放电破坏方法、系统及其制造方法

本发明涉及一种用于破坏基岩和破裂岩石的放电破坏方法和系统，以 及一种用于制造该放电破坏系统的方法。

作为一种用于破坏一个待破裂物体例如基岩的系统，已知如图22所示 的一种放电破坏系统。

这种放电破坏系统101由一个用合成树脂、玻璃或类似材料制成，并 装满一种破坏物质(也称为用于传递压力的物质，例如水102)的圆筒形容器 103，一对穿过一个塞103a伸入圆筒形容器103的电极104，一根安排在 这些电极104之间、并由铜或铝制成的细金属丝105，一个通过放电线106 连接在这些电极104之间的电容器107，以及一个通过充电线108连接在 电容器107上的直流电源(电源装置)109所组成。

不用说，一个如半导体开关元件这样的放电开关置于放电线106的路 线中，并且一个包括充电开关的充电控制电路111置于充电线108的路线 中。

为了用放电实现震裂(在下文称为放电破坏)，在待破裂物体例如基岩 121的确定位置处形成一个电极配合孔122，使圆筒形容器103和安排于其 中的电极104和细金属丝105一起与该电极配合孔122相配合，并且接通 放电开关110以使电容器107中充电的电能一举流向或释放到细金属丝 105，由此熔断并汽化细金属丝105。于是，水也被立即蒸发或汽化，并且 基岩121由体积膨胀所产生的破坏力即膨胀力所破裂。

然而，在上述放电破坏系统中装满用作破坏物质的水102的圆筒形容 器103与孔122相配合，由于圆筒形容器103具有一个不总是与孔122的 形状相符合的形状，或孔122通常形成得比圆筒形容器103大，由此形成 一个间隙a，所以上述放电破坏系统可能在某些情况下不足以传递膨胀力， 并且使膨胀压力通过孔122的开口漏出。

即使在膨胀力不通过圆筒形容器103与孔122之间的开口漏出时，这 种放电破坏系统也有一个问题，即具有弱密封力的塞103a被崩出，由此使 所产生的膨胀力逸散到外面(逸散到自由表面侧)。

此外，简单安排在电极对104之间的细金属丝105对控制所产生的膨 胀力无效。

因此，首要目的是提供一种放电破坏方法、一种放电破坏系统及该放 电破坏系统的一种制造方法，使该放电破坏系统能够足以传递膨胀力(破坏 力)并且能够控制这个膨胀力。

按照本发明的第一破坏方法包括步骤：

形成一个孔以把一种破坏物质装进一个待破裂物体，把一对其末端之 间连接一根细金属丝的电极插入该孔，这时在一个容器中安排破坏物质并 且至少有细金属丝，以便通过对电极供给电容器中充电的电能，以熔化和 汽化破坏物质来破坏待破裂物体，以及封闭孔的开口。

此外，按照本发明的第一放电破坏系统是一种系统，它包括：一对电 极，在其末端之间连接一根细金属丝，并与待破裂物体中形成并装满一种 破坏物质的一个孔相配合；一个电容器，与这些电极连接；一个电源装置， 用于对这个电容器供电；一个充电控制电路，置于电源装置与电容器之间 的充电线的路线中；一个放电开关，置于电极对与电容器之间的放电线的 路线中；其中待装入孔的破坏物质包含在一个容器中，该容器构成为容纳 连接在电极末端之间的细金属丝，并且该系统具有一个部件，以在容器与 孔相配合之后封闭孔的开口，以实行放电破坏工作。

上述放电破坏方法和放电破坏系统构成为封闭与待破裂物体中形成的 孔相配合的容器上面的空间或孔的开口，使得有可能防止破坏物质的膨胀 力通过孔的开口逸出，由此加强了膨胀力，或提高了破坏效率。

