1.岩土中的爆炸现象
岩土是指岩石和土壤的总称，它由多种矿物质颗粒组成，颗粒与颗粒之间有的相互联系，有的相互不联系。岩土的孔隙中还含有水和气体，气体通常是空气。根据颗粒间机械联系的类型、孔隙率和颗粒的大小，岩石可分为以下几类：坚硬岩石和半坚硬岩石、黏性土、非黏性（松散）土。
由于岩土是一种很不均匀的介质，颗粒之间存在较大的孔隙，即使同一岩区，各部位岩质的结构构造和力学性能也可能存在很大的差别。因此，与空中爆炸和水中爆炸相比，岩土中的爆炸现场要复杂得多。
2.装药在无限均匀岩土介质中爆炸
图10-7表示某一球形炸药无限均匀岩土介质中爆炸后爆点附近的横截面。当炸药在中心起爆后，爆轰波以相同的速度向各个方向传播，传播的速度取决于炸药类型和装药条件。爆轰波传播速度通常大于岩石中应力波的传播速度，因此可以假定，爆轰产物的压力同时作用在与炸药相接触的岩土介质的所有点上。由于变形过程的速度极高，可以认为爆轰产物与周围介质之间不进行热交换，过程是绝热的。
图10-7 某一球形炸药无限均匀岩土介质中爆炸后爆点附近的横截面
1—爆腔；2—压碎区；3—破裂区；4—震动区
爆轰后的瞬间，爆轰产物的压力达几十GPa，而岩土的抗压强度仅为几百MPa或更低，因此靠近炸药表面的岩土将被压碎，甚至进入流动状态。被压碎的介质因受爆轰产物的挤压发生径向运动，形成空腔，称为爆腔，如图10-7中1区所示。爆腔的体积约为炸药体积的几十倍。
爆心附近岩土被强烈压碎的区域，称为压碎区，如图10-7中2区所示。若岩土为均匀介质，在这个区域内将形成一组滑移面，表现为细密的裂纹，这些滑移面的切线与自爆炸中心引出的射线之间成45°。在这个区域内，岩土强烈压缩，并朝离开爆炸中心的方向运动，于是产生了以超声速传播的冲击波。
随着冲击波离开炸药距离的增加，能量扩散到越来越大的介质体积中，加之能量的耗散，使压力迅速降低。在距炸药一定距离处，压力将低于岩土的强度极限，这时变形特性发生了变化，破碎现象和滑移面消失，岩土保持原来的结构。由于岩土受到冲击波的压缩会发生径向向外运动，这时介质中的每一层受环向拉伸应力的作用。如果拉伸应力超过了岩土的动态抗拉强度极限，就会产生从爆炸中心向外辐射的径向裂缝。大量实验研究表明，岩土的抗拉强度极限比抗压强度极限小很多，通常为抗压强度的2%～10%。因此在压碎区外出现拉伸应力的破坏区，且破坏范围比前者大。随着压力波阵面半径的增大，超压降低，拉伸应力值降低。在某一半径处，拉伸应力将低于岩土的抗拉强度，岩土不再被拉裂。在爆轰产物迅速膨胀的过程中，爆轰产物逸散到周围的径向裂纹中去，因而助长了这些裂缝的扩展，并使自身的体积进一步增大。这样，气体的压力和温度进一步降低。由于惯性的缘故，在压力波脱离爆腔之后，岩土的颗粒在一定时间内继续朝离开爆炸中心的方向运动，导致爆轰产物中出现负压，并且在压力波后面传播一个稀疏（拉伸）波。由于径向稀疏波的作用，介质颗粒在达到最大位移后，反向朝爆炸中心方向运动，于是在径向裂缝之间形成了许多环向裂缝。这个主要由拉伸应力引起的径向和环向裂缝彼此交织的破坏区域称为破裂区或松动区，如图10-7中3区所示。
在破裂区（松动区）以外，冲击波已经很弱，不能引起岩土结构的破坏，只能产生质点的震动。离爆炸中心越远，震动的幅度越小，最后冲击波衰减为声波。这一区域称为弹性变形区或震动区，如图10-7中4区所示。
3.装药在有限岩土介质中爆炸(www.xing528.com)
实际上，炸药都是在地面下一定深度处爆炸的。所谓的岩土介质中的爆炸，就是指有岩土和空气的界面影响的爆炸情况。装药在岩土中爆炸时，根据装药埋设深度的不同而呈现程度不同的爆破现象，典型的有松动爆破和抛掷爆破。
1）松动爆破现象
当炸药在地下较深处爆炸时，爆炸冲击波只导致周围介质的松动，而不发生土石外抛掷的现象。如图10-8所示，装药爆炸后，压力波由中心向四周传播，当压力波到达自由表面时，介质产生径向运动。与此同时压力波从自由面反射为拉伸波，以当地声速向岩土深处传播。反射拉伸波到达之处，岩土内部受到拉伸应力的作用，造成介质结构的破坏。这种破坏从自由面开始向深处一层层地扩展，而且基本按几何光学或声学的规律进行。可以近似地认为反射拉伸波是从装药中心成镜像对称的虚拟中心O′处所发出的球形波。
如图10-9所示，松动爆破的破坏由两部分组成：①由爆炸中心到周围保持球状的破坏区，称为松动破坏区Ⅰ，其特点是岩土介质内的裂缝径向发散，介质颗粒破碎得较细；②自由面反射拉伸波引起的破坏区称为松动破坏区Ⅱ，其特点是裂缝大致以虚拟中心发出的球面扩展，介质颗粒破碎得较粗。松动区的形状像一个漏斗，通常称为松动漏斗。
图10-8 松动爆破时波的传播
1—反射波阵面；2—爆炸波阵面
图10-9 松动爆破岩土的破坏情况
2）抛掷爆破现象
如图10-10所示，如果装药与地面进一步接近，或者装药量更多，那么当炸药爆炸的能量超过炸药上方介质的阻碍时，土石将被抛掷，在爆炸中心与地面之间形成一个抛掷漏斗坑，称为抛掷爆破。图10-10中，装药中心到自由面的垂直距离称为最小抵抗线，用H表示。漏斗坑口部半径用R表示。漏斗坑口部半径R与最小抵抗线H之比称为抛掷指数，用n表示。抛掷爆破按抛掷指数的大小分成以下几种情况：①n＞1为加强抛掷爆破，此时，漏斗坑顶角大于90°；②n=1为标准抛掷爆破，此时，漏斗坑顶角等于90°；③0.75＜n＜1为减弱抛掷爆破，此时，漏斗坑顶角小于90°；④n＜0.75属于松动爆破，此时没有土石抛掷现象。
图10-10 抛掷爆破岩土的飞散
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