爆破振动安全判据研究
爆破振动安全分析
* * *改建工程第二合同段(K11+000〜K11+120)路基石方爆破方案与振动安全分析* * * 工程爆破高新技术公司2010年8 月26 日路基石方爆破方案与振动安全分析一、爆破设计方案1、工程简介* * * (* * *〜市界)改建工程第二标段起点桩号K9+000，终点桩号K11+500。
本标段主要工程包括：主线2.5公里；线路康各庄至市界段，横断面布置为：路面宽度为9 米；两侧土路肩各宽0.75 米，路基全宽10.5 米。
* * * 改建工程第二标段路线全长2.5 公里(起止桩号K9+000〜K11+500)。
路基工程土石大部分已采用机械破碎。
隧道出口段路基(K11+000〜K11 + 120)石方开挖方量约5000m3，由于工期要求，计划采取控制爆破方法开挖。
2、爆区周边环境本标段计划爆破范围：K11+000〜K11 + 120;爆区离村庄距离较远，且村庄在路堑边坡背侧。
爆区平面位置如图 1 所示。
3、路基石方爆破设计方案根据开挖路段的设计资料、周边环境、工程性质的分析，路基(K11+000〜K11 + 120)段石方爆破确定采用中深孔松动爆破施工方案。
该段路基开挖深度2.5 14m。
由于路线两侧100m范围没有建筑物，爆区环境条件好，路堑范围内的岩石设计采取一次钻孔、一次爆破达到设计深度，以保证施工进度。
为了控制爆破振动对远区（300m外）村庄房屋的影响，采用毫秒延期起爆技术，限定最大一段起爆药量，以控制爆破震动对周边设施的影响。
图1 * * *第2标段路基爆破平面位置示意图二、路基石方爆破设计1、爆破参数（1）炸药单耗q：q值大小与岩石性质、爆破自由面数目、炸药种类、炮孔直径等因素有关。
爆破设计取炸药单耗q=030.6 kg/m3，岩石比较完整且坚硬时可取大数值，岩石风化严重时可取小值。
为控制爆破危害，可采用减弱松动爆破。
（2）炮孔直径d:采用潜孔钻钻孔时，炮孔直径？90mm。
新浇混凝土的爆破振动安全判据
新浇混凝土的爆破振动监测水利水电工程建设过程中，爆破开挖与邻近部位混凝土浇筑往往并行施工；同时在新浇衬砌混凝土、喷射混凝土及刚完成灌浆的锚固支护或灌浆帷幕结构等新浇混凝土结构附近进行爆破开挖作业的情况也不可避免，因此普遍存在爆破振动对新浇混凝土的影响问题。
爆破地震效应，直接关系到水工建筑物混凝土施工质量和结构安全，新浇混凝土的爆破振动监测意义重大，L20爆破测振仪性能稳定、功能丰富、操作便捷，符合国家《爆破安全规程》（GB6722—2003）的行业规范要求，是新浇混凝土的爆破振动监测简单实用的解决方案1.320×240单色液晶屏，事件幅值、频率和持续时间现场显示；2.全自动运行模式，自动识别监测环境，智能匹配量程、采样率、触法电平、记录时长；3.9键PVC操作，功能菜单界、良好的人机对话，“爆破记录”、“数据读取”快捷键；4.连接状态自检及错误提醒功能，保障监测稳定；5.接触式开机设计，防误插接头，全封闭铸铝外壳，坚固、防尘、防潮；6.软件支持事件波形智能抓取，自动调整，智能显示；7.软件支持年月日“日历式”数据读取、批量导出；振动监测通道: 3通道,配接三分量地震检波器量程: 最高达35cm/s分辨率: 0.0035mm/s精度: +/-2%@10Hz模数转换: 24Bit（量化台阶1677万）频率范围: 5-500Hz/(1-500Hz)波形记录记录模式: 自动、手动地震触法: 0.007mm/s-350mm/s采样率: 10,240s/秒/通道（独立于记录时间）记录停止模式: 无信号自动停止，固定记录时间自动记录时间: 事件信号长短智能判断，前后各保持有0.5秒预触发数据循环时间: 前后事件触发循环间隔小于2秒存储能力: 10000条少于10秒事件物理规格尺寸: 150*105*50 mm重量: 1.0 Kg电池: 7.2V密封可充电锂离子电池，续航能力可达48小时。
爆破振动预测研究综述
学者 公式 刘美山等
1 /3 ［8 ］ α
有些研究者在针对某一具体工程 的可靠性。因此， 进行研究过程中， 往往在式 （ 1 ） 的础上作一些修正。 表 2 为考虑高差的爆破振动衰减规律公式 。
考虑高差的爆破振动衰减规律公式
周同岭等［10］
β
朱传统等
βH 1 /3 α
［9 ］ 1 /3
宋光明等［11］
易长平（ 1975 —） ， 武汉理工大学资源与环境工程学院 ， 副教授， 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 。 博士，
动峰值振速来描述爆破振动的强度 。由于爆破过程 及其振动传播过程的复杂性， 实际工程中对于爆破 振动峰值预测及衰减规律的研究主要以经验公式为 主， 也有一些理论研究， 或者采用数值模拟及其他方 法的研究。 1. 1 爆破振动强度的经验预测 国内外大量的实测结果表明： 反映爆破振动强 度的诸物理量与炸药量、 爆心距、 岩土性质以及场地 条件等因素密切相关。虽然各个国家试验条件各不 相 同， 但大致上都可以得出以下形式的经验公 式
［1 ］
： A = KQ m R n ， （ 1）
A 为反映爆破振动强度的物理量（ 振动速度或 式中， kg； R 为测点到爆源中心的距 加速度） ； Q 为炸药量， m， n 为反映不同爆破方式、 离； K ， 地质、 场地条件的 系数和指数。 表 1 是国内外主要应用于爆破振动强度预测的 经验公式， 这些公式都符合式 （ 1 ） 的形式， 有学者对 同一组爆破振动数据按不同的公式进行回归并与实 测结果进行对比分析， 发现尽管这些公式表达形式 不同， 但最后的预测结果差别并不大
［17 ］
计算速度也更快。 算法不仅预测精度更高， 1. 3 爆破振动的理论预测 常用的经验公式都不能直接反应诸如炸药种 类、 装药结构、 钻孔孔径及岩性参数等因素对质点峰 长 值振动速度的影响。 卢文波等基于柱面波理论、 柱状装药中的子波理论以及短柱状药包激发的应力 波场 Heelan 解的分析， 推导了岩石爆破中质点峰值 振动速度衰减公式
