二氧化碳气体爆破采石裂岩时产生的冲击波形。
费尔赫斯特根据阻抗匹配的原则，即在钎头凿人岩石的所有过程中要求反射波兔＝0(凿岩破碎理论人过程中能址全部人射至岩石，没有反射），解得理想的人射应力波应具有下列形式。｝的应力波振幅，其位应趋近于0:｝刀—假想的应力波振幅增位率，其值为正数。
二氧化碳爆破管
按照式(4-22)绘出的能量传递效率达100%的理想应力波波形如图4-7 (b）所示，这种应力波波形与凿人岩石的力一位移特征相匹配。
由上节可知，二氧化碳气体爆破采石的波阻抗m二户与，山。所以，m位取决于材料性质、截面积和纵波在其中的传播速度，对于指定的钎杆来说是常数。
如图4-4所示，当应力波从介质a进人介质b时，其波阻抗山ma变为mb（以x坐标箭头为正方向）。在界面上的点，既属于介质at又属于介质b从a物体来看，该点同时受到一个人射的顺波和一个反射的逆波作用，利用波的叠加原理得和式(4-19）可知，透射波传播方向和人射波一致，符号相同。反射波的传播方向与人射波相反，符号取决于波阻抗的变化。由式（4一18）可知，当mb＞ma时，反射波与人射波符号相同：若ni。＜map则反射波与人射波符号相反。
四，冲去。“碎理‘’‘一一1.自由端反射一当界面一侧的波阻抗为零，即端面不受阻力可以自由运动时，叫做自山端反射。在凿岩’系统中，当钎头与岩石不接触时，应力波到达钎刃时便产生自由端反射，如图4-5所示。从数学上看，当Mb=O或Mb/111, = 0时，即可成为自由端反射。
上式表明，二氧化碳气体爆破采石在自由端产生的反射波，其压力大小与人射波相等，符号相反；速度大小与人射波相等，符号相同：自由端端面上的受力为零，运动速度为人射波速度的2倍。这就是凿岩机凿岩时空打将使钎杆和钎头合金片齿承受拉应力并易使钎头脱落的原因。自由端端面速度之所以增加，是由于人射波的运动伴随着作用力，此力在端面不再受阻，而受作用的质点在弹性范围内向前冲击的缘故。
2.固定端反射
当界面一侧的波阻抗很大，即Mb -00或m咖：一00时，在这种情况下，端面被固定不能产生位移，称为固定端反射。例如，在赞岩过程中，当应力波到达钎刃与岩石界面时，若此时钎刃很钝而与岩石接触过紧或眼底存在大量岩粉（钎头与岩石间阻力很大），即产生固定端反射。固定端反射情况如图4-6所示。此时，反身伴X＝I，透射率户＝2,即
上述关系表明，二氧化碳气体爆破采石在固定端产生的反射波，其受力和人射波相等，符号相同，于是固定端总受力加倍。固定端受力的增加是由于人射应力波引起的质点运动在固定端突然受阻，质点的惯性转化为力，造成受力增加．这就是过钝钎刃钻凿坚硬岩石时容易崩刃或碎片的原因。
四、应力波的衰减
应力波在钎杆中传播时，由于分子间的摩擦（内摩擦）、钎杆和岩粉以及钎杆和岩石间的摩擦（外摩擦）消耗了应力波的能量，使其在传播中逐渐减弱，这就叫应力波的衰减。这种衰减可用示波器通过两端均为自由端的长钎杆的应力波来回反射加以观察。
I．应力波振福的衰减
设应力波每传播单位长度，其衰减率为刀，那么从x到X+Ax的长度内其振幅衰减为式中，丙为X–O时的应力波的幅值，即未衰减前的应力波幅值。
由式(4-20)可知，应力波的振幅是以指数函数形式进行衰减的。2.应力波能量的衰减
设应力波的能世为IV,根据式（4-11)，其从x到x+Ax的长度内能量的衰减率为由式(4-21)可以看出，能量的衰减率是幅度衰减率的2倍。
五、应力波波形的改造
人射应力波波形对冲击破岩效果有着重要的影响．而活塞的结构形状是决定应力波波形的荃本因素。试验研究表明，冲击功相同而活塞结构不同时，凿岩效果大可差50%以上。
