装药在无限固体介质（土石）中爆炸的基本物理现象

 装药中心距固体介质自由表面的最短距离称为最小抵抗线，通过常用W来表示。对一定量的装药来说，若其W超过某一临界值W_C，即W＞W_C，则当装药爆炸后，在自由表面上不会看到爆破的迹象，即装药的破坏作用仅限于固体介质内部，未能到达自由面。此种情况可视为装药在无限介质中爆炸。

 大量爆破实践和试验表明，当装药在无限介质中爆炸后，会引起土石介质不同程度的变形和破坏。除装药近处形成扩大的空腔（亦即压缩区，在土介质和软岩中最为明显）外，对土石介质的破坏作用可分为近区、中区和远区三个主要部分，亦即从装药中心向外依次形成压碎区、破裂区（亦称破坏区）和震动区三个部分，如图7-3-1所示。

   装药在无限介质（土石）中爆轰后，爆轰产物的压强达几十兆帕，并在介质中形成每秒数千米速度的冲击波，而最坚硬岩石的抗压强度仅数百兆帕，直接与装药接触的土石受到强烈压缩，结构完全破坏，颗粒被压碎。整个土石因受爆炸产物挤压发生径向运动，形成空腔（对脆性坚固岩石则压碎成0.5～2mm的粉粒）。空腔的半径约为装药半径的2～3倍；脆性坚固岩石破碎的范围约为装药半径的3～7倍。与空腔相邻近的是

 强烈压碎区，原土石结构全被破坏和压碎，在均质岩石中能观察到细密的裂纹，其切线与爆炸中心引出的半径约成45°角。

 随着距爆炸中心距离的增大，爆炸产物的能量将传给更多的介质，冲击波经过压缩、粉碎作用衰减成为应力波。当压应力值小于土石的动态抗压强度极限时，土石不再被压坏和压碎，基本上保持原有的结构。但土石介质在受压缩时会产生径向向外移动（导致切向拉应力产生），这时，介质中的每一环层微元受到拉应力的作用，由于土石抗拉强度仅为抗压强度的2～10%，如果拉应力超过了土石介质的动态抗拉强度极限值，那么就会产生从爆炸中心向外辐射的径向裂缝。同时，在高压爆炸产物气体的膨胀、挤压、尖劈作用下，径向裂缝也会继续扩展和延伸。径向裂缝形成后，由于裂缝端部的应力集中，可使裂缝进一步延伸到较远处，构成了靠近压缩、粉碎区的内密外疏、开始宽末端细的径向裂隙网。

 在冲击波和应力波作用下，土石受到强烈的压缩、积蓄了一部分弹性变形能。当压缩粉碎区空腔形成、径向裂隙展开、压强迅速下降到一定程度时，原先在土石中积蓄的弹性变形能释放出来，使其卸载，并向爆炸中心作微小的膨胀，在土石内形成很大的拉应力，当这一拉应力大于土石动态抗拉强度极限时，在径向裂缝之间又形成许多环向裂缝。

 在径向裂缝与环向裂缝形成的同时，由于径向应力与切向应力作用的结果，还可能形成剪切裂缝。

       这种主要由于拉应力作用而引起的径向裂缝和环向裂缝彼此交错的，裂隙网将介质分割成大小不等的碎块，近压缩粉碎区处介质细碎、远处大块增多的破坏区称为破裂区。这一区域的范围约为（8～150）倍装药半径。

 在破裂区以外，应力波已经很弱了，不能引起土石介质结构的破坏，只能产生质点的震动。离爆炸中心愈远，震动的幅度愈小，最后衰减为声波，这一区域称为震动区，其范围大于（150～400）倍装药半径。

 在工程中，利用爆炸空腔（压缩区）和压碎区，可以开设药壶药洞、构筑压缩爆破工事、构筑建筑物的爆扩桩基础以及埋设电杆的基坑等；利用破坏区，可以松散岩石、硬土和冻土，在石井中爆破扩大涌水量等；利用震动区，可以勘查地层结构、监测预报爆破震动对周围环境的影响程度等。

（资料来源：摘自《炸药及爆炸作用》，作者齐世福，版权属于原作者，如有不妥，告知删除）