爆破振动速度与破坏程度的关系

爆破振动速度与破坏程度的关系

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爆破振动速度与破坏程度的关系

1 爆破振动强度的衡量标准

爆破地震破坏的强弱程度称为振动强度或振动烈度。振动强度可用地面运动的各种物理量来表示，如质点振动速度、位移、加速度和振动频率等。但是，通过对大量爆破振动量测数据研究后得出，用质点振动速度来衡量爆破振动强度更为合理。理由是：

（1）质点振速与应力成正比，而应力又与爆源能量成正比，因此振速即反映爆源能量的大小。

（2）以质点振速衡量振动强度的规律性较强，且不受频率变化的影响，美国矿业局用回归分析法处理了美国、加拿大和瑞典三国的实测数据，这三组数据是使用不同仪器在不同施工条件下建成的住宅中试验量测所得。结果得出一条质点振速不随频率而变化的等值直线。这充分说明，以质点振速作为安全判据，可适用于不同的测量仪器，不同的测量方法和不同的爆破条件。

（3）质点振动速度与地面运动密切相关。分析大量实测数据表明，结构的破坏与质点振动速度的相关关系比位移或加速度的相关关系更为密切。

（4）质点振动速度不受地面覆盖层类型和厚度的影响，而地面运动的多数参数则都会受到影响。例如在低弹性模量的土壤中，应力波传播速度低；随覆盖层厚度增加，振动频率明显下降，地面质点位移就会增大。在不同类型和不同厚度和覆盖层中进行的试验结果表明，虽然地面运动的多数参数会随着覆盖层厚度的变化而变化，但对于引起结构破坏的质点振动速度却未受到明显影响；因此，将质点振动速度作为衡量爆破振动安全判据是有利的。

目前我国也和大多数国家一样，以质点振动速度作为衡量爆破振动烈度的判据。一般情况下，把爆破振动速度控制在《爆破安全规程》规定的范围内，可以保证正常房屋不致受到破坏。特殊环境下实施爆破时可以根据房屋的实际抗震能

力及设计抗震烈度值来确定其爆破振动速度的极限值（表1）。

表1 抗震烈度与相应的地面质点运动速度值

2 爆破振动速度与破坏程度的关系

岩石开始破坏的振动速度是50~100cm／s。我国虽未制定统一规程，但有实测数据可供参考（表2）。不同振动速度下结构物的破坏程度见表3。

表2 地面最大振动速度与破坏现象的关系

表3 不同振动速度下结构物的破坏程度

对于一般的建筑物，许多国家在实际应用中，将“墙壁的抹灰层出现裂缝或脱落”视为“开始破坏”，并以此为标准，规定建筑物允许的振动速度。例如，美国、加拿大、瑞典等国家，将一般建筑物允许的极限振动速度规定为2 in／s（5.1cm ／s）、允许的振动加速度为0.1g；前苏联将一般建筑物允许的最大振动速度规定为10cm／s。这是美国、加拿大、瑞典、前苏联等国家的学者据其本国情况早期对完好的砖、石结构房屋进行振动试验的成果。但根据我国房屋建筑的实际情况、建筑材料、结构、新旧状况及破损程度各不相同，抗震能力差别很大，一律采用5cm／s仍会破坏某些房屋。这个规定还没考虑爆破振动对电气设备的影响，国内矿山爆破已多次出现爆破振动引起电闸跳闸的事故。这个规定也没有考虑经常爆破的重复振动对结构的影响。在国外，近几十年来对爆破振动安全判据的规定有越来越严格的趋势。例如，美国在规定2 in／s破坏判据时，还建议一些没有测振仪器的矿山在爆破设计中用比例距离50 in／lb1／2作为确定允许装药量的依据，在这一比例距离处观察到的最大质点振动速度是0.4 in ／s（相当于1cm／s）。

表4 《爆破安全规程》（GB6722-2014）规定的爆破振动安全允许标准

综上所述，一般情况下把爆破振动速度控制在1cm／s 以内，可以保证任何正常房屋不致受到破坏。

我国《爆破安全规程》（GB6722-2014）对主要类型的建（构）筑物及新浇注大体积混凝土的爆破振动安全允许标准作了规定（见表4），并且规定：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。

表5至表7列举了一些其它国家规定的爆破振动安全允许的标准，仅供参考；对

于已经损坏的建筑物和坚固的钢筋混凝土结构物，其允许的振动速度见表8；对新浇灌的混凝土，其允许的振动速度分别见表9和表10。

表5 德国规定的爆破质点振动合速度安全标准（BRD-DIN4150）

表6 瑞士规定的爆破质点振动合速度安全标准

表7 印度规定的爆破质点振动速度安全标准

表8 已损坏建筑物和坚固钢筋混凝土结构物的允许振动速度（cm/s）

表9 新浇灌的混凝土的允许振动速度（1）

表10 新浇灌的混凝土的允许振动速度（2）