埋地管道爆破振动安全允许判据试验探究
埋地管道爆破振动安全允许判据试验探究张紫剑;赵昌龙;张黎明;赵明生【摘要】为了探究埋地管道的爆破振动安全允许判据而进行现场监测试验,试验利用TC-4850N测振仪和DH3820应变测试系统对埋地管道的爆破振动和管道应变分别进行监测.首先通过不同主振频率下的管道最大轴向应变分析发现最大应变主要集中在35 Hz以下,然后将主振频率小于35 Hz和大于35 Hz的峰值振速统计量分别拟合分析.结果表明:不同频率段的相关参数和萨氏公式有所不同,因此应在一定频率范围内分别确定爆破振动安全允许峰值振速.实际施工过程中应结合具体情况确定爆破施工方案,而不能仅根据模糊的法律规范条款简单决定爆破施工方案.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2016(033)002【总页数】5页(P12-16)【关键词】爆破振动;埋地管道;主振频率;拟合分析;安全判据【作者】张紫剑;赵昌龙;张黎明;赵明生【作者单位】贵州新联爆破工程集团有限公司,贵阳550002;贵州新联爆破工程集团有限公司,贵阳550002;贵州大学矿业学院,贵阳550025;贵州大学矿业学院,贵阳550025;贵州新联爆破工程集团有限公司,贵阳550002;中国矿业大学(北京),北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD235.1《爆破安全规程》(GB6722—2014)中规定了土坯房、民用建筑、商业建筑、隧洞、巷道等的爆破振动安全允许标准，却缺少埋地管道的安全允许标准，地下管网是城市的生命线，涉及输油、输气、输水、通讯等方方面面，一旦受损会造成重大安全事故，如果爆破施工区域与在役埋地管道毗邻，而《爆破安全规程》(GB6722—2014)和《中华人民共和国石油天然气管道保护法》并没有明确规定管道的安全允许振速[1,2]。
在实际施工过程在役管道附近常常需要进行爆破作业，因此，埋地管道的爆破振动峰值振速安全范围仍有待研究。
学者们对管道最大安全峰值振速的研究方向各不相同，蒲传金等人认为桩井爆破对邻近埋地管道影响的主要因素是爆心距和桩井深度，只要采取有效技术措施即可在管道50 m范围内实施桩井爆破[3]。
爆破震动安全判据评述
要 ： 析 了 国 内外 的爆 破 震 动 安全 判 据 ， 出其 中 的 不 足 ； 将 爆 破 震 动 安 全 判 据 与 天 然 地 震 安 全 标 准 进 行 了 比较 ， 出 评 指 并 指
其 差 别 。 通 过 分 析 爆 破 震 动 波 的 特 征 、 害 机 理 ， 出爆 破 震 动 的 安 全 控 制 只 能 采 用 半 理 论 半 经 验 的 方 法 ， 着 爆 破 震 动 安 危 指 随 全 判 据 的 不 断 研 究 、 善 和新 成 果 涌 现 ， 得 爆 破 震 动 的 规 律 、 坏 机 理 更 清 晰 ， 而 使 得 制 定 的 方 案 、 测 后 的 调 整 措 施 更 完 使 破 从 监
第３ ６卷
第５ 期
四 川 建 筑 科 学 研 究
Ｓｃ ｕ ｎ Ｂ ｉ ｉｇ Ｓ ｉｎ ｅ ｉｈ ａ ｕｌ ｎ ｃｅ ｃ ｄ ｌ ５３
２１ ０ ０年 １ ０月
爆 破 震 动 安全 判据 评 述
刘 先 锋 况 龙 川 １ ， 凡 林 杜 清超 ， ，孔 ２ ，
（． １重庆科技学 院 ， 重庆 ４ １３ ； ０３ １ ４０ １） ００ ５ ２ 重庆市建筑科学研究 院 ， ． 重庆
有效 、 有可控性 。 更
关键词 ： 爆破 ； 震动 ； 安全判据
中图 分 类 号 ：Ｕ ５ Ｔ ７１ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ８—１３ （００ ０ １ ３— ３ １０ ９ ３ ２ １ ）５— ５ ０
Ｒｅ ｉｗ ｆｓ ｆ ｔ ｒ ｔ ｒ ｏ ｏ ｌ ｓ ｉ ｇ ｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｖ ｅ ０ ａ ｅ ｖ ｃ ｉｅ ｉ ｎ ｆ ｒ ｂ ａ ｔｎ ｉ ｒ ｔｏ
建筑 物开 裂 、 础 下沉 、 窗震 响 、 坡 滑 移 以及 人 基 门 边
岩土开挖爆破震动效应安全判据的探讨
岩土开挖爆破震动效应安全判据的探讨摘要：岩土开挖爆破作业引起的振动，影响邻近结构的地基，影响结构的安全。
所以，爆破振动效果必须控制在安全范围内，合理确定爆破振动效果的安全判据十分重要。
关键词：爆破；振动速度；频谱；作用时间；安全判据通过理论分析和爆破振动监测数据的影响，最后讨论了爆破地震波的频谱，作用时间的影响建立爆破振动安全判据的影响，提出了基于粒子振动速度峰值和辅助，地震波频谱和时间尺度的安全标准和确定合理的爆破参数、爆破参数来减少地震强度、频谱，行动时间危害建议。
一、普遍采用的爆破震动效应安全判据目前，爆破振动效果的安全判据通常用单一的爆破振动强度因子(颗粒振动位移、速度和加速度)来描述。
大多数学者认为，颗粒振动速度与建筑物(结构)的破坏和结构失稳关系最为密切，颗粒振动速度在建筑物(结构)的破坏中起着重要作用。
因此，采用颗粒的峰值振动速度来评价爆破振动效果。
它的优点是爆破地震波所携带的能量与产生的地应力有关，与结构中产生的动能和应变(应变)力有关。
有学者建议用颗粒的振动加速度来评价爆破振动的效果。
其原因是颗粒的振动加速度与爆破振动产生的惯性力密切相关，便于爆破振动荷载的转换和结构应力的分析。
规定的代码中地面粒子的振动速度峰值的建筑(结构)的建筑应该作为标准评价爆破振动效应是否安全，和主要的标准价值类型的建筑(结构)建筑物(称为安全振动速度的代码)应该被指定。
根据波动理论，爆破地震波可以合理地假定为由不同振幅和不同圆频率的简谐波组成。
