炸药的爆炸反应是有机物的氧化还原反应，具有高温、高压和高速度的特点。炸药的爆炸过程是爆轰波的传播过程，也是爆炸生成气体和初始做功的过程。当炸药在岩土体中爆炸时，爆炸波轰击岩面，以冲击波形式向岩体内部传播，形成动态应力场。冲击波作用时间短，能量密度很高，使炮孔周围岩石产生粉碎性破坏。爆炸气体静压和膨胀做功，有使岩石质点作远离药包中心运动的倾向，岩石受切向拉力，其强度达到岩石抗拉强度时，岩石破坏，产生径向裂隙。在爆炸结束的瞬间，随着温度下降，气体逸散，介质又为释放压缩能而回弹，从而又可能产生环向裂缝。在爆破力作用下，在偏离径向45° 的方向上还可能产生剪切裂缝（图8-2-16）。在这些裂缝的交错切割和剩余爆破力的作用下，岩石即被破碎和移位。
图8-2-16 爆炸破岩机理
注：点状装药爆破形式锥形漏斗，单孔柱状药爆破形成V形沟槽。
1．无限介质中的爆破作用
假定将药包埋置在无限介质中进行爆破，则在远离药包中心不同的位置上，其爆破作用是不相同的。爆破作用范围大致可以划分为四个区域，如图8-2-17所示。
（1）压缩粉碎区。它是指半径为R1范围的区域。该区域内介质距离药包最近，受到的压力最大，故破坏最大。当介质为土壤或软岩时，压缩形成一个环形体孔腔。当介质为硬岩时，则产生粉碎区破坏，故称为压缩粉碎区。
（2）抛掷区。R1与R2之间的范围叫抛掷区。在这个区域内介质受到的爆破力虽然比压缩粉碎区小，但介质的结构仍然被破坏成碎块。炸药爆炸能量除对介质产生破坏作用外，尚有多余能量使被破坏的碎块获得运动速度，在介质处于有临空面的空间时，则在临空面方向上被抛掷出去，产生抛掷运动。
图8-2-17 爆破的内部作用
（3）破坏区。该区又叫松动区，是指R2与 R3之间的区域。爆炸能量在此区域内只能使介质破裂松动，已没有能力使碎块产生抛掷运动。
（4）震动区。R3与R4之间的范围叫爆破震动区。在此范围内，爆炸能量只能使介质发生弹性变形，不能产生破坏作用。
2．临空面与爆破漏斗
临空面又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。在假定的无限介质中爆破，抛掷和松动是无法实现的。在有一个临空面存在的情况下，足够的炸药爆炸能量就会在靠近临空面一侧实现爆破抛掷，其结果是形成一个圆锥形的爆破凹坑，称为爆破漏斗。爆破抛起的岩块，一部分落在漏斗坑之外形成爆破堆积体或飞石，另一部分回落到漏斗坑之内，掩盖了真正的破坏漏斗，形成看得见的爆破坑，叫作可见爆破漏斗，如图8-2-18所示。
爆破漏斗由以下几何要素组成：药包中心到自由面的最短距离，称为最小抵抗线（W）；最小抵抗线与自由面交点到爆破漏斗边沿的距离，叫爆破漏斗半径（r）；药包中心到爆破漏斗边沿的距离叫破裂半径（R）；可见漏斗深度（P）；压缩圈半径（R1）；等。
爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值n（n=r/W），称为爆破作用指数，这是一个描述爆破漏斗大小、爆破性质、抛掷堆积情况等因素的重要相关系数。通常把n=1的爆破称为标准抛掷爆破，其漏斗称为标准抛掷爆破漏斗；n＞1的爆破称为加强抛掷爆破或扬弃爆破；0.75＜n＜1的爆破称为加强松动或减弱抛掷爆破；n≤0.75的爆破称为松动爆破。平坦地形的松动爆破结果，只能看到岩土破碎和隆起，并没有看见爆破漏斗。
图8-2-18 爆破漏斗(www.xing528.com)
3．柱状药包爆破特点
炮孔法爆破的装药结构，炮眼装药长度远大于横截面的直径，形成圆柱状延长药包，简称柱状药包，它是工程爆破中应用最为广泛的药包。球形药包爆炸应力波的传播方向由炸药爆炸特性所确定，是以药包中心为球心成球面状向四周传播。所以，当炮孔方向垂直于临空面，即最小抵抗线与炮孔装药轴线重合时，大多数爆炸作用力的作用方向是平行于临空面指向岩体内部，即爆破作用受到岩体的挟制作用，使炮孔周围岩体压缩、变形和破碎，只有靠近孔口的少量炸药爆炸力将孔口附近部分渣石抛出。这种情况对于只有一个临空面的隧道导坑爆破，是非常不利的。
当有两个临空面时，在岩体中距一个临空面一定距离（W）且平行于该临空面钻孔，并在孔中呈柱状装入一定量（足够量）的炸药，然后引发炸药爆炸，在爆炸冲击波及爆炸生成物的高速动载作用下，一定范围内的岩体产生不同程度的破坏，并形成一个V形沟槽。
4．影响爆破效果的因素
（1）岩体内聚力。岩体的内聚力越强，被爆破越困难；岩体的内聚力越弱，被爆破越容易。或者用岩体的阻抗来表示，要使岩体达到一定程度的破坏，就必须要有克服岩体阻抗做功能力。
（2）临空面/约束面。岩体的临空面越少/约束面越多，被爆破越困难；反之，被爆破越容易。隧道工程爆破实践表明：在掏槽爆破中，槽口部分的岩体爆破难度最大；但它为其余部分的岩体开辟出了较多的临空面，因此后续爆破就变得比较容易。同理在分部开挖法中，超前导坑部分的爆破比较困难，其余部分的爆破就变得比较容易。
（3）断面进尺比。爆破难度与断面进尺比的关系是：在一定的围岩条件下，分部开挖断面越小或单循环掘进进尺越大，则断面进尺比（S/L）越小，围岩对被挖除岩体的挟持作用越大，爆破效率越低，效果越差。分部开挖断面越大或单循环掘进进尺越小，则断面进尺比越大，围岩对被挖除岩体的挟持作用越小，爆破效率越高，效果越好。
因此在选择开挖方法和掘进进尺时，不仅应当注意一次开挖岩体的体积大小对围岩稳定性的影响，还应当注意断面进尺比对钻眼爆破效率和效果有较大的影响。
5．炮眼种类和作用
隧道工程爆破一般是采用“掏槽爆破”的方法，如图8-2-19。针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置（一般在中央偏下部）布置几个装药量较多的炮眼，先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面，这个过程就叫作掏槽。隧道掏槽爆破中，炮眼按其所在位置、作用、布置方式和有关参数的不同可分为三种：
图8-2-19 掏槽爆破（单位：cm）
（1）掏槽眼，如图8-2-20中的1号炮眼。其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。
（2）辅助眼。位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼，如图8-2-20中的2号炮眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面。
（3）周边眼。沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼，如图8-2-20中的3号、4号、5号炮眼。其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。按其所在位置的不同，周边眼又可分为帮眼（3号眼）、顶眼（4号眼）、底眼（5号眼）。
图8-2-20 炮眼的种类
1—掏槽眼；2—辅助眼；3—帮眼；
4—顶眼；5—底眼。
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