爆破时,最靠近药包处的介质受到的压力最大,对于塑性土质,便被压缩成孔腔;对于坚硬的岩石,便会被粉碎,我们把这个范围称为爆破的压缩圈或破碎圈。在压缩圈或破碎圈以外的介质受到的作用力虽然减弱了些,但足以使介质结构破坏,这个范围称为爆破的破坏圈或松动圈。
在破坏圈或松动圈以外的介质,因爆破的作用力已微弱到不能使之破坏,而只能产生震动现象,这个范围称为震动圈。以上爆破作用的范围,可以用一些同心圆表示,叫做爆破作用圈。
药包爆炸时,在药包周围的介质上作用一峰值很高的脉冲压力,并在紧靠药包附近的区域激起一股强烈的冲击波。在冲击波的超高压(一般可达几万MPa)作用下, 介质结构遭到严重破坏,并粉碎成微细粒子,从而形成压碎圈或粉碎圈。该作用圈的半径很小,但由于介质遭到强烈粉碎,产生塑性变形或剪切破坏,消耗能量却很大。因此,为了充分利用炸药的爆炸能,应尽可能控制或减少压碎圈的形成。
压碎圈形成后,冲击波衰减为压应力波,其压力已低于介质的抗压强度,不再产生压破坏,但仍可使压碎圈外的介质产生径向压缩,引起介质质点的径向位移和径向扩张。并由此衍生出切向拉应力。因为脆性介质的抗拉强度比抗压强度小,如果该切向拉应力值超过介质的抗拉强度便形成与压碎圈贯通的径向裂隙。在冲击波、应力波作用下,介质受到强烈的压缩,积蓄了一部分弹性变形能。随压碎圈形成、径向裂隙展开、压力迅速下降达到一定程度时,原先在药包周围的介质被压缩过程中积蓄的弹性变形能释放出来,并转变为卸载波,形成与压应力波作用方向相反的向心拉应力,使介质质点产生反向的径向移动。当此向心拉应力大于介质的抗拉强度时,则在已形成的径向裂隙间产生环状裂隙。在径向裂隙与环向裂隙形成的同时,由于径向应力与切向应力作用的结果,还可能形成剪切裂隙。这些是爆炸应力波的动作用破坏的结果。爆生气体跟在冲击波后面以准静态压力形式作用于炮孔壁,并在高压作用下挤入由 应力波形成的径向裂隙中,像尖劈一样使裂隙扩张与延伸,并在裂隙的尖端引起应力集中,迫使裂隙进一步扩展。此外,爆生气体的作用时间较长,它在炮孔壁周围介质中形成的准静态应力场,也有助于裂隙的进一步发育。 爆炸应力波作用首先形成了初始裂隙,接着爆生气体的膨胀、挤压、尖劈作用助长了裂隙的延伸、扩张和发育,只有当应力波与爆生气体衰减到一定程度后才能停止裂隙扩展。这样,随着径向裂隙、环向裂隙和剪切裂隙的形成、扩展、贯通,纵横交错、内密外疏、内宽外细的裂隙网将介质分割成大小不等的碎块,形成了裂隙圈。该作用圈是由拉、剪破坏形成的,其作用半径较压碎圈大。 综上所述,应力波和爆生气体对介质的破坏都起着重要作用。一般地说,在高阻抗介 质、高猛度炸药、耦合装药或不耦合系数较小的条件下,应力波的破坏作用是主要的,但在低阻抗介质、低猛度炸药,装药不耦合系数较大的条件下,爆生气体的准静态压力破坏作用则是主要的。