切缝药包的定向断裂爆破作用机理

切缝药包爆破岩石是定向断裂控制爆破的方法之一，是对岩石断裂过程中裂纹的产生、扩展及止裂进行控制，即在炮孔壁上，产生规定的裂纹，使之沿径向扩展，并达到预定的长度。对断裂过程的三个阶段加以控制是断裂面形成的必要条件。

切缝药包爆破所获得的良好效果反映了它的断裂控制作用的有效性。而其控制作用则与切缝药包和装药结构密切相关。

1. 切缝药包作用原理

切缝药包的实质是在具有一定密度和强度的炸药外包装上开有不同角度、形状和数目的切缝。利用切缝控制爆破应力场的分布和爆生气体对介质的准静态作用和尖劈作用，控制被爆介质的破碎程度和方位的数目，图13-3 是切缝药包定向断裂爆破的原理[64,65]。

图13-3　切缝药包定向断裂爆破原理图(www.xing528.com)

2. 切缝药包外壳的作用

切缝药包是在药卷外套上无毒硬质工业塑料管，塑料管具有一定的强度和质量，由于切缝管的存在，阻抗发生了变化，即 PmDm﹥P0D，改变了一般应力场传播规律和能量分布规律[62]。

（1）有利于炸药稳定爆轰：外壳的存在使得炸药爆轰传播过程中径向扩散受到一定程度的限制，避免了径向稀疏波对反应区的干扰，更有利于稳定裂纹的产生。

（2）反向能量的增加，可保持较高的爆轰压力：外壳的特征阻抗大于炸药特征阻抗时，爆轰波直接作用于外壳，除产生透射波外，尚有爆炸中心反射的压缩波，反射波的能量为总爆轰能量的10%～13%[62]，保持了一个较高的爆轰压力，有利于裂纹扩展。

（3）限制爆轰气体径向膨胀，增大能流速度：外壳对爆生气体的径向膨胀起着限制作用于，延长了爆生气体在装药空间的滞留时间。试验表明[1]装药空间滞留时间所得裂隙长度为不滞留时间的5 倍左右。所以有利于切缝药包定向裂隙产生的效果。

（4）在非切缝方向不产生裂纹外壳起着“阻挡”作用：外壳在非切缝方向，对爆轰波起着“阻挡”作用，透射到外壳的爆炸应力波再由环形空间衰减后作用于孔壁破裂岩石，这时的能量很难使岩石致裂，所以未切缝方向孔壁不致产生明显的径向裂纹。