＃發行日期：1980、10
＃期號：0130
＃專欄：
＃標題：爆炸科學之應用（上）
＃作者：張坤樹
．圖一：爆炸過程中，炸藥分子之能量釋放圖解。
．圖二：氧化劑與可燃物混合爆炸過程能量釋放圖解。
．圖三：雷管構造。
．圖四：爆炸波的圖解表示。
．圖五：棒狀炸藥爆炸氣體的膨脹狀況。
．圖六：爆炸氣體的聚集。
．圖七：加襯金屬錐的聚能炸藥。
．圖八：金屬聚集噴流的形成。
．圖九：聚集金屬噴流穿戳障礙物。
．圖十：加襯金屬的特殊聚能炸藥爆炸形成彈丸破片。
．圖十一：土質中爆破波壓力隨時間變化之關係。
．圖十二：岩石中爆炸後的裂縫。
．圖十三：拋射爆破之氣洞發展過程。
．圖十四：爆開後之土石拋射情形。
．圖十五：最後形成爆炸坑。
．圖：張坤樹現任職於中山科學院。
爆炸科學之應用（上）
去年七月，台北市撫遠街發生一樁化學藥品爆炸事件，造成三十餘人死亡和二十餘人重傷。雖然這是不常有的突發事件，但是事實上爆炸卻無時無刻不在發生著。無論是在宇宙中，太陽中，水中，我們居住的大氣中，深部礦坑和採石場中，科學實驗室和工廠中，甚至暴雨雲層中，都會有爆炸的發生。其中有強烈爆炸和輕微爆炸，有建設性爆炸和破壞性爆炸，有連鎖反應爆炸和瞬間爆炸。
儘管我們都已看過陸上、海上及空中爆炸的有關電影，人們也早在數百年前就已觀察到明亮的閃光、騷動的煙雲，和隕石經由空中撞擊地球等爆炸現象，但爆炸的本身卻是極為複雜的。即使在經常的工作中，爆炸早已服務人群，但有關它的本性，人們並不十分了解。成千上萬的科學家、工程師和爆破工作者經常和爆炸為伍，目的在繼續開拓爆炸的知識領域，和擴大爆炸的應用範圍。在理論工作方面，目前已可成功地以複雜的數學計算來表示有關爆炸的參數數據，其中需要應用電子計算機來完成計算。不過如能做某些簡化假設，則這些複雜的數學計算便可用簡單的計算和公式來表示，連高中生也可以容易地解決爆炸問題；同時，這些簡單的公式可描繪出各種爆炸特性的輪廓，在基本上是正確而不失真的。在應用工作方面，由於近年來新型爆炸物品和新技術的不斷出現，今日的爆炸技術不僅可應用在武器和挖掘等破壞性工作，更可應用在金屬焊接、金屬加工（金屬成形、金屬切割、金屬硬化、粉末壓縮、金屬彫刻和金屬印刷）及物質合成（人工鑽石、高密度氮化硼的製造）等建設性工作。此外，爆炸在人體工學上的應用，有齒模的製造和腎結石的排除等。爆炸技術之應用日漸廣泛，其對人類之關係日益密切，由此可知。
在今日的科技時代裡，想解決任何一個技術問題，如果不了解其物理本性，實在是不可行的事，爆炸的問題當然也不能例外。因此，我們要為爆炸下個定義：凡是甚迅速地釋放大量能量，並產生大量氣體的現象，就稱之為爆炸。
因為各種現象之發生速率都是相對的，因此，爆炸的「甚迅速」地釋放大量能量，應該是與其他能量的釋放或變換相比較的。換言之，在可相比的情形下，爆炸能量釋放速率在實質上，要遠較其他能量釋放速率迅速。例如爆炸的能量釋放，在實質上就遠比燃燒的能量釋放迅速。爆炸的一個特性就是在爆炸物所佔空間內所釋放的能量，遠較它向其四周介質所能傳遞的能量為快。
