护壁爆破的能量降低和孔壁保护效果分析

单侧单层护壁爆破技术主要应用于对一侧岩体需要保护、一侧岩体需要充分破碎的岩石开挖工程，如边坡开挖和隧道掘进工程。

单侧单层护壁爆破技术的实质是在需要保护岩体一侧的药柱外侧安装一层或多层一定密度和强度的护壁材料，如塑料管或竹片。当炸药爆炸时，在需要保护一侧，爆炸产物首先作用在护壁材料上，在需要破碎一侧，爆炸产物直接作用在孔壁岩体上，护壁材料改变爆炸应力场的分布和爆生气体对孔壁介质的准静态作用和尖劈作用，达到保护一侧、破碎一侧孔壁介质的目的。开裂方向即护壁材料的两端点处，在端点的护壁材料一侧由于护壁材料呈现半圆弧形，有反射和聚集能量的作用，而无护壁材料一侧，爆炸产物发散开来，因此这必然导致两个端点处形成一个很大的应力差，这个应力差值能够大大增强开裂作用，在开裂方向首先形成较长较宽的裂纹，达到在开裂方向形成光滑开裂面且使需要破碎一侧岩体分离的目的，如图16-14 所示。

图16-14　爆生气体运动示意图(www.xing528.com)

1—爆生气体；2—护壁外壳；3—端点；4—孔壁

单侧单层护壁爆破过程分为两个阶段：爆炸初期，在半圆护壁导管内腔尚未形成均布压强之前，在导管端点处由于不存在任何阻力作用，该方向上的孔壁岩石直接受到爆轰产物的冲击，爆轰产物能流密度大且由于半圆导管的应力集中效应，其冲量密度大于被爆介质的临界冲量密度，必然导致端点和无半圆导管保护一侧孔壁介质先后破坏，原生裂隙张开、延伸，同时形成新的裂隙和使得该处岩石强度裂化，而后在爆生气体的准静态压力作用下使其进一步扩展和贯通，直到与其他炮孔产生的裂隙或与自由面交汇为止。对于安装了护壁导管的一侧，爆轰产物直接冲击半圆护壁导管内壁，由于护壁材料（如竹片、塑料等）的密度大于爆轰波阵面上爆炸产物的密度，且固体介质的压缩性一般小于爆轰产物的压缩性，作用于护壁外壳上的冲击波，除产生透射波外，还有向爆炸中心反射的压缩波。透射波经护壁材料的阻隔和护壁材料与孔壁之间的环形空间衰减后，能量大大降低，同时护壁材料本身也产生变形与位移，吸收部分能量，从而大大降低了冲击波对孔壁介质的损伤作用，达到了保护孔壁介质的目的；端点处在冲击波作用后，使得原生裂隙张开、延伸，同时形成新的裂隙和使得该处岩石强度劣化，而后在爆生气体的准静态压力作用下使其进一步扩展和贯通。

下面就不同护壁爆破技术的爆破过程分别进行力学分析。