按照本发明的第二放电破坏方法包括步骤：形成一个孔以把一种破坏 物质装进一个待破裂物体，把一对其末端之间连接一根细金属丝的电极插 入该孔，这时在一个弹性袋状容器中安排破坏物质并且至少有细金属丝， 以便通过对这些电极供给电容器中充电的电能，以熔化和汽化细金属丝来 破坏待破裂物体，以及使弹性袋状容器与孔相配合。

按照本发明的第三放电破坏方法除第二放电破坏方法的步骤外，还包 括步骤以封闭孔的开口。

按照本发明的第二放电破坏系统是一种系统，它包括：一对电极，在 其末端之间连接一根细金属丝，并与待破裂物体中形成并装满一种破坏物 质的一个孔相配合；一个电容器，与这些电极连接；一个电源装置，用于 对这个电容器供电；一个充电控制电路，置于电源装置与电容器之间的电 线路线中；以及一个放电开关，置于电极对与电容器之间的放电线的路线 中；其中待装满孔的破坏物质装进一个弹性袋状容器，该弹性袋状容器构 成为容纳连接在电极下端之间的细金属丝。

即使在孔变形时，使用具有弹性的袋状容器作为装满破坏物质的容器 的第二放电破坏方法、第三放电破坏方法及第二放电破坏系统也允许该袋 状容器与待破裂物体中形成的孔的内壁表面相接触，由此保证可靠地传递 膨胀力并且能够提高破坏效率。

按照本发明的第三放电破坏系统是一种系统，它包括：一对电极，在 其末端之间连接一根细金属丝，并与待破裂物体中形成以装进一种破坏物 质的一个孔相配合；一个电容器，与这些电极连接；一个电源装置，用于 对这个电容器供电；一个充电控制电路，置于电源装置与电容器之间的充 电线的路线中；以及一个放电开关，置于电极对与电容器之间的放电线的 路线中，其中电极对下端几乎安排在相同的水平面上，并且连接在电极对 下端的细金属丝被弯曲。

按照本发明的第四放电破坏系统是一种系统，其中上述第三放电破坏 系统中所使用的细金属丝具有U形，W形或波纹形。

按照本发明的第五放电破坏系统是一种系统，其中第三或第四放电破 坏系统中所使用的细金属丝具有一种选择形状以便满足关系0.25≤X/Y， 其中如图8所示，参考符号X表示垂直方向上的高度或距离，以及参考符 号Y表示水平方向上的宽度或距离。

第三至第五放电破坏系统构成为对连接在电极之间的细金属丝选择弯 曲形状，由于当在电极之间连接弯曲细金属丝以代替直线细金属丝时，经 受放电所产生的膨胀力作用的区域变窄，所以第三至第五放电破坏系统能 够提高破坏压力。

按照本发明的第六放电破坏系统是一种系统，它包括：一个容器，包 含一根连接在一对电极之间的细金属丝和一种破坏物质，并且该容器与待 破裂物体中形成的一个孔相配合；一个电容器，与电极连接；一个电源装 置，用于对这个电容器供电；一个充电控制电路，置于电源装置与电容器 之间的充电线的路线中；以及一个放电开关，置于电极对与电容器之间的 放电线的路线中，其中在容器的内壁形成一个破坏开口，以按确定方向把 溶化和汽化破坏物质所产生的膨胀力引向外部。

按照本发明的第七放电破坏系统构成为使用一种液态硬化物质，作为 第六放电破坏系统中的破坏物质。

按照本发明用于制造放电破坏系统的第一方法构成为制造上述第六放 电破坏系统，并且包括一个步骤以在用包皮部件封闭容器的破坏开口之 后，把液态硬化物质装进容器，以及另一个步骤以在硬化物质固结之后， 剥去包皮部件。

按照本发明用于制造放电破坏系统的第二方法构成为制造上述第六放 电破坏系统，并且包括一个步骤以把容器浸在一种液态硬化物质中，以使 该硬化物质装满容器，以及另一个步骤以在这种物质固结之后，把容器从 硬化物质中拉出。

由于膨胀力被引向容器中所形成的破坏开口，所以第六放电破坏系 统，第七放电破坏系统，放电破坏系统的第一制造方法，以及放电破坏系 统的第二制造方法允许以高效率进行放电破坏工作。

