爆破(卷名：力学)
blasting
药包或装药在土石介质或结构物中爆炸时，使土石介质或结构物产生压缩、变形、破坏、松散和抛掷的现象，主要用于土石方工程，以及金属建筑物和构筑物的拆除等。
炸药爆炸是一个快速过程，因此爆破属于一种快速现象。1千克普通工业炸药的爆炸，约在5×10-5秒内就能放出5×105千克力·米的能量，功率为1亿千瓦；在同样的时间内，该炸药变成爆炸产物，在标准状况下，它的体积约为炸药原体积的103倍。这样，1千克炸药在约5×10-5秒内即在药室中形成一个高温高压(对于普通工业炸药，其压力约为数万大气压，1大气压为101325帕)的气球，压缩并推动周围介质，从而在介质内形成一个很强的应力波或冲击波（即激波）。当波传播到介质表面时发生反射和折射。介质在波和气球的作用下不断地加速、变形和破坏，部分介质最终被抛掷到一定距离以外的地方堆积起来。
爆破过程 爆破这种快速现象有明确的发展过程。最简单的是单个集中药包的土石抛掷爆破，其发展过程大致可分为应力波扩展阶段、鼓包运动阶段和抛掷回落阶段。
应力波扩展阶段 在高压爆炸产物的作用下，介质受到压缩，在其中产生向外传播的应力波。同时，药室中爆炸气体向四周膨胀，形成爆炸空腔。空腔周围的介质在强高压的作用下被压实或破碎，进而形成裂缝。介质的压实或破碎程度随距离的增大而减轻。应力波在传播过程中逐渐衰减，爆炸空腔中爆炸气体压力随爆炸空腔的增大也逐渐降低。应力波传到一定距离时就变成一般的塑性波，即介质只发生塑性变形，一般不再发生断裂破坏。应力波进一步衰变成弹性波，相应区域内的介质只发生弹性变形。从爆心起直到这个区域，称为爆破作用范围，再往外是爆破引起的地震作用范围。图1是爆破作用里面几个区域的剖面示意图。
鼓包运动阶段 如药包的埋设位置同地表距离不太大，应力波传到地表时尚有足够的强度，发生反射后，就会造成地表附近介质的破坏，产生裂缝。此后，应力波在地表和爆炸空腔间进行多次复杂的反射和折射，会使由空腔向外发展的裂缝区和由地表向里发展的裂缝区彼此连通，形成一个逐渐扩大的破坏区。在裂缝形成过程中，爆炸产物会渗入裂缝，加强裂缝的发展，影响这一破坏区内介质的运动状态。如果破坏区内的介质尚有较大的运动速度，或爆炸空腔中尚有较大的剩余压力，则介质会不断向外运动，地表面不断鼓出，形成所谓鼓包（图2）。由各瞬时鼓包升起的高度可求出鼓包运动的速度。
抛掷回落阶段 在鼓包运动过程中，尽管鼓包体内介质已破碎，裂缝很多，但裂缝之间尚未充分连通，仍可把介质看作是连续体。随着过程的发展，裂缝之间逐步连通并终于贯通直到地表。于是，鼓包体内的介质便分块作弹道运动，飞散出去并在重力作用下回落。鼓包体内介质被抛出后，地面形成一个爆坑。
爆破漏斗和最小抵抗线 爆坑又称漏斗，其形状取决于药包的埋设位置、地面与水平面的倾角、药量和介质的力学性质。由于地面的存在，介质在不同方向上抵抗变形和破坏的能力是不同的，从药包到地面的垂线方向一般是最小阻力方向，按工程上的习惯把这段垂线或垂线的长度W称为最小抵抗线。 鼓包的隆起和介质的初始飞散速度大体都沿着最小抵抗线的方向。图3表示水平地面单药包爆破的漏斗形状，最小抵抗线正是漏斗的对称轴。图中，O点为最小抵抗线和原地面的交点，r为漏斗边界和原地面的交点到O点的距离，称为可见漏斗半径；P为O点到可见漏斗底部的距离，称为可见漏斗深度；W为最小抵抗线。比值r/W称为爆破作用指数，通常用n表示。它的大小不仅标志漏斗开口的大小，而且反映介质的破坏程度和抛掷的距离。 n=1的爆破称为标准抛掷爆破；n＞1的爆破称为加强抛掷爆破；0.75≤n＜1的爆破称为减弱抛掷爆破或加强松动爆破；n＜0.75的爆破称为松动爆破， 这时可见漏斗基本消失，只出现松动漏斗(图4)。设计多药包爆破或者复杂地形条件下的爆破时，须慎重判断和估算最小阻力或主要抛掷方向以及漏斗的大致形状，上述最小抵抗线的简单定义在此已不适用。