所謂「大量」的能量到底有多大呢？這是指爆炸的能量同圍繞爆炸空間的周圍介質所含能量，兩者相比較而言。其要點是說，爆炸所釋放能量要比其周圍介質所含能量大。
對於能量的「釋放」一詞，我們亦須加以說明。因為能量既不能創造也不能毀滅，因此，能量的釋放就是指在爆炸物所佔空間，以位能型態堆積的隱藏能量，轉變為相對應的爆炸能量。以傳統的炸藥爆炸為例，在未爆炸前，這種能量是以位能型態容納在炸藥的分子中，說得更正確些，能量是儲存在這些分子的電子層中。然而單純的能量釋放，並不一定等於爆炸。爆炸的內涵必須具備強烈的機械作用，亦即需有強烈的機械力（震波）加諸於介質和包圍爆炸點的個別體。如果不是這樣，爆炸就不會發生。為了使釋放的能量能夠產生機械效果，就需要有一種工作體，亦即需要一種物質，使之能產生足夠的強大壓力，作用到周圍的介質上。我們可把爆炸當作是一部作用時間極短的強有力的熱機。在這種熱機過程中，起初氣體是非常熱，而且被高度壓縮著，隨後氣體膨脹並執行機械工作，而使爆炸周圍之介質發生運動。
引爆任何化學爆炸物品，都是將爆炸品轉變為熾熱的高壓氣體。以置於地上的TNT引爆為例，爆炸的能量起初是以熱的形式容納在爆炸所生的高壓氣體中放出來，隨後這種高壓氣體作用到地面上，使地受壓並發生運動。這種氣體膨脹做功的結果，正如內燃機中氣體使氣缸內之活塞運動一樣。不過，爆炸所不同的地方，是氣體使其周圍的介質在所有的方向發生移動。在氣體膨脹過程中，爆炸氣體的溫度和壓力急遽的下降，對周圍介質的能量傳遞效率是非常高的。因此，爆炸兼具熱機和機械工具的雙重功用。
閃電是人們從古時候就知道的一種閃光型爆炸。由於它是屬於不能控制的自然界現象，因此，就被認為是一種強大的超自然力，其實它是電流爆炸的一種特例。爆炸的種類除了電流爆炸外，尚有化學爆炸、核子爆炸、撞擊爆炸、摩擦爆炸、光激爆炸和釋放爆炸等。現分別說明於下：
電流爆炸
物質通以電流時即發熱，這是將電能轉變為熱能的現象。如果所通過的電流密度甚大，則溫度急遽上升，物質便在瞬間氣化膨脹而發生爆炸。這種爆炸所放出的能量是來自外加電能，而不是取自爆炸體本身。閃電現象是自然界中大規模的空中電流爆炸。電開關的跳火花則是人為的空中小規模的電流爆炸。在工業上有廣泛用途的放電加工機的原理，就是空氣中電流爆炸的應用。細小的金屬絲若通以強大電流，則金屬絲就在瞬間發生氣化而爆炸。近年來在這方面已興起了新的研究和應用。
化學爆炸
化學物品受某種撞擊後即起化學變化而爆炸，稱為化學爆炸。通常我們稱此爆炸物品為炸藥。炸藥爆炸所釋放的爆炸能，是來自炸藥本身所儲存的化學能。一般炸藥如不給予某一特定機械撞擊力是不會爆炸的，只會發生燃燒。儘管燃燒和爆炸兩者所釋放總能量相同，但後者的化學反應速率較前者為大，亦即後者的爆炸能釋放速率遠較前者為大，因此，爆炸時必產生巨大壓力（通常高達兩三百萬大氣壓），而燃燒則無。炸藥除了受機械撞擊會起爆炸外，如溫度超過某一特定值也會起爆炸，此爆炸時的溫度稱之為爆炸點。