图1是一个断面图，说明按照本发明的放电破坏系统的第一实施例的 总体结构；

图2是一个断面图，说明按照本发明的放电破坏系统的第二实施例的 总体结构；

图3是一个立体图，说明在本发明第二实施例中在放电破坏时候的状 态；

图4是一个断面图，说明按照本发明的放电破坏系统的第三实施例的 总体结构；

图5是一个断面图，说明放电破坏系统的第三实施例的设定条件；

图6是一个断面图，说明放电破坏系统的第三实施例的一种变更中的 主要部件；

图7是一个断面图，说明按照本发明的放电破坏系统的第四实施例的 总体结构；

图8是一个前视图，说明放电破坏系统的第四实施例的主要部件；

图9是一个曲线图，说明放电破坏系统的第四实施例中细金属丝的尺 寸与破坏压力之间的关系；

图10(a)至图10(c)是侧视图，说明经受第四实施例中所使用的细金属丝 及与其垂直安排的另一根金属丝的破坏作用的区域；

图11(a)和图11(b)是断面图，表示使用第四实施例所示的细金属丝及 与其垂直安排的另一根细金属丝而被破坏的钢筋混凝土墙壁的状态；

图12是一个前视图，表示第四实施例中所使用的细金属丝的一种变更 中的主要部件；

图13是一个前视图，表示第四实施例中所使用的细金属丝的另一种变 更中的主要部件；

图14是一个断面图，表示按照本发明的放电破坏系统的第五实施例的 总体结构；

图15是第五实施例中所使用的圆筒形容器的一个侧视图；

图16是一个横断面图，表示第五实施例中所使用的圆筒形容器；

图17是一个横断面图，表示第五实施例中的破坏状态；

图18是一个侧视图，直观表示用于制造第五实施例中所使用的圆筒形 容器的一种方法；

图19是一个侧视图，直观表示用于制造第五实施例中所使用的圆筒形 容器的方法；

图20是一个侧视图，直观表示用于制造第五实施例中所使用的圆筒形 容器的另一种方法；

图21是一个侧视图，直观表示用于制造第五实施例中所使用的圆筒形 容器的又一种方法；以及

图22是一个断面图，说明常规放电破坏系统的总体结构。

现在，将参考附图叙述本发明的第一实施例。

由于本发明本质上涉及一种装满破坏物质且包含电极的容器，所以将 主要叙述这个部件。在电极之间用于施加电能的电路与参考常规例子已作 叙述的电路比较保持不变，并且其部件将用叙述常规例子所使用的参考标 号来表示，且不作专门解释(这种叙述方式将适用于第二和第三实施例)。

如图1所示，在一个圆筒形容器(由相对硬的材料如合成树脂或玻璃制 成)3中放置一种破坏物质4(也称为用于传递压力的物质，例如水，油或如 胶体那样的凝胶状物质)和一对电极6，圆筒形容器3与待破裂物体(例如基 岩或混凝土建筑)1中形成的一个孔2相配合，电极对6末端之间则连接一 根由铜或铝制成的细金属丝5。

一个用于封闭破坏物质4的塞7与包含电极6和细金属丝5的圆筒形 容器3的开口3a相配合。为了封闭孔2的开口2a，一个封闭部件8如沙 子填满圆筒形容器与之配合的孔2的开口2a。

在上述结构中当电能通过电线9从一个电容器(未示出)供给电极对6 时，金属丝5立即熔化并且蒸发，因此水立即汽化并且体积膨胀，由此破 坏待破裂物体1。

如上所述，由于圆筒形容器的开口3a和孔2的开口2a分别用密封塞7 和封闭部件8强有力地封闭，所以与简单用来防止破坏物质从容器漏出的 盖不同，这些部件能加强放电破坏所产生的膨胀力。