爆破地震的各强度描述因子(位移、速度和加速度)是频率和时间的函数，各物理参数相互关联。
对于特定结构，其振动响应由结构本身的峰值、谱组成、振动持续时间和振动特性参数决定。
广泛应用于当前工程峰值质点振动速度控制爆破振动安全判据的影响，使得过去的爆破地震波传播规律的研究，往往只注意峰值质点振动速度的衰减，爆破地震波的分布频率和时间，爆破地震波衰减规律研究的作用。
虽然简单地将颗粒的振动峰值速度作为爆破振动效果的安全判据简单易行，但经过大量的爆破振动效果监测，仍存在一些不足。
爆破振动安全判据研究综述
第２ ７卷
第１ 期
爆
破
Ｖ０． ７ Ｎｏ １ １２ ．
２１ ０ ０年 ３月
ＢＬＡＳ ＮＧ ＴＩ
Ｍａ ． ０ ０ ｒ２ １
Ｄ Ｉ １ ．９ ３ ｊｉ ｎ １０ — ８ Ｘ ２ １ ． １０ ４ Ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ．０ １ ４ ７ ．０ ０ ０ ．０ ｓ
爆 破 振 动 安 全 判 据 研 究 综 述 冰
ｔ ｒ ｅ ａ ａｅ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｉｃ ｓ ｅ ， ｕ ｈ ａ ｈ ｒ ｓ ｍａ ｅ ｎ ｉｔ ｇ ｉｈ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄｆ ｒ ｎ ａ ｇ ｃ ａ ｉｓ ｙ ｃ ｔ ｒ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｓ ｃ ｔｅ ｅ ｉ ｉ ｉ ｓ ｄ ｏ ｄ ｓｉ ｕ ｓ ｅｗ ｅ ｈ ｉ ｅ ｅ ｔ ｍａ ｅ ｍｅ ｈ ｃ ｎ ｄ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｈ ａｅｙｃ ｔｒ ｎｏ ｌｓｉｇｖｂａ ｏ ｒ ｆ ｅ ｉｗ ｄ Ｔ ｅｓ ｔ ｎ ｄ ａ ｃ ｔａ ｔ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｅｓｆｔ ｒｅ ｏ ｆ ａ ｔ ｉｒｔ ｎｉ ｂ ｅ ｙｒｖｅ ｅ ． ｈ ｔ ｅａ ｄａ ｖ ｎ ｅ ｔ ｉ ｉ ｂ ｎ ｉ ｓ ｉｌ ａ
第二课时 爆破振动安全评价方法
3
图10-1-1 美国爆破振动安全标准
4
德国标准
5
瑞士标准 建筑物类型 钢结构、钢筋混凝土结构 砖混结构 砖石墙体、木阁楼 历史性敏感性建筑 30 18 12 8 质点振动合速度/mm.s-1 (10~60)Hz (60~90)Hz 30~40 18~25 12~18 8~12
6
印度标准 建筑物类型 一般民房 工业建筑 古建筑物 质点振动合速度/mm.s-1 ≤24Hz 5.0 12.5 2.0 >24Hz 10.0 25 5.0
2
从上世纪20 年代开始，美国和苏联的专家就开 展了爆破振动安全评判标准的研究工作。20 世纪 50 年代，学者们在大量研究的基础之上提出了各种不 同的评判标准。我国对此也做了大量的工作。随着 对爆破振动危害机制的深入研究，人们发现采用单 一强度因子的爆破振动安全判据在理论上和工程应 用方面都存在一定程度的局限和不足。因为爆破振 动对结构体的危害不仅与振动强度有关，还与频率 密切相关，同时考虑振动频率的安全判据成为目前 振动安全评价体系中的主流。
9
影响爆破振动强度因素
建筑物的结构 微差间隔时间
8 振动频率
7
1
2
孔网参数
因素
振动持续时间
6
5 4
3
最大安全药量
起爆顺序
预裂爆破和预裂效果
10
仪器设备承受爆炸振动的容许值
设备名称
基频/Hz
加速度/（m/s2）
空调器
10
150
风扇
15
300
通信设备
10
20
示波器
5
15
报警器
10
50
指挥控制台
8
基于小波包技术的爆破地震效应计算模型及安全判据研究
基金 项 目 ： 家 自然 科 学基 金 项 目（０ ７ １ ７ ； 育 部 高 校 博 士学 科 点 专 项 基 金 项 目（０ ６４ ４ ０ ） 国 ５ ７ ８ ０ ）教 ２００２０２； 山 东 省 泰 山 学 者建 设 工 程 专项 项 目 作 者 简 介 ：陈士 海 （９ ４ １ ６一 ）男 ， 授 ， 士 生 导 师 。 ， 教 博
子 的新 概 念 并 反 映 在 爆 破 地 震 效 应 计 算 模 型 中 ， 虑 了结 构 动 态 响应 中 瞬态 响应 的影 响 。 同时 爆 破 地 震 效 应 考
计算 模 型 中又 融 人 了归 一 化 的能 量 比 例 ， 考 虑 爆 破 荷 载 频 率 的 影 响 时 仅 需 考 虑 占有 相 当 能 量 比例 的优 势 在 频 率 的综 合 作 用 。然 后 ， 该 计 算 模 型 基 础 上 提 出 了一 个 新 的爆 破 地 震 效 应 安 全 判 据 。该 判 据 能 反 映 出 爆 破 在 激 励 荷 载 作 用 下 结 构 速 度 响 应 大 小 与 结 构 特 性 、 破 荷 载 幅值 、 率 （ 括 多 个 优 势 频 率 ） 持 续 时 间 及 能量 比 爆 频 包 、 例 等 参 数 的 关 系 。最后 结合 实 际 工程 案 例 ， 过 使 用 基 于 小 波 包 技 术 的 爆 破 地 震 效 应 计 算 模 型 与 时 程 分 析 通 法 ， 别求 解 出 速度 响应 幅值 并 将 结 果 进 行 对 比 ， 证 了 所 建 模 型 的 可 行 性 。 分 验 关 键 词 ： 炸 力 学 ； 全 判 据 ； 波 包 ； 震 波 ； 度 因子 爆 安 小 地 速
中图 分 类 号 ： ８ ． ； ０３ ３ ２ ＴＵ３ １ ３ １ ． 国 标 学 科 代 码 ：１ Ｏ・ ５ ９ ３ ３ ９ 文 献标 志码 ：Ａ
基于反应谱分析的建(构)筑物爆破振动响应安全评估方法研究
第 １７ 卷 第 ２期 ２ ０ １ 年 ６月 １
工 程 爆 破
ＥＮＧＩ ＮＥＥＲｌ ＮＧ ＢＩＡＳＴＩ ＮＧ