炸藥依其起爆的敏感度，通常可分為一級炸藥、二級炸藥及三級炸藥等。一級炸藥最敏感，它除了稍受撞擊即起爆炸外，並在較低的溫度下起爆。因此，我們若將一級炸藥點燃，則由於燃燒時生熱，其溫度即升至爆炸點以上而發生爆炸；換言之，一級炸藥只有爆炸而沒有燃燒。三級炸藥最鈍感，除了需最大的機械撞擊才能使之起爆外，其爆炸點也最高。通常三級炸藥燃燒時所生溫度都低於其爆炸點，因此，在開放狀態下的燃燒是不會發生爆炸的。不過，如果大量的炸藥在密閉狀態下燃燒，則由於燃燒所生熱不易發散，終使溫度升至爆炸點而發生爆炸。若干年前台中市和近年台北市的大爆炸事件，相信都是在這種情形下發生的。
核子爆炸
核子爆炸是一種極迅速的能量釋放，它是由核子反應──原子核變換而發生的。核子反應可分為二類。一類是重原子核（如鈾、鈽等）的分裂，稱為核子分裂反應。這種核子反應所釋放能量，約為同重量的黃色炸藥（TNT）的兩千萬倍。另一類是輕原子核（如氘、鋰等）的熔合，稱為核子熔合反應，其釋放能量要比核子分裂反應大，約比TNT炸藥大一億倍。
核子分裂反應在軍事上可用於製造原子彈。在工業上則已成功地用於核能發電，這在石油短缺的今天，也解決了部分能源和經濟危機。
核子熔合反應在軍事上已用於製造氫彈。現正從事熔合核能發電的研究。由於熔合的主要原料氘，在海水中蘊藏量很大，可謂取之不盡，用之不竭，所以將來一旦研究成功，人類不但可享受價廉的能源，使經濟發展突飛猛進，同時能源的危機將不再發生。
強力的核子爆炸不斷地在太陽表面和宇宙中發生。例如有些星球在它發展的某一階段中，由於具有某一特殊構造，遭受強有力的內部爆炸而拋出其部分實體，四散在太空中。在這種爆炸中，此星球會突然明顯地增加其光亮度。本來不明顯甚至看不見的星球，就會因為爆炸而變得顯著，因此，在以穩定亮度照耀的諸星球中，它看起來就像在閃光。我們稱這種星球為新星，其中閃光特別亮的，稱之為超新星。
摩擦爆炸
物體受到急速而不均勻的加熱也會起爆炸，例如隕石在高空掠過時，因受空氣摩擦的不平衡加熱而發生壯麗的爆炸。1908年在西伯利亞通古斯加（Tunguska）上空爆炸的流星體，一般相信是彗星在未與地面相撞之前即行爆炸，當時有2000平方公里的森林起火燃燒而夷為平地，所幸的是因其發生在偏遠地區，沒造成重大的生命傷亡。據估計，這次空中爆炸所釋放能量，相當於2500萬∼2億5000萬噸炸彈所放出者。此外，尚有小規模的摩擦爆炸，如研磨各種鋼鐵所生的火花，有的會在其向四方濺飛路徑末端發生爆炸。研磨鋼鐵所生火花是否發生爆炸，取決於含碳量和材料硬度，通常含碳量較多且硬度較小的材料，所生的火花較易爆炸。
撞擊爆炸
像隕石等高速運動的物體，若與堅實的地面相撞，其終端狀態是將運動體的動能轉變為大量熱能，溫度急遽上升。月球周圍沒有大氣，高速飛行的隕石在不受大氣的緩衝狀態下，直接與月球相撞而發生爆炸，於是形成千瘡百孔的月球表面。美國亞利桑納爆炸坑估計是在5000∼50000年前，一次1萬∼10萬噸重隕石所造成。這個爆炸坑直徑大約1310公尺，最大深度約170公尺。當時如落在紐約、東京或倫敦等大都市，將會引起如同100萬噸級核子彈所造成的嚴重災害。
