玻璃破碎的物证分析研究

2012-01-19廖广军

政法学刊 2012年2期

廖广军

(广东警官学院刑事技术系，广东广州 510232)

随着玻璃制造的工艺和技术的提高，玻璃制品广泛用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。在案发现场，法庭科学人员也常常会遇到玻璃、玻璃碎片等物证形式。开展对玻璃的物证分析研究，对案件的取证、重建和调查工作都有重要的意义。本文将围绕确定玻璃的类型及来源，弄清玻璃破碎的原因，以及破碎玻璃的特点等问题探讨玻璃物证。

1、常见玻璃的种类

玻璃是一种融合SiO2，Na2CO3，CaO等的透明固体物质，在熔融时形成连续网格结构，冷却过程中粘度逐渐增加并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。它的物理特性表现为坚硬、有弹性、脆、绝缘体、有软化点、有特定密度和折射率等。常见的玻璃种类包括:

(1)平板玻璃 (又称浮法玻璃或退火玻璃)，将玻璃熔液导入锡制凹槽内，形成两面光滑的平面，经自然冷却打磨而成，常用于门窗、橱窗及制镜等。

(2)夹层玻璃，以两层或多层平板玻璃，中间夹PVB材料，加热至70度左右，以滚轴将空气压出，形成夹层玻璃，常用于建筑材料，汽车挡风玻璃，防弹玻璃等。

(3)钢化安全玻璃，由平板玻璃经热处理而成，常用于建筑材料、家具等。

(4)有色玻璃，泛指加入着色剂后呈现不同颜色的玻璃，能够吸收太阳可见光，减弱太阳光强度。

(5)铅玻璃，含有多量PbO，随着PbO含量的不同可以改变其折射率、密度、软化点等特性，常用于医学领域。

(6)有机玻璃，实质是一种高分子透明材料，由甲基丙烯酸甲酯聚合而成。

玻璃的种类还包括硼硅玻璃、钾钙玻璃等，这里不再一一介绍。如非特别说明，本文以平板玻璃为讨论目标。

2、玻璃破碎原因

理想的均匀未受损表面，受到张力作用时，作用力均匀分布于整个横断面，没有应力特别集中的地方，能够承受非常大的荷载，直到达到极限。但是，在玻璃的加工过程中，总会有大小不同的切口存在，凹痕不均匀的表面在张力作用下，切口处会出现应力集中的现象，当缺口处应力超过其承载能力，玻璃破裂。玻璃应力产生的原因包括热破裂、机械玻璃、自曝等。［1］

热破裂主要是由于玻璃表面温差变化超过其能承受范围。玻璃是热的不良导体，受热过程中玻璃的弹性模量和线膨胀系数保持不变，当局部受热时，温差导致弯曲抗拉强度变化，形成应力，导致破裂。

机械破裂是玻璃在外力作用下其弯曲抗拉强度超过其应力承受极限。外力作用多种多样，机械破裂特征没有热破裂明显，形成原因较多。

玻璃自爆，玻璃中一般会有小于0.2mm的镍－硫 (NiS)的细小晶体。常温下NiS以相晶体存在，当温度升高到320度时，变为相，体积剧烈膨胀，导致玻璃破裂。

3、玻璃破碎特征

玻璃的热破裂主要存在于火灾现场，可形成热炸点、热变形、水渍裂纹等痕迹痕迹特征，可证明火场温度，火势蔓延方向，火势猛烈程度等。强化玻璃自爆以“蝴蝶斑”为重要特征，具体可通过辐射裂纹、切向裂纹、玻璃碎块等方面加以区分。［2］本节着重讨论外力作用下，机械破裂的玻璃破碎特征。

3.1 低速冲击 (low－velocity impact)玻璃破碎特征

当玻璃平面四周固定时，在低速冲击作用下常常会形成放射裂纹和同心裂纹 (如图1，1为发射裂纹，2为同心裂纹)，在冲击点附近的辐射裂纹中会形成弓形纹 (Wallner lines，如图2)，切向纹断面上的弓形纹由入射面向自由面汇聚，放射纹断面上的弓形纹由自由面向入射面汇聚，并指向入射口。

图1.发射裂纹和同心裂纹 (图片来源:文献3)

图2.切向纹上的弓形纹 (Wallner lines)(图片来源:文献3)

(1)撬压作用的特征

玻璃从压力反面开始破裂，形成贯穿玻璃面的辐射纹，且由压点向外发射，断面上弓形纹汇集于压力点，并指向压力面 (如图3)。

图3.撬压致玻璃破碎特征 (图片来源:http://www1.eere.energy.gov)