Ｖｏｌ １ ＿ ７， Ｎ Ｏ ２ ．
Ｊ ｎ ２ １ ｕｅ ０１
文 章 编 号 ：１０ —７ ５ （０ １ ０ —０ ８ —０ ０ ６ ０ １２ １ ）２ ０ ２ ７
基 于反应谱分析 的建 （ ） 构 筑物爆破振动 响应 安全 评 估 方 法 研 究
包 辉
（ 中国铁建 第二 十二 工程 局 ，北京 １ ０ ３ ） ０ ０ ６
摘 要 ：利用大量爆破 振动实际监测数据 ， 对爆破振动速度反 应谱谱 面积 ｓ 与爆 破地震波信 号各特
征 量 进 行 了关 联 分 析 ， 究 了 Ｓ 研 对 建 筑 结构 振 动损 伤 的影 响 和 关 联 。研 究 发 现 ｓ 值 能 较 全 面 地 反 映
Ｓ Ｕ ＤＹ Ｎ Ｔ Ｏ ＳＡ ＦＥＴＹ ＳＳＥＳＳＭ ＥＮ Ｔ ＥＴ Ｏ Ｄ Ｆ Ａ Ｍ Ｈ Ｏ ＢＬＡ ＳＴＩ Ｇ Ｎ
ＶＩ ＢＲＡ ＴＩ Ｎ Ｏ ＲＥＳ ＰＯ ＮＳＥ ＢＡ ＳＥＤ ＯＮ ＥＳ Ｒ ＰＯ Ｎ Ｓ ＳＰＥＣＴＲ Ｕ Ｍ Ｅ
ＢＡ０ Ｈ
（ ２ ｈＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｒａ ｆ Ｃ ｉ ａＲａ ｌ ｙ Ｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ２ ｔ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｂｕ ｅ ｕ ｏ ｈ ｎ ｉｗａ ｏ ｓｒ ｃｉｎ，Ｂｅｊｎ ０ ０ ６ ｈ ｎ ） ｉｉ ｇ １ ０ ３ ，Ｃ ｉ ａ
降低露天爆破振动措施的探讨分析
降低露天爆破振动措施的探讨分析[摘要]炸药在介质中爆炸，在达到工程目的的同时，还将产生一些有害效应，而爆破振动就是有害效应的一种，并且任何形式的爆破都会伴随有振动的产生，所以在特殊爆破作业环境中通过应用各种技术措施控制爆破振动的影响、降低爆破振动的危害势在必行。
本文就对现有的降低露天爆破振动的技术措施进行了探讨分析，并给予了适当的补充说明。
[关键词]有害效应爆破振动技术措施补充说明中图分类号：o382 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）10-0256-011、爆破振动1.1 爆破振动的产生与危害当炸药在固体介质中爆炸时，爆炸冲击波和应力波将其附近的介质粉碎、破裂（分别形成粉碎圈和破裂圈），大应力波通过破裂圈后，就由于它的速度迅速衰减，再也不能引起岩石的破裂而只能引起岩石质点产生弹性振动，这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播，与天然地震一样，也会造成地面的振动，引起附近地面及地面上的物体产生颠簸和摇晃，这种弹性波就叫爆破地震波。
炸药爆炸时，通常只有一少部分能量（10%以内）转化为地震波，并且其频率较高，衰减较快，作用时间短，比自然地震的破坏效益要小得多，但其对周围建（构筑物）筑物、设备仪器、工程等的影响确是相当大的，需要引起足够的重视。
1.2 爆破振动的安全判据《爆破安全规程》规定：地面建筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在质点峰值振动速度和主振频率；隧道、设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据，采用保护对象所在质点峰值振动速度。
2、露天爆破振动的控制及降震措施由于露天爆破过程中产生的爆破振动会对周围建（构）筑物、设备仪器、工程等造成一定的破坏，影响周围居民的正常生产生活，所以采取相应的措施控制和降低爆破振动的强度非常必要。
但一定符合技术上可行，安全上可靠，经济上合理的标准。
2.1 采用低爆速、低威力炸药在爆破过程中采用低爆速、低威力的炸药可以有效的降低爆破振动，减小爆破振动的影响。
矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究
矿山爆破振动与地震效应监控系统
监控系统组成： 传感器、数据 采集器、数据 处理器、监控
中心
传感器类型： 加速度传感器、 压力传感器、 位移传感器等
数据采集器功 能：实时采集 振动和地震数 据，传输至数
据处理器
数据处理功能： 对采集到的数 据进行处理和 分析，判断振 动和地震效应
监控中心功能： 显示振动和地 震效应数据， 发出报警信号， 指导爆破作业
矿山爆破振动与地震效应评价流程
确定评价目标：确定需要评 价的矿山爆破振动与地震效 应
收集数据：收集矿山爆破振 动与地震效应的相关数据
分析数据：对收集到的数据 进行分析，确定其影响范围 和程度
制定评价标准：根据分析 结果，制定矿山爆破振动 与地震效应的评价标准
评价结果：根据评价标准， 对矿山爆破振动与地震效应 进行评价
矿山爆破振动与地 震效应评价与监控
案例分析
案例一：某矿山的爆破振动与地震效应评价与监控
矿山概况：某矿山位于某地，开采矿石类型为某矿石，开采方式为爆破开采。
爆破振动与地震效应评价：通过对爆破振动和地震效应的监测和分析，评估其对矿山及周边 环境的影响。
监控措施：采用先进的监测设备和技术，实时监测爆破振动和地震效应，确保矿山安全。
提出建议：根据评价结果， 提出改进矿山爆破振动与地 震效应的建议
矿山爆破振动与地 震效应监控技术
矿山爆破振动与地震效应监测设备
振动传感器：用于监测爆破振动的强度 和频率
地震仪：用于监测地震效应的强度和频 率
GPS定位系统：用于监测爆破振动和地 震效应的空间分布
数据采集系统：用于采集和处理振动和 地震效应的数据
矿添加山副爆标破题 振动与地 震效应评价与监控 研究 汇报人：
矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究
矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究一、前言与背景矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究，是矿业领域的一个重要研究方向。
矿业作为我国经济的重要支柱，其发展历史悠久，而矿山爆破作为矿业生产中的关键环节，其振动效应一直受到广泛关注。
从历史演变来看，早期的矿山爆破振动研究主要集中在爆炸波的传播和振动衰减规律方面。
随着科技的进步，人们开始关注爆破振动对周边环境的影响，包括地震效应的评价与监控。
研究矿山爆破振动与地震效应评价与监控，具有重要的现实意义。
首先，它有助于保障矿山生产的安全，避免因爆破振动引起的矿井事故。
其次，它有助于保护周边环境，减少爆破振动对周边建筑和居民生活的影响。
最后，它有助于提高矿山资源的利用率，优化矿山开采工艺。
二、核心概念与分类1. 核心概念矿山爆破振动，是指在矿山爆破过程中，由于炸药爆炸产生的能量，通过岩石介质传播而引起的振动现象。
地震效应，是指爆破振动在一定条件下，可能引发类似于地震的震动现象。
2. 分类与特征根据振动来源和传播介质的不同，矿山爆破振动可以分为以下几类：•炸药爆炸产生的振动：这是最常见的矿山爆破振动来源，其特点是振动幅度大，频率低。
•岩石破裂产生的振动：这种振动是由于岩石在爆破过程中破裂，释放出的能量引起的，其特点是振动幅度较小，频率较高。
•水击波振动：当爆破产生的冲击波遇到水体时，会产生水击波，这种振动特点是传播速度快，影响范围广。
各类别的应用领域及市场潜力：•炸药爆炸产生的振动：主要用于矿山开采，是矿山爆破振动研究的主要对象。
•岩石破裂产生的振动：在地震预测、岩石力学等领域有广泛应用。
•水击波振动：在水利工程、海洋工程等领域有重要应用。
3. 行业/领域与其他相关领域的交叉与融合矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究，与其他相关领域的交叉与融合日益明显。
例如，在岩石力学领域，爆破振动的研究可以为岩石破裂的预测提供理论依据；在地震预测领域，对矿山爆破振动的监测可以为地震预警提供参考；在信息技术领域，新的监测技术如物联网、大数据等，可以为矿山爆破振动的实时监控提供支持。
探讨建筑结构爆破震动效应及安全
探讨建筑结构爆破震动效应及安全伴随科学技术的发展，现代社会不断进步，人类通过炸药的研究与应用渐渐掌握到了爆破技术，并且通过它可以顺利的在很小的投资中实现对于旧物或可改造物的拆除，其效率之高有目共睹，但是，由于其技术复杂，产生的震动效应较大，而且在安全方面虽然有着明显的优势，然而在整个的波动中还是可以看出其中潜在的可破坏性因素。
一、概述从全世界范围来看，爆破技术的发展大大兴于二十世纪后半叶的冷战时期，而且当时的美国与苏联两国都在很大程度上进行了各种较为系统的观测与研究，从我国来看，主要是在建国后十年左右开启了相关的技术应用与研究，而且取得了较好的成果。
二、爆破地震安全判据及控制标准原苏联：指导爆破工程的判据是，地面峰值振动速度，控制标准为安全距离。
西方国家（美国）：振动能量比作为安全判据，其经历过峰值振速、振动加速两个时期。
1971年标准为统一以峰值震速作为安全控制标准并指导爆破工程。
中国：以苏联为首并进行了改进，原因是单一峰值振速科学度不够，因此产生了意见分歧。
一路走来，时代在发展，各种关于爆破安全判据与控制标准也发生了较大的变迁，而且越来越全面。
所以，本文以1979年，我国的近200条大爆破地震时程曲线，经快速富利安分析获得了两条分别适用于爆破近区与中远区的爆破设计反应谱曲线，并提出了建筑结构拟静力分析法。
三、波参变量及荷载特性分析现代爆破理论表明：随着等量炸药的相对埋深减小，即f（W/Q1/3）变小时，炸药化学能转化为力能、热能的比例发生改变，从而会达到影响各项效应。
反过来，埋深增加时，也会出现松动爆破、封闭性内部爆破。
1、爆破地震参数分析爆破地震的主参变量共有9个，其中包括5个独立变量（炸药当量Q，观测点至爆源距离R，介质的波速C，介质密度ρ和时间t）和4个因变量（地面振动位移，速度，加速度和频率）。
根据Buk-inghamπ定理：上述参量可以组成6个无量纲数：即：U/R，﹒U/C，U/C，ft，，tc/R和Q/ρC2R3。
露天矿山爆破振动监测及分析方法研究
露天矿山爆破振动监测及分析方法研究摘要：某露天铜矿山工程地质、水文地质条件复杂，边坡岩性基本为泥质边坡及风化岩边坡，采区爆破采用的是中深孔爆破，爆破振动对采区固定边坡稳定性影响较大，目前采区各个方向边坡均有不同程度垮塌现象。
本文主要探索采区爆破振动监测方法及监测数据分析方法，以在保证爆破效果的前提下，控制爆破振动，确保采区固定边坡稳固。
关键词：露天铜矿；爆破振动；边坡稳定性；振动控制1现场实地监测，收集采区爆破振动数据在完成仪器使用学习及仪器检定后，项目小组技术人员开始针对采区爆破震动进行监测，依据已经制定的《该矿采矿场爆破振动监测方案》，选取对采区生产影响最大的南部边坡进行针对性监测，并在采区南部边坡不稳定区域圈定了8个爆破震动数据监测点。
通过为期约1个月的不定期爆破数据监测工作，共收集了10组数据，其中有效数据8组。
2监测数据分析研究根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）推荐的爆破振动衰减公式为：其中，V—爆破振动速度，cm/s；Q—最大段炸药量，kg；R—爆心距，m，爆心距为爆破中心至测点之间的距离；K—场地系数；α—振动衰减系数。
通过对测得的10组有效数据进行回归分析，得出爆破衰减公式中的K值及α值。
根据现场测试的数据，分测振线分别对每条测线进行分析，采用世界上权威的萨道夫斯基公式回归计算分析，得出以ln(Q 1/3/R)为横坐标，lnv为纵坐标的回归直线；并得出反映爆破振动衰减规律的萨道夫斯基公式。