地球上最大的爆炸坑咸認是昂加瓦（Ungava）爆炸坑，位於加拿大魁北克（Quebec）省北部尖端，直徑約3500公尺，最大深度430公尺。估計在撞擊瞬間，巨大隕石的速度在每秒14公里以上。撞擊後所遺留爆炸坑周圍，盡是混亂大石頭的不毛平地，而被拋出的碎花崗石估計約有50億噸。
釋放爆炸
高度壓縮的氣體或蒸汽，一旦其容器破裂或潰散，即急速向外逸散，這也是屬於一種輕度的爆炸。例如裝有壓縮空氣或其他氣體的圓筒的爆炸，或蒸汽鍋爐的爆炸，這類爆炸所釋放能量並不藉化學變化產生或自外界輸入，而是單純的壓縮位能的釋放。
大型的釋放爆炸，如火山的爆發，其噴出物是蒸汽、燃燒氣體和固體物質。1883年5月發生在爪哇與蘇門答臘中間的一個無人島──古拉加答（Krakatoa）島上的一次巨大火山爆發，在4800公里外的地方可聽到爆炸聲，估計有4立方公里的物質拋入大氣中，所具能量相當於50億噸TNT炸藥。在這次爆炸中，使該島三分之二毀滅而消失，820公尺高的火山消失在海平線下，並造成45公尺高的巨浪，波動至西岸的爪哇，奪去36,000人的生命。
光激爆炸
光激爆炸的規模甚為微小，是以能量密度極大的脈光（如雷射光）照射在某些金屬表面而引起的爆炸。爆炸的能源來自外加的脈光，而爆炸則起因於光能轉變為熱能，引起溫度的驟升而發生的。科技先進國家現正從事研究，以脈光做為追擊飛機、飛彈和人造衛星的武器。將來一旦研製成功，則以每秒三億公尺的速度（光速）追擊目標，其命中率必然是百發百中的。
雖然核子爆炸所釋放的能量遠較傳統炸藥為大，又具工業應用的發展潛力，然而目前核子爆炸除了可應用於核能發電外，在一般工業上尚不能加以應用。主要有兩個原因，第一、核子爆炸的能量基準太大，不適合一般應用，而適合一般應用之低能量基準的核子爆炸，其效率又太低，目前還不能克服技術困難。第二、核子爆炸伴生大量對人體有害的放射性物質，會長時間污染爆炸地區，而且還會隨風飄散到遠處。基於以上原因，傳統炸藥在今天仍然具有相當重要性，尤以近年來理論與技術的進步，傳統炸藥的應用範疇正日漸擴展中，因此，對這種爆炸的性質，我們有進一步了解的必要。
我們常稱傳統的炸藥為化學炸藥，這是因為傳統炸藥爆炸所釋放的能量是由化學反應所產生。炸藥有許多種類，形態有固態、液態和氣態，而各種炸藥爆炸的化學反應也不相同。
實際上大部分的炸藥都是堅定的固體，或是乾燥的粉末，或以液體潤濕的粉末。液體炸藥較少應用。依化學反應基本方式的不同，炸藥大概可分為兩種：
第一種是炸藥的每一分子中都含有爆炸所需要的成分。我們可想像這種炸藥分子含有兩群活潑原子，被一個惰性障礙物所隔離（見圖一），而障礙物通常是由氮原子所組成，它的化學性質較不活潑。
當炸藥溫度上升時，分子運動加速，於是分子間的撞擊能量增加，直至炸藥分子發生破裂。兩種活潑原子群就變得自由，其間之障礙物則被碰出而離開，於是兩種活潑原子群就互相起化學反應，形成較可流動的爆炸氣體，以高速帶走相當大的能量。這些爆炸氣體急速膨脹，並將其能量傳?漡爆炸周圍的介質。
