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爆破振动的产生及监测原理
发布者： 官方 发布时间： 2022-12-07 09:54:58 阅读： 次[ 摘要 ] 不论是在岩石中爆破，还是建筑物的拆除爆破，当炸药在固体介质中爆炸产生的应力波通过破裂圈后，由于应力波强度迅速衰减，它只能引起介质质...
不论是在岩石中爆破，还是建筑物的拆除爆破，当炸药在固体介质中爆炸产生的应力波通过破裂圈后，由于应力波强度迅速衰减，它只能引起介质质点产生弹性振动。这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播，称为爆破地震波。
爆破地震波是一种复杂的波系，包含体波和面波。面波，特别是其中的瑞利波，由于它的频率低、衰减慢、携带的能量较多，是造成地震破坏的主要因素。引起地表震动，从而危及建筑物的安全。
一、爆破地震的特点
爆破地震与自然地震一样对建筑物都有危害，然而二者也有一定的区别。
① 爆破地震振动幅值大，但衰减快，破坏范围小;天然地震振动幅值虽小，但衰减缓慢，破坏范围大。
② 爆破地震的地面加速度震动频率较高(约10Hz~100Hz以上)，远超过普通工程结构的自振频率;天然地震地面加速度震动频率较低(一般为2Hz~5Hz)，与普通工程结构的自振频率相接近。
③ 爆破地震的持续时间很短，在0.4s~2.0s之间，而天然地震主震相持续时间多在10s~40s间。
二、爆破振动破坏判据
根据我国《爆破安全规程》(GB 6722-2014)规定：建(构)筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率两个指标。一般建(构)筑物的爆破地震安全性应满足安全振动速度的要求，并对主要类型的建(构)筑物的安全质点振动速度有如下规定：
在按上表选定安全允许质点振速时，应认真分析以下影响因素：
③高耸建（构）筑物拆除爆破安全允许距离包括建（构）筑物塌落触地振动安全距离和爆破振动安全距离。
(2) K、α计算
振动衰减规律与场地地质、地形条件等因素有关，根据位于爆破中心点距保护物监测直线上的各振动监测点振动幅值变化可以计算表征振动衰减规律的K、α值，计算方法一般采用最小二乘法进行回归分析计算。
上式为一元线性回归方程，k、α为回归方程的回归系数。
根据最小二乘法，将各监测点的质点振动速度值及齐爆药量Q、爆心距分别代入上式，进行回归分析计算，得到该地质与地形条件下的K和α值。
爆破地震波是一种复杂的波系，包含体波和面波。面波，特别是其中的瑞利波，由于它的频率低、衰减慢、携带的能量较多，是造成地震破坏的主要因素。引起地表震动，从而危及建筑物的安全。
一、爆破地震的特点
爆破地震与自然地震一样对建筑物都有危害，然而二者也有一定的区别。
① 爆破地震振动幅值大，但衰减快，破坏范围小;天然地震振动幅值虽小，但衰减缓慢，破坏范围大。
② 爆破地震的地面加速度震动频率较高(约10Hz~100Hz以上)，远超过普通工程结构的自振频率;天然地震地面加速度震动频率较低(一般为2Hz~5Hz)，与普通工程结构的自振频率相接近。
③ 爆破地震的持续时间很短，在0.4s~2.0s之间，而天然地震主震相持续时间多在10s~40s间。
二、爆破振动破坏判据
根据我国《爆破安全规程》(GB 6722-2014)规定：建(构)筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率两个指标。一般建(构)筑物的爆破地震安全性应满足安全振动速度的要求，并对主要类型的建(构)筑物的安全质点振动速度有如下规定：
在按上表选定安全允许质点振速时，应认真分析以下影响因素：
——选取建筑物安全允许质点振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等；
——省级以上(含省级)重点保护古建筑与古迹的安全允许质点振速，应经专家论证后选取，并报相应文物管理部门批准；
——选取隧道、巷道安全允许质点振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩分类、支护状况、开挖跨度、埋深大小、爆源方向、周边环境等；
——对永久性岩石高边坡，应综合考虑边坡的重要性、边坡的初始稳定性、支护状况、开挖高度等；
