爆破震动对建构物的影响研究

马培广

摘要：当前我国基础建设发展的速度逐渐加快，很多城市都面临着地面交通压力较大等问题，在此过程中政府逐步开始重视地下交通的发展，在一些建筑物相对较为复杂且人口密集的核心区域进行隧道的开挖。在此过程中往往需要使用爆破技术，但是爆破震动会对建构物的影响。本文分析研究爆破震动对建筑物的影响具有非常重要的意义。

Abstract： At present， the speed of infrastructure development in China is gradually accelerating. Many cities are facing the problem of large ground traffic pressure. In the process， the government gradually began to pay attention to the development of underground transportation， and excavated tunnels in some relatively complex and densely populated core areas. Blasting techniques are often required in this process， but the effects of blasting vibrations on the structure. This paper analyzes the impact of blasting vibration on buildings and has very important significance.

关键词：爆破震动;机理;建构物;影响

Key words： blasting vibration;mechanism;construct;influence

中图分类号：TD235                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）30-0159-02

1  爆破震动的产生机理

在岩土介质当中，炸药爆炸是一个化学反应，其机理非常复杂，另外还会涉及很多物理计算。首先，爆炸的过程中，会产生较大的冲击力，冲击荷载会在岩土介质当中形成压缩波，这种压缩波进行传播的过程中会导致液体介质出现一定的塑性形变，最终出现破坏，在爆炸周边产生一个空腔。通过分析发现空腔形成的过程中主要是爆炸产生的压缩波，在向外传播的过程中对液体介质产生挤压造成的，这种压缩波在爆炸载荷之间有正相关性。在爆炸的过程中如果在空腔半径之内释放的能量越大那么会导致该非弹性形变区半径也越大，所以非弹性区大小主要是爆炸能量产生的，也就是其半径大小最终是由爆炸地震波的强度所决定的。

2  爆破震动对建构物的影响

2.1 工程概况

本工程主要处于我国西南某省的省会，是一个建筑平场工程，需要开挖的区域宽度达到80米，长度为250米，高度为30米，所处区域在全镇较为复杂的环境当中，在爆区的北侧，主要是一个客运站的维修车间，与报区之间的直线距离达到了70米;候车区和客运站大楼与爆区的距离最近位置为210米。客运站当中有一些35千伏的线塔，与爆区之间的距离达到了275米，爆区的东南位置是一条交通主干道，与爆区之间的距离为250米，还有一些安置房，与爆区之间的距离为270米。

2.2 爆破振动测试

2.2.1 爆破方案

本工程在施工的过程中，周边的环境较为复杂，而且有居民区和车站，所以需要注意对岩土进行有效的控制，台阶爆破高度为8米，孔径为90毫米，孔深为9米。通过深孔松动爆破的方式，与浅孔爆破相结合的方案进行处理。在此过程中用毫秒延时逐孔起爆网路进行布设，通过非电毫秒导爆管雷管进行启动。在此过程中通过三角形布控的方式进行操作。在布设的过程中，排间距设置为2.5米，孔间距设置为3米，孔与孔之间通过串联的方式进行网络连接，使用充电式起爆器完成起爆。

2.2.2 测试仪器及测点布置

在爆破地震测试的过程中主要使用的是广州某公司研制的RVs网络测振仪。该测震仪在使用的过程中，其优点在于容易进行操作，而且灵敏度相对较高，体积相对较小，具有较强的智能化水平。在测震工作开始之前需要将待测位置的基岩整平，清理表面，通过石膏粉与水之间进行混合，对测震仪进行固定，依照测量的具体要求，合理地进行位置的设置。

2.3 测试结果

依照实际工程的具体需要，监测每个爆破点的振动情况，表1当中对测点仪和测点二的相关实测数据进行了显示，测点一设置在报区中心到检察院的位置上，侧点二设定在报区中心到客运站的位置上。