另一種炸藥是由兩種分子所組成粒子的混合體。這種混合體中的第一種粒子是由某種可燃材料所組成，它與氧相遇即起燃燒。由於大氣中氧的密度太低，無法供給這種粒子快速燃燒所需充分的氧，因此，混合炸藥中所加入第二種粒子的目的，就是使炸藥可獲得豐富的氧。第二種粒子在熱的作用下，分解放出氧，此等氧即與可燃材料結合（見圖二），於是造成溫度的急遽上升。由於溫度的急遽上升，使燃燒生成物急速膨脹，這個作用的大小就決定爆炸對周圍介質效果的強弱。這類炸藥主要是由可燃固體與液態氧所組成的混合物。由於液態氧需在－180℃液化，冷卻相當困難，尤其是液態氧易自其周圍介質吸熱而蒸發逸失等種種困難，致使實用上未能廣泛地加以應用。
若開始時只有非常少量的炸藥起爆，則只有相對的少量能量釋放出來，作用到周圍的炸藥，使之起爆。然而起爆所影響的只佔炸藥總體積的甚小比率，其所傳遞能量可能會迅速地消耗。果真如此，則起初非常高的溫度也就迅速降下來。這樣一來，圍繞起爆的分子將得不到充分的時間，去改變它們的結構和釋放它們的能量，以構成整體的爆炸。結果，參加爆炸分解的分子就越來越少，終於漸漸消滅。化學炸藥的爆炸，在開始爆炸時必須要有某一最少炸藥量參加起爆，才能使爆炸繼續。這個最少炸藥量乃因炸藥的不同而有所改變。如疊氮化鉛（一級炸藥）只需一毫克即足夠引爆全體炸藥，而TNT（三級炸藥）的最少引爆量卻高達數百毫克。通常敏感度愈小的炸藥，其最少引爆量愈大。
基於安全關係，凡大量使用炸藥都使用三級炸藥。通常三級炸藥的起爆，需要借助「雷管」的引爆裝置，其構造如圖三所示。其原理是通電流或應用其他方法使發熱體溫度上升，當溫度升至爆炸點，一級炸藥開始爆炸，然後，由此爆炸引爆二級炸藥，再由二級炸藥的爆炸引爆三級炸藥。雷管金屬底殼多製成凹形，目的在增加撞擊力，以確保三級炸藥的爆炸成功。
關於爆炸的理論，儘管炸藥有不同的化學成分和不同結構，而爆炸後所生成氣體成分也不盡相同，然而爆炸無論是在理論或實際上，均無需考慮這些問題。重要的是爆炸所發生的所有現象，都可根據正確物理定律的單一觀點加以考慮。
爆炸時，在炸藥中有一爆炸波（detonation wave）發生。爆炸波橫掃過的炸藥即起爆炸，故「爆炸波前」即是已發生爆炸和?漃生爆炸的一個分界。當爆炸波在炸藥中進行時，可把炸藥當作一種可壓縮的流體來處理。圖四表示以D之爆炸速度橫掃炸藥，被掃過的區域中，其質點即與爆炸波同一方向，以 µ之質點速度向前運動。當時之壓力由P0提升為P，比容積由V0縮小為V。今假設炸藥的比能量（單位重量炸藥所釋放的能）為E，
則P/P0=(V0/V)k (1)
又應用質量、動量和能量守恒定律，可算出爆速（D）、氣體質點速度 (µ)及壓力（P），分別為
【瀏覽原件】(2)
µ=D/(k+1) (3)
P=2(k-1)ρEg (4)
上面諸式中，k表示爆炸氣體剛性的大小，k值愈大表示爆炸氣體收縮時之壓力上升愈快；g為重力加速度；ρ為爆炸氣體密度。
以TNT炸藥為例，k=3（幾乎適合於所有炸藥），g=9.8米/秒2，單位體積重量ρg=1600公斤重/米3，比能量E=400000公斤重米／公斤重計算，即求得
D=8000米／秒
P=2.56×109公斤重/米2