根据回归分析处理，露天矿山生产爆破振动在采区南部边坡方向爆破振动传播规律见下图：图1露天矿山生产爆破振动在采区南部边坡方向爆破振动传播规律采区南部边坡爆破振动回归直线，回归分析结果如下：K=245.53α=1.79因此露天开采生产爆破振动在北部边坡方向爆破振动传播的萨道夫斯基公式即为：其中，V—爆破振动合速度，cm/s；Q—最大段炸药量，kg；R—爆心距，m。
根据分析回归得出的爆破振动在采区南部边坡爆破振动传播规律，可得出在该方向不同最大段药量和不同爆心距相应的爆破振动速度，具体见表2。
爆破振动效应对建筑物的影响评价及控制技术研究
爆破振动效应对建筑物的影响评价及控制技术研究【摘要】针对矿山采矿爆破作业产生的爆破振动可能对附近建筑物存在潜在的影响，对重新集铁矿爆破影响区域进行了爆破振动监测，通过对采集的有效数据进行全面分析，得出该区域地形地质条件下爆破振动的大小和空间分布，并提出切实可行的爆破振动控制技术，为矿山后续的爆破设计提供科学有效的技术支持。
【关键字】采矿；建筑物；爆破振动；减振技术Abstract: Aiming at the blasting vibration in mining blasting operation that may potentially influence on nearby buildings, blasting vibration monitoring is taken in the blasting influence area of Chongxinji Iron Mine. A comprehensive analysis is preceded to the collected valid data, then the size and spatial distribution of blasting vibration under the regional geological conditions is obtained. Furthermore, the practical blasting vibration control technology is put forward, which provides a scientific and effective technical support for mine blasting design.Key words: mining; buildings; blasting vibration; vibration attenuation technology1 引言爆破地震效应是一个比较复杂的问题，它受到各种因素，如爆源的位置，炸药的药量大小，爆破方式，传播途径中的不同介质和局部场地条件等的影响。
爆破安全判据及爆破控制措施研究
爆破安全判据及爆破控制措施研究发布时间：2023-02-23T01:51:13.915Z 来源：《建筑实践》2022年19期10月作者：梁毅[导读] 针对爆破施工可能导致的风险，采取合理的安全判据及减振措施具有重要意义。
梁毅（重庆交通大学重庆市 400074）摘要：针对爆破施工可能导致的风险，采取合理的安全判据及减振措施具有重要意义。
本文总结了几种不同条件下爆破安全判据研究指标研究现状。
分别探讨了从爆源和传播路径上控制爆破振动强度，指出目前爆破振动研究的方向：采用人性化的爆破安全判据；开发基于互联网技术的快速反应爆破强度技术。
关键字：爆破；安全判据；控制措施近年来，随着我国社会经济及技术水平的发展，为了实现经济及效率，爆破施工在交通土建、水利水电工程中广泛被采用。
爆破施工带来的工程风险也逐渐引起人们的重视。
爆破振动易导致边坡失稳、建（构）筑物结构破坏等工程事故，为避免爆破可能带来的灾害，选择合理的安全判据及减振措施具有重要意义。
一、爆破振动安全判据目前，针对爆破安全判据，各个学者有着不同的看法。
一方面，质点加速度能够快速的得到震动惯性力，便于得到爆破振动荷载。
另一方面，质点振动速度能够连接起地应力与应力波传递的能量，同时，也能连接起产生的动能及相互作用力的关系，蒋楠等[1]提出宜取振动速度为安全判据。
必须指出的是，早期《爆破安全规程》(GB 6722—86)中单一采用质点峰值振速作为结构物是否安全的判据。
随着技术的发展，单纯以质点峰值振动速度作为爆破安全判据的单一标准不能较好的完整评价爆破振动安全，而《爆破安全规程》(GB 6722—2003)采用质点峰值振动速度和频率的综合安全判据则显得更全面，同时，采用质点峰值振动速度和频率的综合安全判据也延续到现行有效的爆破安全国家标准《爆破安全规程》(GB 6722—2014)，如表1.1所示。
学者们针对爆破振动研究，仍致力于选择合理的振动速度指标，唐曌等[2]针对隧道下穿运营机场跑道，通过数值模拟和极限拉应力准则推导，提出以8cm/s作为机场跑道爆破安全振动速度。
爆破振动作用下含软弱夹层边坡稳定性及安全判据
第38卷第3期爆炸与冲击V o l.38,N o.3 2018年5月E X P L O S I O N A N DS HO C K WA V E S M a y,2018D O I:10.11883/b z y c j-2016-0275文章编号:1001-1455(2018)03-0563-09爆破振动作用下含软弱夹层边坡稳定性及安全判据*马冲1,2,詹红兵3,姚文敏2,余海兵2(1.中国地质大学数学与物理学院,湖北武汉430074;2.中国地质大学工程学院,湖北武汉430074;3.