参考附图将叙述本发明的第二实施例。

如图2所示，在第二实施例中，一种破坏物质4例如水装满一个由合 成树脂或玻璃制成、并且与待破裂物体1中形成的一个孔2相配合的圆筒 形容器3，此后一个由纸或布制成，并且用水浸渍的纤维部件(也称为纤维 材料，并且作为封闭部件的一个例子来叙述)11以分层状态被压进，而且一 个金属塞12从其上塞入圆筒形容器3。

当金属塞12塞入孔2时，吸入纤维部件11的水渗入圆筒形容器3与 孔2之间保留的间隙中，由此使间隙2填满水。

因此，第二实施例允许圆筒形容器3与孔2之间无间隙或真空空间保 留，由此保证向待破裂物体1可靠传递由放电破坏所产生的膨胀力。图3 表示放电破坏以后的一种状态，其中参考标号1a表示直接破裂的区域。

参考附图将叙述本发明的第三实施例。

虽然第一和第二实施例是在假定圆筒形容器是由相对硬的材料如合成 树脂或玻璃制成、并且具有不会变形的形状的情况下叙述的，但是第三实 施例使用一个由弹性材料制成的容器来装满破坏物质。

具体地说，一个由橡胶制成的袋状容器22悬挂在一个由一种材料如软 木制成的塞21上。不用说，在一对穿过塞21的电极6的末端之间连接一 根细金属丝6，并且水作为一种破坏物质4装满袋状容器22。

为了进行放电破坏工作，把电极6和装满水4的袋状容器22放入孔2， 然后通过在袋状容器22上面装进封闭部件23例如粘土以使开口2a封闭。

在这个条件下，从一个电容器对电极6之间供给电能，以熔化并蒸发 细金属丝5，并且使水的体积膨胀，由此破坏一个待破裂物体1。

如上所述，由于用作破坏物质4的水装满由弹性材料如橡胶制成的袋 状容器22以实行放电破坏，所以在容器22与孔2之间无间隙保留，并且 由于袋状容器22由粘土23从上面整个受压，所以即使当孔2变形时袋状 容器22也与孔2的内壁建立可靠接触，由此使放电所产生的膨胀力作为破 坏力直接传递到待破裂物体1。

虽然在上述第三实施例中电极对安排在袋状容器22中，但是有可能在 单个袋状容器22中安排多对电极6A和6B。不用说，在第一或第二实施 例中的容器3中也可以安排多对电极6。

虽然在上述第一实施例中使用杆状电极，但是如说明第二实施例的图2 所示，可以用电线作为电极。

虽然在上述第一至第三各实施例的每一个中，以垂直方向在待破裂物 体1中形成孔2，但是孔2可以按选择方向，例如按水平方向或倾斜方向 形成。

第一至第三实施例构成为封闭与待破裂物体中形成的孔相配合的容器 上面的空间，或孔的开口，它们能够防止膨胀力通过孔的开口逸出，或能 够加强膨胀力，由此提高破坏效率。

此外，由于这个事实，即装满破坏物质的容器以具有弹性的袋状容器 构成，所以即使在待破裂物体中形成的孔变形时，袋状容器也沿孔的内壁 与孔相接触，并且与那些在容器与孔之间留有间隙的情况相比，提高了膨 胀力传递的可靠性和破坏的效率。

其次，将参考图7至11叙述本发明的第四实施例。

第四实施例也将主要就其电极加以叙述。其在电极之间用于供给电能 的电路与参考常规例子所述的电路比较保持不变，并且其部件将用相同的 参考标号表示，不作专门叙述。

如图7所示，把一对电极41插入一个在待破裂物体(例如基岩或混凝土 建筑)31中形成并装满一种破坏物质(例如水，油或凝胶状物质)32的孔33。

这些电极41的下端几乎保持在相同的水平面上，并且在电极41的下 端之间连接一根U形细金属丝42。

如图8所示，当在一个垂直平面上考虑包括细金属丝42的最小面积(一 个矩形面积)(严格地说为空间体积)，并且该最小面积的高度(细金属丝的投 影高度)用X表示，且其宽度(投影宽度)用Y表示时，那么选择X和Y以便 使其值满足下列公式(1)：