=256,000公斤重/厘米2≈256,000大氣壓
當炸藥在空氣中爆炸時，人們可在遠處聽到爆炸聲，這就說明了爆炸發生後，爆炸所釋放的能量即向空中傳播。到底爆炸能量依據什麼方式在空中傳播呢？
炸藥一旦在空氣中發生爆炸，其高壓氣體幾乎不受炸藥表面鄰近空氣的阻力，而垂直於表面作強有力的膨脹，於是氣體獲得加速，直至最大逸散速（等於炸藥音速C）為止。另一方面，該反應區內之氣體本來就朝著爆炸進行方向，以質點速度( µ)向前運動，因此，爆炸氣體向空中的拋射速度乃為此二種速度的向量和。爆炸氣體的膨脹狀況可用圖五表示。
爆炸波之所以能夠在炸藥中傳播，是因為在爆炸反應區域內之高壓氣順著爆炸方向，不斷地將其能量以音速C傳給未爆炸部分的炸藥所致。由此可知，爆炸波速度D要比氣體（粒子）速度 µ快，其差值即等於音速C。即
C=D- µ (5)
應用（3）式，可得
C=kD/(k+1)
或 C=kµ (6)
由此可求出爆炸所拋出氣體與操作方向所成夾角為
ψ=tan-1(C/µ)=tan-1k (7)
若k=3，則ψ=71°48'。
從上述的計算，我們知道TNT炸藥爆炸所產生的壓力高達25萬大氣壓，這樣大的壓力已超過全部已知材料的瞬間壓碎強度數倍。因此，若將炸藥裝置在閉密的金屬器物內予以引爆，則金屬即行碎裂而以高速濺散，使鄰近之人員和器材造成嚴重的損傷。由於炸藥的爆炸具有這種效果，故炸藥多應用於製造各式各樣武器中彈頭或彈體的裝藥。
不久前，報章雜誌上曾刊載美國有位大學生完成原子彈引爆裝置的設計。原子彈原理是一種原子核分裂的連鎖反應。維持連鎖反應需要核原料的最小質量，稱為臨界質量。這位大學生所設計的核爆裝置，主要是將次臨界狀態下的核原料，藉炸藥爆炸予以壓縮，使之轉變為超臨界狀態。因此，炸藥爆炸也是原子彈的起爆劑。
炸藥的形狀和裝置上如加某些變更，可使爆炸作用產生聚集效果，大大地提高爆炸威力。1936年，美國曾發生這樣一件事故；有一位年輕女孩，手持一撥火棒，去撥動開放火爐中燃燒著的煤炭。突然間發生一聲幾乎聽不到的爆裂聲，這女孩就倒在地上而死亡。驗屍結果說是女孩胸部被一微小金屬片戳入。這片金屬是如此的小，以致在它進入人體的地方只遺留一個小痕跡，甚至未流下一滴血。
為了解真相，對事件現場全部裝置進行調查研究，並有許多科學家參予這項工作，然而沒人知道事件是怎樣發生的。最後揭開的謎底倒是很簡單，因為煤是應用雷管引爆炸藥挖掘出來的，火爐煤中遺埋一個雷管，雷管外殼是用金屬做成，其底部成內凹狀，當雷管爆炸時，此內凹底部產生聚集效果，而形成一噴流擊中女孩胸部。在女孩胸中發現的小金屬片，就是這個可怕的聚集噴流尖端，至於雷管爆炸聲之所以幾乎聽不到，是因為爆炸波穿越火爐中火焰時受到影響的緣故。
從此以後，科學家就對這種爆炸的特別效應開始加以注意，並研究方向性爆炸的一種特殊形狀。然而直到二次世界大戰，這種現象的重要性卻一直被低估。後來為了攻打納粹的坦克車，才引導科學家們更密切地從事能量聚集現象的研究。