美国德州农工大学地质和地球物理系,美国德州77843-3115)摘要:运用F L A C3D软件建立了顺层台阶边坡数值模型,首先分析爆破振动作用下边坡的振速响应规律,然后通过边坡的位移㊁剪应变增量分析其稳定性,最后根据边坡稳定性判据,制定爆破振速安全阈值㊂研究表明,随着爆心距的增大,振速传播规律为近处衰减快㊁远处衰减慢,坡面存在高程放大效应,临空面中由于软弱夹层的阻隔影响,使得坡脚的振速最大;边坡的变形破坏受软弱夹层控制,其上覆岩体为潜在滑体,破裂面可以根据水平位移云图和塑性区分布图综合确定;边坡的破坏是一个渐进性的累积过程,位移和剪应变的累积会导致岩体的力学参数不断弱化,爆破振动劣化作用后仍有较大安全储备的边坡只会累积产生永久位移,而接近极限平衡状态的边坡将会失稳;当岩层倾角为15ʎ~23ʎ时,边坡振速安全阀值为21c m/s;当软弱夹层剪出口距离坡顶高度为14m,倾角分别为24ʎ㊁29ʎ㊁31ʎ㊁34ʎ时,安全阀值分别为10㊁8㊁6㊁5c m/s㊂关键词:爆破振动;边坡稳定性;安全阈值;软弱夹层;顺层边坡中图分类号:O389;T U457国标学科代码:13035文献标志码:A爆破振动作用下边坡的稳定性与控制是矿山开挖过程中面临的一个亟待解决的问题㊂一般认为,爆破振动对边坡稳定性的影响主要体现在[1]:首先,动荷载作用过程中产生的惯性力增大了边坡的下滑力,导致惯性失稳;其次,过大的动应力导致岩体结构面的扩展和增加,爆破损伤弱化了岩体的力学参数,使得边坡整体抗剪能力降低,导致边坡衰减失稳㊂目前,动荷载作用下边坡的稳定性分析方法主要有:经验判别法(速度判别法㊁加速度判别法㊁应力判别法)㊁拟静力法㊁数值分析法㊁基于数值分析和极限平衡理论的时程分析法㊁试验方法等㊂由于工程场地的千差万别,经验判别法还没有统一的安全标准值;拟静力法在简化过程中引入的诸多不确定因素,没有考虑振动波的频谱特性,不能分析边坡的应力-应变关系等,影响了该法的可信度;试验方法由于试验条件和经费的限制,也存在着和现场实际相结合的问题,在大规模地推广和应用上受限㊂随着计算机技术和现场实测技术的快速发展,数值分析与现场量测相结合的方法得到了广泛应用,此法既可以得到边坡在爆破振动整个过程中的应力-应变关系,还可以结合极限平衡理论求出整个过程的稳定性系数,具有较大的分析优势㊂针对爆破振动作用下边坡的稳定性已进行了相关研究:罗艺等[1]㊁言志信等[2]对爆破振动安全判据进行了系统研究,讨论了现有爆破安全判据的不足;胡军等[3]对爆破荷载的等效施加方式进行了分析;刘亚群等[4]认为采用现场实测的振动波进行动力分析更合适;陈明等[5]对爆破振动作用下台阶边坡的高程放大效应进行了研究;陈占军等[6]运用F L A C3D软件分析了爆破振动作用后边坡的位移㊁速度和塑性区,验证了数值模拟的可行性㊂万宝安等[7]基于F L A C3D软件以塑性区贯通为失稳判据得出了所研究边坡的临界振速为8.0c m/s;李海波等[8]通过离散元软件进行数值模拟,采用强度折减法,以位移或者速度发散作为边坡失稳破坏的判据,求解边坡在动荷载作用下的稳定性系数㊂*收稿日期:2016-09-09;修回日期:2016-12-15基金项目:国家自然科学基金项目(41672317)第一作者:马冲(1984 ),男,博士,讲师;通信作者:詹红兵,z h a n@g e o s.t a m u.e d u㊂爆破振速幅值的大小影响着边坡岩体的稳定性,本文中,拟结合某矿山工程实际,在现场爆破试验的基础上,采用F L A C 3D软件对爆破作用下含软弱夹层顺层边坡的稳定性进行数值模拟,研究含软弱夹层的边坡在不同岩层倾角下所对应的爆破振速安全阈值,旨在为类似工程的定量分析提供方法,这既是提高边坡稳定性的前提,也是优化爆破设计的基础㊂1 工程地质概况峨眉黄山石灰石矿区位于四川盆地边缘低中山地段,总体地形为南高㊁北低,单斜构造,海拔约500~1229.1m ㊂矿山灰岩内不规律发育有多组软弱夹层,倾向与岩层一致,倾角上陡下缓,矿区开采范围内,软弱夹层倾角为15ʎ~34ʎ;由于不规范的爆破开挖,导致发生过多起滑坡㊂经现场测量倾角为21ʎ~26ʎ;目前矿山开采方式为:从东往西推进㊁由上往下开挖,开采过程上下平台之间最小宽度为40m ,台阶过程边坡角为70ʎ,单台阶高度为15m ㊂ 根据对现场工程地质的调查分析,影响边坡稳定性的内在因素主要为岩体内部的软弱夹层(图1(a )),已经发生的滑坡(图(b ))均是沿其发生的顺层滑动;影响边坡稳定性的外在因素主要为爆破振动和雨水:频繁的爆破导致岩层的错动(图1(c )),岩体产生爆破裂隙(图1(d )),雨水顺着岩体节理裂隙(包括爆破振动产生的新裂隙)入渗,继续弱化软弱结构面的力学强度㊂爆破振动和雨水反复劣化作用下,当潜在滑体的整体抗滑力小于下滑力时,边坡即发生整体性的以滑移-拉裂为破坏形式的顺层滑坡㊂图1矿山现场照片F i g.1L o c a l p i c t u r e s o fm i n e 图2边坡动力分析模型和监测点位置分布F i g .2D y n a m i cn u m e r i c a l s i m u l a t i o nm o d e l o f t h e s l o pe a n d l o c a t i o nd i s t r i b u t i o no fm o n i t o r i n gpo i n t s 2 动力分析模型建立及参数选取2.1 计算模型根据相关资料以及矿山的开挖方式,建立典型的研究模型,岩体为弹塑性材料,采用摩尔-库仑屈服准则,台阶边坡角为70ʎ,软弱夹层倾角为15ʎ~34ʎ,以倾角15ʎ为例进行重点分析,每级台阶高度为15m ;软弱夹层厚度为0.5m ,边坡面处的软弱夹层离坡顶的垂直距465爆 炸 与 冲 击 第38卷离为14m ,其他边坡尺寸参数见图2;边坡的尺寸在静力或动力情况下均满足所需计算精度[9];岩体边坡网格尺寸最大为2m ,软弱夹层最大网格尺寸为0.25m ,满足大于输入波波长的1/8~1/10的要求[10-11];岩体的物理力学参数见表1㊂为了研究边坡在爆破振动波作用下的动力响应规律以及变形破坏机制,在具有代表性的部位设置了9个监测点(点N 1~N 9)和3个监测单元(A~C ),具体位置见图2㊂表1物理力学参数T a b l e 1P h ys i c o -m e c h a n i c a l p a r a m e t e r s o f r o c km a s s 岩体弹性模量/G