0.25≤X/Y≤4    …(1)

采用由上述公式(1)所限定的范围，是由于检查X/Y的值与破坏压力P (kg/cm2)之间的关系提供了图9所示的曲线A，并且是在破坏压力大(例如 P≥0.9)的范围内选择X/Y。图9所示曲线A是对破坏压力在X/Y＝1下进 行单位标称化时画出的。

在图10(a)和图10(b)中对使用本发明该实施例中的细金属丝42所得到 的破坏范围与使用纵向细长(垂直方向)的细金属丝所得到的破坏范围作了 比较。将会理解，图10(a)所示经受细金属丝42的破坏作用的范围S1要比 图10(b)所示经受纵向细长细金属丝的破坏作用的范围S2窄得多。

图10(c)是图10(b)所示的细金属丝的侧视图。在图10(b)和图10(c)中， 参考标号201表示在基岩202中形成的用于配合电极的孔，一对电极203 与这个用于配合电极的孔201相配合，并且一根细金属丝204在垂直方向 上连接在这些电极之间。

当分别用F1和S1表示第四实施例中的膨胀力(破坏力)和经受破坏作用 的面积，并且分别用F2和S2表示在细金属丝按垂直安排情况下的膨胀力和 经受破坏作用的面积时，则在这些情况下破坏压力P1和P2分别用下列公式 (2)和(3)表示：

P1＝F1/S1    …(2)

P2＝F2/S2    …(3)

由于F1＝F2，所以我们得到下列所示公式(4)：

P1＝P2(S2/S1)    …(4)

由于在上述公式(4)中S2＞S1，所以所产生的破坏压力以经受破坏作用 的面积之间的比率得到提高。

例如，U形细金属丝具有一半的经受破坏作用的面积，并且产生两倍 那样强的膨胀力(破坏力)。

图11(a)和图11(b)说明被放电破坏系统所破坏的混凝土建筑的状态， 该放电破坏系统使用具有上述形状的细金属丝42。图11(a)表示被一个放 电破坏系统所破坏的混凝土建筑的状态，该放电破坏系统使用为第四实施 例所选择的细金属丝，而图11(b)表示被一个放电破坏系统所破坏的混凝土 建筑的状态，该放电破坏系统使用垂直安排的细金属丝。

如从图11(a)所见，具有破坏窄面积功能的细金属丝产生一个强膨胀压 力，并且允许可靠破裂混凝土53而同时避免钢筋52，由此能够使钢筋52 露出。

从另一方面来说，具有破坏宽面积功能的细金属丝产生一个弱膨胀压 力，以及一个也作用在钢筋52上但不足以作用在混凝土53上的膨胀力， 由此不能可靠地破裂混凝土53。    

虽然在以上叙述中电极41的下端之间连接细金属丝42，它们几乎安 排在相同的水平面上，但是电极42的下端当然可以在不防碍破坏功能这样 的范围内相互偏移。

虽然在以上叙述中细金属丝42具有U形，但是它不限于这种形状，而 是对细金属丝42例如可以选择图12和图13所示的W形或波纹形。

第四实施例使用连接在电极之间的弯曲细金属丝，它允许放电所产生 的膨胀力在比用直线细金属丝所得到的范围窄的范围内起作用，由此能够 提高膨胀压力。

现在，将参考图14至19叙述本发明的第五实施例。

优选为第五实施例的放电破坏系统61包括：一个圆筒形容器62，由 合成树脂、玻璃、塑性橡胶(合成橡胶)或防水纸制成，并且装满一种破坏物 质(一种用于传递压力的物质)；一对电极63，穿过一个密封塞62a插入圆 筒形容器62；一根细金属丝64，连接在电极63的末端之间，并且由铜或 铝制成；一个电容器66，通过放电线65连接到电极63；以及一个高压直 流电源(电源装置)68，通过充电线67连接到电容器66。