通常自然界中一切運動的發生，都是遵循能量從密度較高地方向密度較低地方輸送之原理。這個原理也適用於爆炸的問題。爆炸氣體是自壓力最高處向壓力較低處疏散，使爆炸能量迅速消失，而爆炸氣體溫度也迅速趨近周圍介質的溫度。爆炸聚集作用，就整體而言，仍然遵照這個原理，但是我們可以藉特殊的幾何形狀，使爆炸氣體發生聚集作用，而產生較高的壓力、溫度和速度。
圖六表示圓柱狀炸藥，在其右端底部做一錐狀空隙，就可發生我們所需求的爆炸聚能效果。當爆炸發生後，錐狀空隙表面上的爆炸氣體運動方向，起初在基本上是垂直於內凹的表面，而朝向中心軸線聚集。由於氣體的互相碰撞，隨即改沿中心線運動，形成氣體噴流。又因這種噴流的密度非常高，而且速度顯著地大過爆炸氣體當初噴離炸藥表面的速度，因此，噴流一旦形成，根據物理原理，氣體噴流必然迅速向外膨脹，而密度、壓力和速度也就隨之迅速下降。
基於這些理由，這種爆炸氣體的聚集就不能夠認為是爆炸聚能的最佳方法。如果改用聚集的金屬噴流來代替爆炸氣體噴流，則聚集的現象就可獲得加強和穩定。產生金屬噴流的方法是在錐形炸藥表面加襯一個金屬錐帽。錐帽厚度約為圓錐直徑之1/50左右（見圖七）。當炸藥爆炸，爆炸氣體即以高達數百萬大氣壓力推壓金屬，因為這麼高的壓力，大體上已超過最堅強金屬的瞬間阻力，所以在這種加壓情形下，金屬就變得像液體一樣。推壓進行的結果，形成一個小的金屬噴流，沿著空隙軸線，以甚高的速度拋射（見圖八）。噴流頭部速度較尾部的大，於是飛行中的噴流就被拉長而增加其穿戳力。空隙錐角愈小，噴流愈細長，則速度愈大。如在真空中，因不受空氣阻力，噴流速度可高達每秒100公里。通常在空氣中生成的高速噴流經過短暫的時間，即像隕石一般地燃燒。因此，在空氣中可資應用的穩定噴流速度較低，大約為5∼10公里／秒，即使這樣的噴流，若射在障礙物上，也會產生極高的壓力。例如速度為10公里／秒的鐵質噴流射在鐵塊上，所產生的壓力高達200萬公斤重／平方厘米。在此壓力下，鐵塊變得像液體一樣地流動，於是噴流就穿入其中，開出一個直徑大約為噴流直徑10倍大的洞穴（見圖九）。
通常聚能炸藥底部離開障礙物表面的距離大約等於其圓錐直徑兩倍時，噴流會達到其最大穿戳力，可穿戳圓錐直徑三倍厚的鋼鐵裝甲板。
聚能炸藥通常應用於製造特殊的砲彈和炸彈，藉其爆炸所生噴流，以戳穿戰車裝甲板。這種噴流可使戰車中的燃料著火，彈藥爆炸及車內裝備損毀。
若聚能炸藥空隙較為淺短（錐角較大），則爆炸後所生成金屬聚集噴流較粗短，只能貫穿較薄的障礙物。相反地，這樣的飛行噴流發生斷裂較慢，於是可在圓錐直徑數百倍的飛行距離中，仍然保持其穿戳力。如進一步將加襯金屬變為淺碟狀，則於爆炸發生後，金屬襯便無法變成噴流，只是在其飛行過程中自行變形，自一扁平的碟形逐漸彎曲，演變成一彈丸，即使歷經200公尺的飛行距離，也不致潰散（見圖十）。這是一個新的研究課題，專應用在研製由上空攻打戰車的特殊彈頭。
應用爆炸做岩石之破碎和挖掘的工作，數百年以來，幾乎都是依靠經驗，缺乏理論指導。倘若有了學理上的了解，工作效果必定可有效地提高。
爆炸用於開礦及建設，主要有兩個目的：一個是岩石的搗碎，以便挖掘和採礦；另一個是拋移土石，以獲得需求的洞穴和凹處，或建造水壩、道路、人工堤和人工島等。
