水体对抛掷距离的影响：研究结果

水体对水下爆破影响最大的是爆破抛掷距离，大量资料表明，当水深超过6m时，水下爆破的石块将不会飞出水面，也就是说水下爆破的抛掷高度不会超过6m，而陆地爆破的抛掷距离为水下爆破的几倍，甚至几十倍。下面对水下块体的运动进行分析计算，基本假定如下：

（1）忽略水的阻力对块体运动的转动影响。

（2）块体具有真实质量，形状假定为半圆柱体或半球体，特征长度L＝d。

（3）水的运动阻力系数CD 为常数。

（4）忽略水中物体运动分析时的附加质量。

（5）假定块体下落开始时已全部没入水中。

由基本假定可知，块体的动力学微分方程为：

由于块体下落开始时已全部没入水中，所以浮力计算式为：

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块体下落过程中受到水的运动阻力为：

块体在水中的水平运动方向只受水的阻力，而竖直方向承受重力、阻力和浮力，分解为各方向的运动方程如下：

从式（2.3.5）～式（2.3.7）可以看出，块体越小，水的阻力越大，对抛掷越不利。采用数值积分方法，假定不同的块体尺寸和阻力系数、块体的初始抛掷速度，计算岩石或混凝土块体的水下抛掷距离（表2.3.1）。

表2.3.1　水下混凝土爆破抛掷距离估算

从表2.3.1 中可以看出，抛掷速度的增加对水平抛距的增加影响不大，而块度的增加对抛掷距离的增加影响较大，如：抛掷速度从20m／s 增加到60m／s，水平抛掷距离仅增加37%；而块度从0.1m增加到0.3m，水平抛掷距离增加140%。水下爆破飞石距离仅为陆地爆破的十几分之一。