不用说，在放电线65的路线中插入一个放电开关69，并且在充电线 67的路线中插入一个包括充电开关的充电控制电路70。

在圆筒形容器62中装满一种经过预定时间以后固结的液态自硬化物质 (例如液体离子交换树脂或粘合剂)71。不用说，连接在电极63的末端之间 的细金属丝64安排在硬化物质71中。细金属丝64焊接或铆接在电极63 上。圆筒形容器62在其与待破裂物体72中形成的一个孔73相配合的条件 下使用。

为了按确定的向外方向引导细金属丝64的体积膨胀所产生的膨胀力， 在圆筒形容器62的侧壁周围按45度的间隔形成八个细长狭缝(破坏开口的 一个例子)74。

现在，将对制造上述放电破坏系统61的一种方法，或更具体地为破坏 物质的一种装料方法进行叙述。

首先，如图18所示，通过用如带那样的包皮部件75包裹圆筒形容器 62来包盖狭缝74。

然后，把一种液态硬化物质71灌入圆筒形容器62，并且在圆筒形容 器62中插入其末端之间连接有细金属丝64的电极63。

在这个条件下，不用说，使细金属丝64和电极63浸在硬化物质71中。 随后，用其中穿过电极63的密封塞62a封闭圆筒形容器62的口。

在液态硬化物质71固结以后，如图19所示，通过从圆筒形容器62剥 去包皮部件75可以得到装满硬化物质71的圆筒形容器62。

为了用上述放电破坏系统61破坏待破裂物体72，使插入了电极63且 装满了硬化物质71的圆筒形容器62与待破裂物体72中形成的孔73相配 合。

然后，把放电线65连接到电极63，其后接通放电开关69以把电容器 66中累积的电能一举供给细金属丝64。细金属丝64突然被熔化并汽化， 并且硬化物质71几乎同时被汽化，由此使其体积突然膨胀以产生膨胀力或 破坏力。所产生的膨胀力被引向狭缝74，并且如图17所示使待破裂物体 72破坏或脆裂。

如上所述，在第五实施例中在圆筒形容器62中形成狭缝74以把膨胀 力引向狭缝74，由于它能防止密封塞62a崩出，由此防止膨胀力通过圆筒 形容器62的口逸出，所以该实施例使得有可能以高效率实行破坏工作。

此外，由于根据破坏方向允许自由选择狭缝74的间隔和位置，所以第 五实施例使破坏方向的设定变得容易。相应地，狭缝74的数量不限于8个， 并且可以根据情况需要增多或减少，而且其间隔可能不总是相互相等。

另外，在圆筒形容器62中灌入硬化物质71不限于上述方式。

例如，如图20所示，首先把有细金属丝64的电极63插入其中形成了 狭缝74的圆筒形容器62中。然后用其中穿过电极64的密封塞62a封闭圆 筒形容器62的口。

把圆筒形容器62浸在液态硬化物质71中，液态硬化物质71装满一个 浸没容器81以允许液态硬化物质71通过狭缝74流入圆筒形容器62(通过 向右、向左、向后及向前放置圆筒形容器62，能使液态硬化物质71容易 流入)。在液态硬化物质71固结以后，如图21所示从浸没容器81中拉出圆 筒形容器62。

虽然在上述第五实施例中在圆筒形容器62中形成具有预定宽度的狭缝 74，但是可以形成切口和裂缝以形成网状图形。

虽然在上述第五实施例中用液态硬化物质71作为装满圆筒形容器62 的破坏物质，但是破坏物质不限于液态硬化物质，而可以是一种非固态的 物质，例如水。在这种情况下，不需要剥去如带那样的包皮部件75，并且 例如可以用低强度的包皮部件把所产生的膨胀力引向狭缝74。

如上述所理解的那样，本放电破坏方法、放电破坏系统及放电破坏系 统的制造方法适合于在建筑地带破坏基岩，破裂岩石和石头，毁坏混凝土 建筑，修整隧道时的破裂，以及毁坏和破坏水下建筑。