爆破振动专题交流

§2 爆破振动安全判据
表5 爆破振动安全允许标准
序号 1 2 3 保护对象类别 土窑洞、土坯房、毛石房屋 一般民用建筑物 工业和商业建筑物/钢混 安全允许质点振动速度υ/(cm/s) f≤10Hz 0.15～0.45 (0.5～1.0) 1.5～2.0 (2.0～2.5) 2.5～3.5 (3～4) 0.1～0.2 (0.1～0.3) 0.5～0.6 7～8 10Hz≤f≤50Hz 0.45～0.9 (0.7～1.2) 2.0～2.5 (2.3～2.8) 3.5～4.5 (3.5～4.5) 0.2～0.3 (0.2～0.4) 0.6～0.7 8～10 f＞50Hz 0.9～1.5 (1.1～1.5) 2.5～3.0 (2.7～3.0) 4.2～5.0 (4.2～5) 0.3～0.5 (0.3～0.5) 0.7～0.9 10～15
§2 爆破振动安全判据
爆破振动波在结构体上产生的应力 与质点峰值振动速度成正比 , 爆破振动 波对结构体的作用是一个动态过程 , 而 结构体中产生的动态应力是由质点振动 速度、介质属性和爆破振动波在结构体 中的传播速度等因素共同决定的。 爆破振动作用下在结构体内产生的动 态应力, 直接造成结构的破坏, 破坏程度 取决于最大应力。而最大应力与爆破的 峰值振动速度具有直接联系 , 在特定结 构中，爆破振动破坏程度则完全取决于 峰值振动速度。
§1 爆破振动基本原理
4爆破振动主振频率与传播介质特性有关
一般来说，岩石越坚硬，其振动的
高频成分越丰富，而在软弱风化岩石或 土层中，其振动的高频成分会很快衰减。
§1 爆破振动基本原理
表1 爆破地震与天然地震比较
项目
类别 爆破地震 地表（浅） 天然地震 地壳深处
震源深度 释放能量 振动频率 持续时间 影响范围
2.7～3.0
4.2～5.0 0.3～0.5
§2 爆破振动安全判据

注1：表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。 注2：频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取 频率时亦可参考下列数据:酮室爆破<20 Hz；深孔爆破10 H ～ 60 Hz；浅孔爆破40Hz～100 Hz

