1.姜晨光　?江南大學(xué)土木工程? 2.郭同兵　岳陽特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測中心?

3.王志強(qiáng)　煙臺和源置業(yè)有限公司? 4.梁延興　萊陽市龍旺莊國土資源站? 5.杜云勇　萊陽市規(guī)劃設(shè)計(jì)院?

摘要：石材荒料可以通過爆破獲得，爆破對石材荒料的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度是有不良影響的，爆破會(huì)導(dǎo)致石材荒料內(nèi)部裂隙、微裂隙、超微裂隙的產(chǎn)生，會(huì)導(dǎo)致石材荒料力學(xué)性能的改變和強(qiáng)度的降低，進(jìn)而對石材荒料的深加工產(chǎn)生不利影響，同時(shí)，也會(huì)影響石材制品的性能和使用。通過時(shí)花崗巖荒料爆破采石問題的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)度測試，初步總結(jié)出了爆破采石時(shí)花崗巖荒料強(qiáng)度的影響規(guī)律。?

關(guān)鍵詞：建筑材料石材荒料強(qiáng)度采石爆破，?

引言

石材荒料可以通過對采石場的巖體進(jìn)行爆破獲得，爆破對巖體、石材荒料的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度是有不良影響的，爆破容易導(dǎo)致巖體、石材荒料內(nèi)部裂隙、微裂隙、超微裂隙的產(chǎn)生，容易導(dǎo)致巖體、石材荒料力學(xué)性能的改變和強(qiáng)度的降低，進(jìn)而對石材荒料的進(jìn)一步深加工產(chǎn)生不利影響，同時(shí)，也會(huì)影響石材制品的性能和使用。?????

爆破對石材荒料強(qiáng)度的影響究竟有多大，筆者及科研組專門就花崗巖荒料的爆破采石問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，初步摸清了爆破采石對花崗巖荒料強(qiáng)度的影響規(guī)律，特此做以下介紹。?

2爆破對巖體的作用?????

采石爆破主要依靠爆破的內(nèi)部作甩，;即爆破作用不能達(dá)到巖體自由宙全f與空氣的交界面)?。????

爆破的內(nèi)部作用的特點(diǎn)是：炸藥藥包在無限介質(zhì)中爆炸時(shí)，在巖體中會(huì)激發(fā)出一種強(qiáng)度隨著傳播距離增加而迅速衰減的應(yīng)力波，應(yīng)力波對巖體施加作用，巖體在應(yīng)力波的作用下遭到破壞，巖體的破壞程度隨與藥包中心距離的增大而減少。將爆破后的巖體從藥包中心做垂直剖面，按破壞特征的不同，藥包周圍的巖體大致可劃分為壓縮(粉碎)區(qū)、破裂區(qū)和震動(dòng)區(qū)3個(gè)區(qū)域，見圖1。?????

壓縮(粉碎)區(qū)的范圍很小，其半徑一般只有藥包半徑的2一5倍。壓縮(粉碎)區(qū)產(chǎn)生的原因是密閉在巖體內(nèi)的炸藥爆炸時(shí)，爆轟氣體瞬間急劇沖擊藥包周圍巖體，在巖體中激發(fā)出的沖擊波強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過巖石的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)致大多數(shù)在沖擊載荷作用下呈現(xiàn)明顯脆性的堅(jiān)硬巖石被粉碎、可壓縮性較大的軟巖被壓縮而形成空洞。?????

破裂區(qū)的半徑范圍一般為藥包半徑的70一120倍，其特點(diǎn)是徑向裂隙與環(huán)向裂隙交錯(cuò)分布。破裂區(qū)產(chǎn)生的原因是沖擊波通過壓縮區(qū)后繼續(xù)向外層巖體傳播，衰變?yōu)橐环N弱的、強(qiáng)度低于巖石動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度的壓縮應(yīng)力波，該波已無法直接壓碎巖石，只能使壓縮區(qū)外層的巖石受到強(qiáng)烈的徑向壓縮、巖石質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生徑向位移，導(dǎo)致外層巖體的徑向擴(kuò)張、形成切向拉伸應(yīng)變。當(dāng)這種切向拉伸應(yīng)變超過巖石的動(dòng)態(tài)抗拉應(yīng)變值，就在外層巖體中產(chǎn)生了徑向裂隙。另外，壓縮應(yīng)力波在向外傳播的同時(shí)，爆轟氣體開始膨脹并擠人應(yīng)力波作用形成的徑向裂隙中，引起裂像的進(jìn)一步擴(kuò)張，從而在裂隙尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致徑向裂隙繼續(xù)向前延伸。同時(shí)，巖體受到通過破裂區(qū)的壓縮應(yīng)力波的強(qiáng)烈壓縮，儲(chǔ)蓄了部分彈性變形能，在應(yīng)力波通過后，巖體內(nèi)的應(yīng)力釋放會(huì)產(chǎn)生與壓縮應(yīng)力波作用方向相反的向心拉伸應(yīng)力，使巖石質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生反向的徑向位移，當(dāng)這種徑向拉伸應(yīng)力超過巖體的動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖體中就會(huì)出現(xiàn)環(huán)向裂隙。?????

