置深度。

(3)漏斗破裂半径R：爆破漏斗的侧边长度，表示爆破作用在自由面以下的破坏范围。

(4)漏斗可见深度P：药包爆破后，一部分岩块被抛掷到漏斗以外，一部分又回落到漏斗内，形成一个可见漏斗。从自由面到漏斗内岩块堆积表面的最大深度，就叫做漏斗可见深度。

(5)漏斗张开角θ：即爆破漏斗的锥角，它表示漏斗的张开角度。

爆破作用指数如果岩石性质和爆破条件一定，当装药量不变而改变药包的埋置深度，或药包的埋置深度不变而改变装药量时，都可发现爆破漏斗的尺寸和爆破作用性质发生变化。这种变化可用爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值来表示，称为爆破作用指数，常用n表示。即：

n=r/W

当n值发生变化时，爆破作用的性质，爆破漏斗的大小，岩块的抛掷量和抛掷距离都将发生变化。2

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学