a 选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、
注2：频率范围根据现场实测波形确定或按 如下数据选取：硐室爆破 f 小于 20Hz ，露天 深孔爆破f在10Hz～ 60Hz之间，露天浅孔爆 破 f 在 40Hz ～ 100Hz 之间；地下深孔爆破 f 在 30Hz ～ 100Hz 之 间 ， 地 下 浅 孔 爆 破 f 在 60Hz～300Hz之间。
内容提要
1 2 3 4 爆破振动基本原理 爆破振动安全判据 爆破振动测试技术 爆破振动影响分析 常见降振减振措施
2018/10/1 2
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5
1
§1 爆破振动基本原理
1.1爆破的内部作用 根据岩石的破坏特征，可将耦合装 药条件下，受爆炸影响的岩石分为 3 个 区域:
1)粉碎区 2)破裂区 3)震动区
破裂区外围岩体中，应力波和爆轰 气体能量已不足以对岩石造成破坏，应 力波的能量引起该区域内岩石质点发生 弹性振动，这个区域称为震动区。
§2 爆破振动安全判据
2.2 国外爆破振动安全判据 随着对爆破振动危害机制的深入研 究 ，发现爆破地震对结构的危害不仅与 振动强度有关，还与频率、持续时间等 参量密切相关。如美国矿业局(USBM ) 和露天矿复垦管理局(OSMRE)提出的安 全标准以及德国的DIN4150爆破振动安 全标 准都考虑了振动速度峰值和频率这 两个因素。
§2 爆破振动安全判据
世界上多数国家和地区基本上都将 振动速度作为制定相关安全规程或规范 的控制指标。我国首部全国性的《爆破 安全规程》GB6722-1986 也是采用质点 振动速度峰值作为安全判据。
§2 爆破振动安全判据
把介质质点振动看作是简谐运动, 其 谐振速度为: v= 2π A f (1) 式中, v为质点振动速度, m /s; A 为质点振动幅值,m; f为质点振动频率, Hz。
4
5 6
一般古建筑与古迹
运行中的水电站及发电厂中心 控制室设备/0.5 水工隧洞/7～15
7
8 9
交通隧道/10～20 矿山巷道/15～30
永久性岩石高边坡 新浇大体积混凝土(C20)： 龄期：初凝～3天/2～3 龄期：3天～7天/3～7 龄期：7天～28天/7～12
10～12 15～18
5～9
12～15 18～25
当结构体受到扰动开始振动时, 由弹 性力学理论有: σ= Eε (2)
§2 爆破振动安全判据
式中, σ为爆破振动在结构体中产 生的应力, MPa; E为结构体的弹性模 量; ε为结构体产生的应变。 根据波动理论, 有: ε = v/c, (3) 式中, c为爆破振动波的传播速度。 根据式 (2)和式 (3), 可以得到应 力与质点振动速度的关系为: σ = Ev/c σmax = Evmax /c (4)
§2 爆破振动安全判据
图 1 美国 USBM 和 OSMSE安全标准
§2 爆破振动安全判据
德国爆破振动安全标准是将建 (构 ) 筑物 划分为 3类, 如下表 所示,并且综合考虑了爆破 振动速度峰值和振动频率对建(构)筑物的共同 影响, 制定出了不同频率带内的爆破振动速度 控制标准作为安全判据。
表3 德国爆破振动安全标准
§2 爆破振动安全判据
法国爆破振动安全判据。法国对于人 口稠密的市区爆破振动安全判据标准规定 严格, 爆破振动速度不得超过 10mm /s。 其他如瑞士的爆破振动安全判据、德 国的爆破振动安全标准(DIN4150)、原民主 德国标、英国爆破振动安全标准、英国噪 音顾问协会 (ANC) 提出的爆破振动破坏判 据、爱尔兰国家公路部门 (NRA) 提出的爆 破振动破坏判据、印度矿山安全总局 (DGMS)等提出的爆破振动破坏判据……
§1 爆破振动基本原理
Βιβλιοθήκη BaiduR0
R1
R2
爆破的内部作用 R0-药包半径；R1-粉碎区半径；R2-破裂区半径
§1 爆破振动基本原理
1.2爆破震动传播规律 爆破地震波是一种弹性波，它包 括在介质内部传播的体波和沿分层岩 石层面传播的面波。震动区的能量仅 占爆炸总能量的很小部分，在岩石和 干土中约为 2％～6％，在湿土中约为 5 ％～ 6 ％，在水中约为 20% 。震动区内 的应力波虽然已经大大衰减，这些具 有一定强度的小震幅震动仍足以使结 构发生轻微破坏及发生不同程度的损 伤破坏。
建筑物共振破坏，破坏性相对较弱。而天
然地震频率低，一般主振频率为0.5～5Hz，
这与大多数一、二层结构的民用建筑固有
频率4～12Hz比较接近，易引起共振破坏，
其破坏性强。 y(t ) yst
1
1 2
2
sin t yst sin t
§1 爆破振动基本原理
3爆破振动主频受爆破类型影响大
§2 爆破振动安全判据
2.3 中国爆破振动安全判据
GB6722-2003 6.2.1评价各种爆破对不同类型建(构)筑物 和其他保护对象的振动影响，应采用不同 的安全判据和允许标准. 6.2.2地面建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;水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站 (厂)中心控制室设备、新浇大体积混凝土 的爆破振动判据，采用保护对象所在地质 点峰值振动速度。安全允许标准如下表。
建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。


b 省级以上(含省级)重点保护古建筑与古迹的安全允许振速， 应经专家论证选取，并报相应文物管理部门批准。
c 选取隧道、巷道安全允许振速时，应综合考虑构筑物的重 要性、围岩状况、断面大小、深埋大小、爆源方向、地震振 动频率等因素。 d 非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出 的上限值选取。
主要决定因素：药量；距离；地质 地形条件。 其他影响因素：炸药性能；药包埋 置深度；装药结构；岩性和岩体结构； 高程差……
§1 爆破振动基本原理
1.4爆破振动对建构筑物的破坏方式 (1)直接引起的建 (构)筑物体破损。 指单纯的强烈振动作用引起受震前完好 且无异常应力变化的建筑物体破损。
爆破振动危害实例调查及其试验研究 表明 , 建筑物的直接破坏主要归纳为首 次超越破坏和累积损伤破坏。
§2 爆破振动安全判据