首先讓我們探討炸藥在地中深處的爆炸情形。當炸藥爆炸，所生成的氣體壓力要比周圍地質大很多，於是高壓氣體就本能地將其周圍的土石向各方向排開，然而卻遭到土石堅強阻力的反抗，因此，遂產生一球狀爆破波（explosion wave），自爆炸點向各個方向散開。爆破波隨時間的變化狀況，示於圖十一。
在低的壓力和變形下，因岩石的結構不變，所以波的傳播較快；但在高壓力波下，岩石開始破碎，壓縮率大增，於是波的傳播速度反而慢下來。當爆破波抵達地表面時，壓縮波無法再前進，在此強大的壓力作用和空氣的低阻力狀態下，土石便拋入空中運動，這時候壓縮能便轉變為動能。
現在讓我們考慮炸藥埋藏在又硬又脆的岩石深處之情形。炸藥爆炸後，便在中心遺留一個空洞。空洞的外圍是一層緊壓的細碎片區域，稱為緊壓區。緊壓區外圍就是有射線狀裂縫的區域，這些裂縫是自緊壓區的外邊向外發射的。又各個裂縫線間，通常會生成同心的橫向裂縫（見圖十二）。
中心空洞的體積大小，乃與炸藥量成正比，因此，中心空洞的半徑應為
Rr=r3√q (公尺) (8)
式中q為炸藥質量（公斤），r為一公斤炸藥爆炸所造成的空洞半徑。r值係依岩石強度而定，通常為0.1∼0.4。緊壓區半徑Rc及裂縫區半徑Rfr均與空洞半徑成比例。可大約假設Rc=2Rr, Rfr=4Rr。
空洞是由於爆炸氣體所生成的，它的大小象徵爆炸能量的大小。緊壓區是由於爆炸氣體向外運動壓縮而成，愈靠近爆炸點，因壓力愈大，故碎片愈細小；離爆炸點距離愈大，碎片顆粒也愈大。這一區域的碎片，通常都過於細小，以致無用地消耗相當量的爆炸能。
若要爆破一塊體積龐大的岩石，我們可在其有限的表面上，以適當間隔開設若干相同的鑽孔，各裝置同量炸藥。像這樣的爆破裝置系統，我們應避免做同時引爆。因為同時引爆，將使各個爆炸波相會，無用地增加壓力，而且由稀釋波所引起的岩石破裂，也僅局限於表面部位。如能先後依序分別延時引爆，則先爆炸的爆破區域邊緣，可作下一個爆破的自由表面。因為自由表面的增加，所以爆破效果可大大地提高。
實用上，延緩引爆的時間間隔都採用理論計算值的十倍，故
∆t ≈ 20(W/C) (9)
W為炸藥距地面深度，C為岩石的音速。
拋射土石所需用炸藥量，要比破碎土石所用的多，因此，拋射爆破所生爆炸氣體和爆破波，也比破碎爆破者強大。關於土石的拋射動態，先是土石受爆破波的壓縮而改變結構，並在縱向裂開。當爆破波抵達地表面後，即生稀釋波使土石在橫向發生破裂。破裂現象是自地表面向地內傳播。接著是中心高壓氣體推動其周圍的緊壓區，於是緊壓區獲得較大的衝量，來推移已被爆破波破壞的土石，使之向上運動（見圖十三），因此，地內氣洞擴大，隨著氣洞的擴大，爆炸氣體壓力降低。當氣洞壓力等於大氣壓時，推動土石的動力雖已消失，但因為運動慣性關係，土石繼續向上運動，終至包圍氣洞的地表殼破開，大量砂石破片就衝入空中（見圖十四）。俟砂石落定，即成圖十五的爆炸坑。（待續）
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