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爆炸扩腔是一种非常实用的工程爆破技术,该文在大量的现场试验的基础上,通过动光弹实验和数值模拟对敞口条件下岩石的爆炸扩腔机理和规律进行了研究.取得如下主要成果:敞口条件下球形偏心不偶合装药爆炸扩腔台应力场的动光弹研究结果表明:装药结构对围岩中应力波的产生和发展有显著的影响;围岩中初始应力波峰值压力分布随药包与腔壁间隙的增大而降低;由于药包的偏心作用,围岩中产生的S波较球形偶合装药显著增强;S波的波阵面与爆扩形成的腔体形状有明显的几何相似特性,表明了围岩的破坏主要是S波作用的结果.该研究结果对于改进光面爆破装药结构提高光爆效果同样具有一定的借鉴价值.现场爆扩试验显示,在第二次以后的爆扩过程中,炮孔喷出的爆扩气体产物夹杂着大量的粉岩和碎块.这表明二次爆扩时的爆炸冲击作用使前次爆扩产生的本已粉化破碎的岩石脱离腔体,随高速喷发的气体产物冲出孔外,从而使空腔体积因碎岩脱落排出而增大.在对经典敞口爆扩经验公式、现场试验和数值模拟结果进行理论分析比较的基础上,提出了敞口条件下多次爆扩和剥落扩腔作用机理:认为敞口条件下多次爆扩的腔体扩大是冲击载荷压缩扩腔和二次冲击剥落(即二次冲击波和爆炸气体对前次爆扩产生的破碎岩石的剥离)扩腔共同作用的结果.有别于原岩中偶合装药爆扩特别是封闭条件下爆扩的纯压扩作用机理.根据不同条件下腔体围岩的动力破坏机理,引入损伤力学原理,推出了闭口、敞口偶合约爆扩和敞口球形偏心不偶合装药爆扩的破碎圈半径与空腔半径的理论计算式,首次将爆扩效果与岩石及炸药的性质、各次的装药结构参数有机地联系在一起.该计算式不仅反映了岩石和炸药性质对爆扩效果的影响,更重要的是反映了多次爆扩时的各次药量分配对最终爆扩结果的影响,为敞口多次爆扩腔体体积计算提供了科学依据.