爆破几何相似律 爆破现象的许多问题目前尚不清楚，因此爆破设计计算中所用理论和公式均带有一定的经验性。用量纲分析方法导出爆破设计中的一个最基本和最重要的规律，即几何相似律。对于在一面临空的地形条件下进行的爆破，几何相似律的内容如下：在炸药品种和介质不变以及重力可以忽略的条件下，所有表征爆破效果的特征长度（如空腔半径、压密层厚度等）与最小抵抗线W之比都同比药量Q/W3有关。在工程中常先固定Q/W3不变而让W改变，这时所有特征长度均同W成比例地改变。如对可见漏斗半径r来说，在r/W与Q/W3之间存在确定的函数关系：
。变换一下形式就得到目前常用的药量公式：Q＝W3Kf(n)，式中K为介质的特征常数;f(n)的具体形式可由试验确定；f(n)=0.4+0.6n3称为博列斯科夫公式。爆破若在无限介质中进行，这时不存在W，根据几何相似律，所有表征爆破效果的特征长度都同药包半径成正比。
根据几何相似律，表征爆破过程的特征时间与W之比同比药量 Q/W 3有关。故当炸药、介质和比药量不变时，爆破规模增大，W变大，时间也成比例地变长。同样，在无限介质的情况下，特征时间同药包半径成正比。根据几何相似律， 表征爆破过程的特征速度和压力与W无关，只同比药量有关。故比药量Q/W 3不变时，介质的抛掷速度不因爆破规模的变化而变化。
理论和经验证明：当最小抵抗线不超过25米（工程常用范围）时，爆破服从几何相似的规律。利用这个规律，可以给出各类设计计算公式以计算药量、漏斗尺寸、鼓包运动参量、抛掷方量、抛掷速度等表征过程和效果的特征量。若介质的某些具有时效的因素起作用，例如粘性、初始结构尺寸和重力等效应不能忽略时，几何相似律不再成立。
爆破分类和应用 爆破根据方法、规模和应用进行分类，如表所示。
爆破的安全技术 爆破有危险性，必须重视安全技术。通常的爆破安全技术包括对爆破地震、空气冲击波、个别飞石、爆破毒气和噪声等的安全控制。①爆破地震泛指沿地表传播的弹性波，虽然可造成建筑物的破坏，但比自然地震的影响小得多。②空气冲击波指爆破在空气中引起的冲击波气浪等，它可危害生物和建筑物。③个别飞石指爆破时由各种原因产生的少量飞散较远的石块，其影响范围较大，可危害人畜和建筑物、设备等。④爆破毒气指爆破时产生的有毒气体，爆后进入大气中或埋入爆破堆积体内，可危害人畜。⑤爆炸噪声对人体也有危害。上述各危害因素的影响范围大都有经验公式可以计算。设计时，必须反复周密审核，确保安全。
国内外发展概况 中国爆破技术主要是在中华人民共和国成立后发展起来的。50年代初，在公路和铁路建设中开始大量使用爆破技术。到60年代初，爆破技术在矿山建设和水利建设中也得到了广泛的应用和发展。60年代和70年代中，由于工程实践和科学研究相结合，中国爆破技术得到了稳步的发展和提高。中国已进行过千吨级到万吨级的矿山爆破和千吨级的难度较大的定向爆破，并达到较先进的经济技术指标。此外，光面爆破、预裂爆破、农田爆破、控制爆破（见彩图）等技术在中国也得到了相应的发展和应用。在西方工业发达国家，爆破技术主要应用于巷道掘进和采矿；在苏联，爆破技术较广泛地应用于矿山建设和水利建设等部门，而且研究工作颇有成就。
参考书目
冯叔瑜、朱忠节、马乃耀著：《大量爆破的设计和施工》，人民铁道出版社，北京，1963。
《露天爆破》编写组编：《露天爆破》，冶金工业出版社，北京，1979。
《全国土岩爆破会议文集》，冶金工业出版社，北京，1980。