(2)切割作用的特征

切割作用的特征主要指利用普通玻璃刀在玻璃上形成的划口痕迹特征，除上述低速冲击作用的特征，还包括经玻璃刀切划后，形成锯齿状划线或白色沟线，白色沟线一般呈直线，两边有大小、深浅不同的鱼鳞削离凹痕，沟线及周围有削离的玻璃碎屑，随着切割手法、轻重、角度的变化，一次切割形成的白色沟线会出现波浪纹、断续等特征变化。［4］

(3)打击作用的特征

当手持工具或物品以一定作用力施加在玻璃表面时，会将玻璃击碎形成孔洞 (较大、不规则)，裂纹特征与前述类似 (如图4)。当用小物品不能完全击穿玻璃时，玻璃冲击点处出现一小坑，坑四周形成一圈白色不透明玻璃屑，背面有小块玻璃剥落，呈半球状的近似圆锥形。

图4.硬物打击致玻璃破碎特征 (图片来源:www.bsapp.com)

(4)低速抛射物抛击的特征

低速抛射指通过人手或低速机械装置抛出物体，击打玻璃表面。当物体质量大，速度大时，能击穿玻璃，玻璃表面会形成不规则的孔洞，能反映出物体与玻璃接触面的形状，并伴随有辐射状发射纹和切向裂纹 (如图5)。当物体较小、速度较慢时，可参照打击作用的特征描述;当物体较小，速度较快时，可参照后续的高速冲击作用特征。

图5.低速抛击石块致玻璃破碎特征(图片来源:www.bsapp.com)

3.2 高速冲击 (high－velocity impact)玻璃破碎特征

高速冲击主要指弹弓、枪支等高速抛射物撞击玻璃平面，并击穿玻璃。一般说来，弹孔呈近圆形或椭圆形，断面粗糙，弹孔孔径大于弹径;弹孔入口、出口和弹孔断面有白色玻璃粉末;末梢纹的密度大、长度小、形态直，且分布均匀，末梢纹前沿形态为入射面长，自由面短，末梢纹在孔洞处的断面粗糙，并带有少量条状痕，而在前沿处则是较光滑的镜面;末梢纹之间有切向纹;放射纹呈放射状分布，断面呈空间曲面，若弹头动能较大，放射纹呈网分布。国外有文献［5］，将上述现象称为3R规则 (Radial cracks form a Right angle on the Reverse side of the force)(如图6所示)，但这个规则对于夹层玻璃、强化玻璃、紧紧镶嵌在框架内的小型窗口并不适用。当玻璃受多次冲击时，可由后续冲击造成的裂纹被以前形成的裂纹终止，推断出冲击顺序 (如图7、图8)。文献［6，7］还对旋转枪弹射击玻璃，滑膛枪弹射击玻璃，气枪射击玻璃，弹弓射击玻璃的痕迹特点进行了细致的描述和详细的区分。爆炸冲击波压力击碎玻璃也可归纳到高速冲击范畴，在文献［8］对其痕迹特征有相关描述，这里不再讨论。

图6.3R规则，冲击面对应辐射纹断面与同心纹断面的弓形纹形态 (图片来源:www.bsapp.com)

图7.作用顺序与裂纹分布示意图图8.二次作用裂纹被一次作用裂纹阻断 (图片来源:www.bsapp.com)

在办案实践中，玻璃破碎特征可以为案件侦破提供线索:(1)推断破碎作用方式 (高速冲击还是低速冲击);(2)推断行为人的行为方式和行为地点;(3)推断工具特征;(4)某些情况，还能推断作案人的习惯动作;(5)串并案件，综合分析。

4、玻璃实体物证分析

玻璃实体物证主要是指遗留在案发现场的玻璃碎片或残缺玻璃。对玻璃实体物证的分析包括如何收集玻璃物证，以及利用玻璃的物理、化学性质确定玻璃来源，为侦查破案提供线索。

4.1 玻璃实体物证的收集

对玻璃实体物证的收集，要考虑玻璃证据转移的作用，玻璃被击碎瞬间，微小玻璃颗粒会向前、向后飞行，充满整个空间，实现证据转移。因此，在提取玻璃物证时，要充分考虑这种情况，可用胶带沾取法收集嫌疑人衣物上的微小玻璃。收集玻璃碎片时，应独立包装在盒子里，以避免进一步的破坏，如遇到同一案件，多块玻璃破碎情况，还应采取整体或项目形式包装。总之，要尽量收集案发现场所有的玻璃碎片，以方便后期的重建、拼合、检验工作。