表 4
爆破震动安全允许标准
安全允许振速（cm/s）
序号
1
保护对象类别
土窑洞土坯房毛石房屋 一般砖房、非抗震的大 型砌块建筑物 钢筋混凝土结构房屋 一般古建筑与古迹 水工隧道 矿山巷道 交通隧道 水电站及发电厂中心控 制室设备 新浇大体积混凝土： 龄期：初凝～3d 龄期：3d ～ 7d 龄期：7d ～ 28d
< 10 Hz 0.5～1.0
10 Hz～ 50 Hz～100 50 Hz Hz 0.7～1.2 1.1～1.5
2
3 4 5 6 7 8 9
2.0～2.5
3.0～4.0 0.1～0.3
2.3～2.8
3.5～4.5 0.2～0.4 7～15 10～20 15～30 0.5 2.0 ～3.0 3.0～7.0 7.0～12.0
一般爆破规模越大，其主振频率
越低。如隧道内小直径浅孔爆破产生 的振动，其主振频率一般为40～100Hz 或100Hz以上；深孔爆破的主振频率为 10～60Hz；硐室爆破的主振频率一般 小于20Hz；
§1 爆破振动基本原理
拆除爆破的主振频率一般在10～
40Hz范围内，而且被拆除对象解体塌
落振动的主振频率还要低一些，约在 10Hz左右，其与一般民用建筑物的固 有振动频率比较接近，应当引起特别 重视。
§1 爆破振动基本原理
(2)加速建 (构)筑物体破损。对大多 数处于软弱地基上的建 (构)筑物, 由于 在使用期内因某种原因 ( 如差异沉降、 温度变化等振前受力情况 ) 会在一定程 度上受到损伤, 从而使得爆破振动引起 的附加力加速了这种损伤的发展。
§1 爆破振动基本原理
(3) 间接引起建构筑物体破损。对 完好且无异常应力变化的建 ( 构 ) 筑物 , 其破损是由于振动导致较大的地基位 移或失稳 ( 如饱和土软化或液化、边坡 坍塌)所造成的。 随着我国城市化及基础建设的蓬勃 发展，致使工程爆破的环境条件更加 复杂，加之公民安全和维权意识的大 幅提高，对爆破振动安全控制提出了 更高的要求。
8～12
15～20 20～30
10～15
10
1.5～2.0 3.0～4.0 7.0～8.0
2.0～2.5 4.0～5.0 8.0～10.0
2.5～3.0 5.0～7.0 10.0～12.0
§2 爆破振动安全判据

爆破振动监测应同时测定质点振动相互垂 直的三个分量。 注 1：表中质点振动速度为三个分量中的最 大值，振动频率为主振频率。
小 大 较高 低 短 长 小 大
表2 抗震烈度与相应的地面质点振动速度 建筑物设计的抗震烈度（度）
允许地面质点振动速度（㎝／ｓ）
５ ２～３
６ ３～５
７ ５～８
§1 爆破振动基本原理
1.3爆破振动影响因素
爆破产生振动影响的主要因素一是爆破药量大小， 微差分段爆破中决定振动大小的药量是最大单响药量； 二是爆炸地震波传播地区的地质条件；三是振动保护 对象与振源的位置距离。
§2 爆破振动安全判据
2.1爆破振动危害机制 大量的现场试验和观测资料表明, 爆破振动的强度与质点振速大小的相关 性较好, 且振速与岩土性质有较稳定的 关系; 而质点振动位移及加速度都不具 有质点振动速度这一特性。 采用质点振动速度可以和振动波所 携带的能量及所产生的地应力相联系, 并和结构中产生的动能和内应力建立关 系。

§2 爆破振动安全判据
GB6722-2014 13.2.1评估爆破对不同类型建(构)筑物、设 施设备和其他保护对象的振动影响，应采 用不同的安全判据和允许标准。
13.2.2地面建筑物、电站(厂)中心控制室设 备、隧道与巷道、岩石高边坡和新浇大体 积混凝土的爆破振动判据，采用保护对象 所在地基础质点峰值振动速度和主振频率。 安全允许标准见下表。
§1 爆破振动基本原理
爆破振动具有如下特征
1爆破振动持续时间很短
一般一次振动只有几十毫秒至几百毫秒，
即使对于多段微差爆破，其振动时间也在
秒的量级中。而天然地震振动时间长，一
般一次振动能持续几秒至十几、几十秒，
所以其破坏能量往往比爆破振动大很多。
§1 爆破振动基本原理
2爆破振动频率较高
一般主振频率在5～500Hz，不易引起