破裂區(qū)以外的巖體稱為震動(dòng)區(qū)，震動(dòng)區(qū)的特點(diǎn)是應(yīng)力波引起的應(yīng)力場和爆轟氣體壓力形成的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力場已無法使巖體破壞，只能導(dǎo)致巖石質(zhì)點(diǎn)的彈性振動(dòng)。?

3采石姍破的特點(diǎn)?????

傳統(tǒng)的采石方法有密集排孔(孔距20cm左右)膨脹劑法、刻槽黑火藥法和刻槽脹裂法。?????

目前，常用的工業(yè)炸藥主要有爆炸性好、威力較大的銨梯炸藥(包括露天銨梯、巖石銨梯、煤礦銨梯);感度和威力都比銨梯炸藥低的錢油炸藥(包括1號按油炸藥、2號錢油炸藥、3號按油炸藥);以及猛度、爆速、感度均較高的乳化炸藥。?????

花崗巖(未風(fēng)化、完整、細(xì)粒結(jié)構(gòu)、致密巖體)的堅(jiān)固系數(shù)f為12-20，堅(jiān)固系數(shù)f的計(jì)算公式為：?????

f=R/10?????????????????????????（1）?

式(1)中，R為極限抗壓強(qiáng)度，單位為Mpa。?????

不同硬度的花崗巖采石爆破炸藥(2號巖石硝錢炸藥)用量q(單位為kg/m3)見表1。?????

筆者及科研組根據(jù)大量的調(diào)查資料、利用回歸分析理論，得出了花崗巖密度與開采耗藥量的關(guān)系為?????

式((2)中，P為花崗巖的密度、單位為t/m3?;??q為巖石開采耗藥量、單位為kg/Jm’3;??e為自然對數(shù)的底、e=2.718281828?;?A?,?B為炸藥系數(shù)。采用2號巖石硝按炸藥時(shí)A=1.912?,?B=0.152.?

4花崗巖荒料強(qiáng)度與采石爆破強(qiáng)度的關(guān)系?????

筆者及科研組在桃村后夼采石場進(jìn)行了花崗巖荒料強(qiáng)度與采石爆破強(qiáng)度關(guān)系的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究工作，獲取了近百組數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場采樣情況見圖2。?????

我們在預(yù)采料石的一個(gè)剝離面的水平中心線(稱采樣中心線)上，沿垂直于剝離面的水平方向等間隔(1米)進(jìn)行鉆孔取芯，獲得實(shí)驗(yàn)試樣，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室三軸抗壓實(shí)驗(yàn)，獲得原巖初始極限抗壓強(qiáng)度σm。預(yù)采料石從母巖上爆破剝離后，我們再在采樣中心線上緊鄰原來采樣位置的位置(距原采樣點(diǎn)15cm)進(jìn)行鉆孔取芯，獲得實(shí)驗(yàn)試樣，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室三軸抗壓實(shí)驗(yàn)，獲得采后巖石的極限抗壓強(qiáng)度。。根據(jù)采石爆破裝藥量及剝離料石的體積獲得開采耗藥量q。????

通過對桃村后奮采石場近百組數(shù)據(jù)的回歸分析，總結(jié)出了花崗巖剝離后荒料強(qiáng)度與原巖極限抗壓強(qiáng)度、采石爆破強(qiáng)度間的關(guān)系，即???????

式((3)中，σ?m為花崗巖的原巖極限抗壓強(qiáng)度，單位為MPa；σ為開采后料石的極限抗壓強(qiáng)度，單位為MPa;q為巖石開采耗藥量，單位為kg/m3;??e為自然對數(shù)的底，e=2.718281828;。為炸藥系數(shù)。采用2號巖石硝餒炸藥時(shí)c=1.013。表2顯示了式(3)的實(shí)際效果。?????

表2中，σ’為剝離后(開采后)料石實(shí)測極限抗壓強(qiáng)度，Δ?σ為式((3)的絕對計(jì)算誤差，K為式(3)的相對計(jì)算誤差。?????

5結(jié)語?????

從本文論述不難看出，爆破采石對石材荒料的強(qiáng)度確實(shí)具有顯著的影響，在石材飛速發(fā)展、用途越來越廣的今天，我們必須重視石材的強(qiáng)度問題，必須重視爆破對石材荒料強(qiáng)度的影響問題，必須重視石材的各種性能指標(biāo)(包括力學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、加工指標(biāo)等)，進(jìn)一步提高石材對人類生活的貢獻(xiàn)，使石材行業(yè)沿著健康、可持續(xù)發(fā)展之路不斷前進(jìn)。?

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