——隧道和巷道的爆破振动控制点为距离爆源10-15m处；高边坡的爆破振动控制点为上一级马道的内侧坡脚。
——非挡水新浇大体积混凝土的安全允许质点振速按本表给出的上限值选取。
三、爆破测试的主要内容
爆破测试主要包括两个方面的内容：一是研究爆破地震波的衰减规律，地质构造及地形条件对它的影响，地震波参数和爆破方式的关系；另一方面是研究建（构）筑物，对于爆破振动的响应特征，这一响应特征与爆破方式、构筑物结构特点的关系。就具体内容而言，爆破振动测试的内容包括：地表质点振动速度、振动位移、振动加速度测试；结构、建筑物的反应谱测试。
(1) 地震波的衰减规律
地震波在介质中的传播衰减规律，不仅与爆源的能量大小有关，还受到传播方向上的地形条件及地质构造的影响，我国在《爆破安全规程》(GB 6722-2014)中使用苏联萨道夫斯基经验公式反映这一关系，具体关系如下：
——省级以上(含省级)重点保护古建筑与古迹的安全允许质点振速，应经专家论证后选取，并报相应文物管理部门批准；
——选取隧道、巷道安全允许质点振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩分类、支护状况、开挖跨度、埋深大小、爆源方向、周边环境等；
——对永久性岩石高边坡，应综合考虑边坡的重要性、边坡的初始稳定性、支护状况、开挖高度等；
——隧道和巷道的爆破振动控制点为距离爆源10-15m处；高边坡的爆破振动控制点为上一级马道的内侧坡脚。
——非挡水新浇大体积混凝土的安全允许质点振速按本表给出的上限值选取。
三、爆破测试的主要内容
爆破测试主要包括两个方面的内容：一是研究爆破地震波的衰减规律，地质构造及地形条件对它的影响，地震波参数和爆破方式的关系；另一方面是研究建（构）筑物，对于爆破振动的响应特征，这一响应特征与爆破方式、构筑物结构特点的关系。就具体内容而言，爆破振动测试的内容包括：地表质点振动速度、振动位移、振动加速度测试；结构、建筑物的反应谱测试。
(1) 地震波的衰减规律
地震波在介质中的传播衰减规律，不仅与爆源的能量大小有关，还受到传播方向上的地形条件及地质构造的影响，我国在《爆破安全规程》(GB 6722-2014)中使用苏联萨道夫斯基经验公式反映这一关系，具体关系如下：
式中：
R—— 爆破振动安全允许距离，m；
Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，Kg；
V——保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s。
K，α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，应通过现场试验确定；在无试验数据的条件下，可参考表3-1选取。
①在复杂环境中多次进行爆破作业时，应从确保安全的单响药量开始，逐步增大到允许药量，并按允许药量控制一次爆破规模。
②核电站及受地震惯性力控制的精密仪器、仪表等特殊保护对象，应采用爆破振动加速度作为安全判据，安全允许质点加速度由相关运营单位和仪器、仪表说明书给出。Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，Kg；
V——保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s。
K，α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，应通过现场试验确定；在无试验数据的条件下，可参考表3-1选取。
①在复杂环境中多次进行爆破作业时，应从确保安全的单响药量开始，逐步增大到允许药量，并按允许药量控制一次爆破规模。
③高耸建（构）筑物拆除爆破安全允许距离包括建（构）筑物塌落触地振动安全距离和爆破振动安全距离。
(2) K、α计算
振动衰减规律与场地地质、地形条件等因素有关，根据位于爆破中心点距保护物监测直线上的各振动监测点振动幅值变化可以计算表征振动衰减规律的K、α值，计算方法一般采用最小二乘法进行回归分析计算。
根据最小二乘法，将各监测点的质点振动速度值及齐爆药量Q、爆心距分别代入上式，进行回归分析计算，得到该地质与地形条件下的K和α值。
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