岩体结构面及其对爆破作用的影响

时间： 2024-02-07 00:00 分类：爆破答疑来源： [原创]

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岩体结构面对爆破的影响比较大，爆破一点通根据有些爆破专著摘录一些内容，供大家参考。

岩体力学性质与岩体中的结构面、结构体（岩石）密切相关。结构面是在岩体中存在的各种地质界面，包括物质分界面和不连续面，例如：断层、层理、节理和裂隙等。结构体是被结构面切割而成的岩石块体。结构体对岩体力学性质和力学作用具有控制作用，当结构体强度很高时，结构面的力学性质决定了岩体的力学性质。所以，结构面的力学性质在一定程度上反映了岩体的力学性质。

1、结构面的力学性质

1.1、结构面的类型及其特征

A 结构面的类型

(1)按结构面的成因包括：

1)原生结构面：在成岩过程中形成的结构面，分为沉积结构面、岩浆结构面、变质结构面。

2)构造结构面：各类岩体在构造运动作用下形成的各种结构面，如：劈理、节理、断层等。

3)次生结构面：在地表条件下，由于外力（风化、地下水、卸荷、爆破等）的作用而形成的界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层等。

(2)按结构面受力条件包括：

1)压性结构面：简称挤压面，由压应力挤压而成，其走向与最大主应力方向垂直，如片理面、褶皱轴面、压性节理面等。

2)张性结构面：简称张裂面，在拉应力作用下参数的节理面，其走向与最大主应力方向一致。结构面是张开的，如张断裂面、张性节理面。

3)扭性结构面：简称扭裂面，由纯剪或压张应力引起的剪应力所形成的结构面，结构面较光滑，张口和闭口往往成对出现，如X形断层面、X形节理面。

4)压扭性结构面：简称压扭面，由压应力和扭应力综合作用的结果。兼具有二者的特性。

5)张扭性结构面。简称张扭面，兼有张性和扭性结构面的双重特征，往往成锯齿状。

根据受应力作用岩石的组构类型和产生的应力矿物特征，可以推断结构面的应力特征。

B 结构面的状态

结构面的产状、形态、延展尺度、密集程度、胶结与充填情况对岩石强度和稳定性有着重要的影响。例如：胶结面随胶结物的成分不同，其力学效应差异很大。

２结构面对爆破作用的影响

大量的工程实践表明，除岩性与爆破有关外，地质构造（褶皱、断层、节理构造等）对药包布置和爆破效果的影响不容忽视，有时甚至是爆破成败的关键。爆破一点通根据有关资料总结结构面对台阶爆破影响的五种作用

A 应力集中作用

由于软弱带或软弱面的存在，使岩石的连续性遭到破坏。当岩石受力时，岩石便从强度最小的软弱带或软弱面处首先裂开，（有人形容为吃柿子找软的捏）在裂开的过程中，在裂缝尖端发生应力集中，特别是岩石在爆破应力作用下的破坏是瞬时的，来不及进行热交换，且处于脆性状态，结果使应力集中现象更加突出。因此，在岩石中软弱面较发育的爆破地区，其单位炸药消耗量q应相应降低。

B 应力波的反射增强作用

由于软弱带的密度、弹性模量和纵波速度均比两侧岩石的值小，当波传至两者的界面处，便发生反射，反射回去的波与随后继续传来的波相叠加，当其同相位时，应力波便会增强，使软弱带迎波一侧岩石的破坏加剧。对于张开的软弱面，这种作用亦较明显。但是，应该说明，哪一级软弱带或软弱面足以产生明显的反射增强作用，这与爆破规模有关，也就是取决于压缩应力波传播过程中引起的岩石压缩变形，足以使张开的软弱面紧密闭合，或者使软弱带的密度增大到和两侧岩石相差不大时，软弱面或软弱带对应力波的反射增强作用可忽略不计。因此，软弱带和软弱面对爆破效果的影响问题，必须视爆破规模区别对待，对于施工开挖小炮，不大的裂隙面即可影响其效果，对于大规模的群药包爆破，小的断层破碎带对其影响也不会很显著。

C 能量吸收作用

由于界面的反射作用和软弱带介质的压缩变形与破裂，使软弱带背波侧应力波因能量被吸收而减弱。它与反射增强作用同时产生。因而，软弱带可保护其背波侧的岩石，使其破坏减轻。同样，空气充填的张开裂隙，也有能量吸收作用，例如，图１中张开裂隙背波侧的岩石未发生破坏。

D 泄能作用

当软弱带或软弱面穿过爆源通向临空面，且由爆源到临空面间软弱带或软弱面的长度小于爆破药包最小抵抗线W的某个倍数时，炸药的能量便可以“冲炮”或其他形式泄出，使爆破效果明显降低。

在爆破作用范围以内，如果有大溶洞存在，亦会发生泄能作用，例如，图2中的A、B两药包的爆破效果远较C、D、E药包为小，由于爆炸气体经过软弱面或软弱带泄入溶洞，使炮孔（或硐室）的爆破压力迅速降落，从而导致其他方向的爆破径向裂隙停止继续扩展。