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爆破這種快速現象有明確的發展過程。最簡單的是單個集中藥包的土石拋擲爆破,其發展過程大致可分為應力波擴展階段、鼓包運動階段和拋擲回落階段。
應力波擴展階段 在高壓爆炸產物的作用下,介質受到壓縮,在其中產生向外傳播的應力波。同時,藥室中爆炸氣體向四周膨脹,形成爆炸空腔。空腔周圍的介質在強高壓的作用下被壓實或破碎,進而形成裂縫。介質的壓實或破碎程度隨距離的增大而減輕。應力波在傳播過程中逐漸衰減,爆炸空腔中爆炸氣體壓力隨爆炸空腔的增大也逐漸降低。應力波傳到一定距離時就變成一般的塑性波,即介質只發生塑性變形,一般不再發生斷裂破壞。應力波進一步衰變成彈性波,相應區域內的介質只發生彈性變形。從爆心起直到這個區域,稱為爆破作用范圍,再往外是爆破引起的地震作用范圍。圖 2是爆破作用里面幾個區域的剖面示意圖。
圖2 爆破作用示意圖
1 空腔半徑 2 壓縮圈半徑 3 爆破作用圈半徑
鼓包運動階段 如藥包的埋設位置同地表距離不太大,應力波傳到地表時尚有足夠的強度,發生反射后,就會造成地表附近介質的破壞,產生裂縫。此后,應力波在地表和爆炸空腔間進行多次復雜的反射和折射,會使由空腔向外發展的裂縫區和由地表向里發展的裂縫區彼此連通,形成一個逐漸擴大的破壞區。在裂縫形成過程中,爆炸產物會滲入裂縫,加強裂縫的發展,影響這一破壞區內介質的運動狀態。如果破壞區內的介質尚有較大的運動速度,或爆炸空腔中尚有較大的剩余壓力,則介質會不斷向外運動,地表面不斷鼓出,形成所謂鼓包(圖3)。由各瞬時鼓包升起的高度可求出鼓包運動的速度。
圖3 不同時刻的鼓包輪廓線圈
拋擲回落階段 在鼓包運動過程中,盡管鼓包體內介質已破碎,裂縫很多,但裂縫之間尚未充分連通,仍可把介質看作是連續體。隨著過程的發展,裂縫之間逐步連通并終于貫通直到地表。于是,鼓包體內的介質便分塊作彈道運動,飛散出去并在重力作用下回落。鼓包體內介質被拋出后,地面形成一個爆坑。
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