2.4 振动频谱分析

质点振动速度峰值对应的频率被叫作主振频率，依照相关物理性质分析，每个弹性体以及弹性系统当中具有一定的固有振动频率。这种固有频率是不会改变的。而且如果外界振动的频率和固有频率比较接近时，就会出现共振。比如说，在爆破振动主频率与建筑结构固有振动频率接近的时候会出现非常严重的共振，这样就会导致爆破的过程中震动的情况进一步增加，如果情况严重，可能会导致建筑物出现部分或者全部开裂，甚至产生细纹的情况。所以在评估爆炸振动的过程中，爆炸主振频率是非常重要的一个参数，爆破所测得的主振频率主要在30赫兹和50赫兹的频段当中。然而一般条件下，房屋结构的自振频率往往相对较低，主要在10赫兹以下，所以爆炸过程中一定要控制共振的情况。依照爆炸安全规程的相关要求分析发现地震波的频率越高，那么在爆炸過程中出现的震动造成的安全速度限制也就越高，这样在爆炸过程中，出现的震动对周边建筑产生的危害也相对比较小。

2.5 振动速度分析

对爆破振动强度的大小进行分析，对其产生影响的因素非常多，主要是爆破到构建物的之间的距离、在爆炸过程中单段最大炸药量两个方面来共同决定的。在此过程中，相关人员对这些因素进行了长时间的分析，也产生了一些对振动强度进行预测的公式。我国在计算爆炸质点振动速度和爆炸振动安全允许距离方面的公式如下：

（1）

通过经验公式分析，可以将其转化为幂级数公式：

V=Kpα                                              （2）

确定参数Kp、α过程中，使用的常用方法是对式（2）两侧同时取对数，接着通过一元线性回归的方法进行线性拟合操作，也就是：

logy=logK+alogp               （3）

令y=logv、a=logK、x=logp、b=α，则有y=a+bx。

对a、b进行确认，最终获得k和α。

依照爆破过程中所使用的装药量和相关的测量数据，利用上述经验公式来分析各点的具体情况，在实验的过程中检测的结果依照线性回归方式进行处理，对数据进行总结。为了在操作的过程中对测振结果的合理性进行分析，通过相关方法转变爆区中心的具体情况，在完成操作后，再对两测点完成实测。将计算值和实测值的数据录入电脑，并且对相关数据进行对比分析，将获得的实测值和回归方程的数据列为表2。

依照《爆破安全规程》当中相关要求和标准，在振动频率为10赫兹到50赫兹的钢筋混凝土结构建筑物当中，其安全允许振速为每秒3.5厘米到每秒4.5厘米。为了安全起见，可以对安全允许振动速度进行进一步的控制，取值为每秒两厘米。依照实测和计算的结果分析，单段最大药量控制在200公斤的时候，距离爆破区域100米外的钢筋混凝土结构建筑相对较为安全。与此同时，分析表的数据可以发现，在计算的过程中，实测振速动值均比回归公式计算值相对偏低，主要是由于回归公式在计算的过程中产生了一定的误差，另外通过实际观测发现，测点和到区中心的一些沟壑具有一定减振的效果，干扰了数据。

2.6 结论

具体分析振动速度，与爆源距离较为接近的构筑物振动速度峰值比安全标准低，也就是，爆破施工的过程中，不会对小区楼房、客运总站以及人民检察院产生破坏。具体分析振动频率可以发现通过非电毫秒导爆管雷管主控进行起爆爆破的过程中，主振频率控制在30赫兹到50赫兹，其频率远高于固有的频率，不会出现共振的情况。依照实测数据完成回归分析，利用相关的经验公式来完成最终的修正工作，在相关数据指导下完成爆破设计，可以保证爆破工作不会对附近的构建物产生影响，周边的构建物都是安全的。

3  结束语

爆破施工的过程中由于爆破理论不成熟，周边环境复杂多变，无法有效地对爆破进行控制，没有采取合理的措施来降低爆破产生的危害，会造成周边产生一定的影响。在此过程中爆破震动强度过大，可能会导致周边爆破区域附近的构筑物出现一定的损坏。在实际工程当中这种现象较为普遍，而且形成的原因非常复杂，很容易产生民事纠纷。因此在后续进行爆破施工的过程中一定要加强计算分析爆破可能对周边环境产生的影响，与实际情况相结合，采取合理的措施对爆破影响周边的情况进行有效的控制。

参考文献：

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