P a泊松比内聚力/M P a内摩擦角/(ʎ)重度/(k N ㊃m -3)抗拉强度/M Pa 灰岩70.21.53526.81夹层(天然)0.680.30.0429200.016夹层(残余)0.680.30.0122200.0162.2 计算载荷及边界条件动力计算时,输入的波形为距爆源中心约10m 处现场实测的水平方向和竖直方向代表性波形,波形见图3中的实测输入波形㊂计算时根据需求按比例调整振幅大小,本次将振幅增大2倍进行计算;为了减小边界反射波的影响,模型边界设置为边界,将处理后的速度时程波转化为应力时程波[12],转化公式为:σn =ρc p v n , c p =E ρ(1-μ)(1+μ)(1-μ), σs =ρc s v s , c s =E 2ρ(1+μ)(1)施加于最左端整个截面,局部阻尼为0.15;动力计算时,先进行静力计算得到重力作用下的初始应力场,再初始化位移进行动力计算㊂式中:σn ㊁σs 分别为施加在静态边界上的法向应力和切向应力,ρ为岩体密度,E 为弹性模量,μ为泊松比,c p ㊁c s 分别为纵波和横波波速,v n ㊁v s 分别为法向振速和切向振速㊂图3N 1水平和垂直速度曲线与输入波形的比较F i g .3H o r i z o n t a l a n dv e r t i c a l v e l o c i t y c u r v e s a tN 1c o m p a r e dw i t h i n pu tw a v e c u r v e s 3 爆破振动作用下边坡动力响应规律3.1 波形的输入与传播动力计算后将点N 1的水平速度时程曲线和垂直速度时程曲线处理为单倍振速时程曲线,与输入波的水平速度时程曲线对比,如图3所示,发现基本吻合,说明边界条件和输入方式正确㊂图4为边坡在不同时刻的水平速度云图,根据式(1)计算可得c p =1703m ,当t =6,25,47,52m s 时,传播的距离R =10,41,80,88m ,由速度矢量图大致可知纵波的传播距离与理论计算结果一致,说明了波形传播的正确性㊂综合图3(a )和图4可知,本次数值模拟对波形的输入和传播规律都和现场实际符合较好,说明波形的输入方式㊁参数设置合理,为动力响应规律的分析和边坡的动力稳定性分析奠定了基础㊂565 第3期 马 冲,等:爆破振动作用下含软弱夹层边坡稳定性及安全判据图4不同时刻的水平速度云图F i g .4C o n t o u rm a p s o f h o r i z o n t a l v e l o c i t y at d i f f e r e n t t i m e s 3.2速度响应规律图5监测点主振速度F i g .5M a x i m u mv e l o c i t y a m pl i t u d e s o f m o n i t o r i n gpo i n t s 由图5可知:(1)随着爆心距的增大,速度幅值逐渐减小,衰减规律近快远慢,呈现出萨道夫斯基传播规律,与现场实测的规律相似;(2)坡面振速存在高程放大效应;(3)软弱夹层影响边坡振速的动力响应规律,主要体现在软弱夹层对振动波的阻隔作用[13];(4)边坡临空面中坡脚的主振速度最大㊂4 边坡变形机制及稳定性顺层岩质边坡在爆破振动作用下的变形特征可以通过塑性区图㊁水平位移云图及关键点水平位移时程曲线㊁剪应变增量来显示㊂通过研究爆破振动作用下边坡的塑性区㊁水平位移,探讨顺层岩质边坡在爆破振动作用下的破裂滑移面位置;根据关键点的水平位移时程曲线,判断边坡的整体稳定性㊂4.1 边坡破裂面爆破振动结束后,爆源附近岩体产生整体向台阶外的位移;软弱夹层上部岩体相对其下部岩体产生了整体向坡外的永久位移,如图6(a )所示㊂ 下部台阶靠近爆源处有较大范围受拉应力屈服状态,如图6(b )所示,说明在此输入爆破荷载作用下,近爆源台阶面岩体会产生一定的爆破损伤;灰岩易受拉破坏,若平台有边界限制,则岩体不会发生垮塌,反之,则可能发生垮塌㊂通过对监测点提取数据,得到:(1)监测点N 2的最大速度为40c m /s ,监测点N 3的最大速度为32c m /s ,监测点N 4的最大速度为19c m /s ,监测点N 3至监测点N 4之间基本无塑性区,通过应力判别法,见公式(1),求得灰岩的安全阀值为22c m /s,现场的实测观察亦得出当主振速度小于22c m /s 时岩体未产生爆破裂隙[14],说明当爆破振速小于22c m /s 时灰岩是稳定的;(2)软弱层中㊁下段受剪切屈服,上段剪切和受拉屈服,塑性区贯通,表明爆破振动波已对软弱夹层产生了一定的不利影响㊂综合图6可知,爆源附近平台拉伸塑性区部位为潜在拉伸破裂面;软弱夹层为潜在剪切破裂面,其上覆岩体为潜在不稳定滑体㊂图6爆破后水平位移云图和塑形区分布F i g .6P l a s t i c z o n e s a n dh o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t o f s l o p e a f t e r b l a s t i n g665爆 炸 与 冲 击 第38卷4.2 位移和剪应变增量时程由图7可以看出,潜在破裂面两侧岩体的位移方向不一致,软弱夹层之上的岩体(N 7~N 9)发生了整体向坡外的永久位移,整体位移均很小,一段时间后趋于稳定,并最终收敛,因此边坡最终稳定;从监测单元塑性剪应变增量图8可以看出,软弱夹层的剪应变增量在累积增大,由于剪应变较小且最终收敛,因此边坡最终稳定㊂图7监测点水平向位移时程曲线F i g .7H o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t -t i m e c u r v e s o f m o n i t o r i n gpo i n ts 图8监测单元剪应变增量时程曲线F i g .8S h e a r -s t r a i n i n c r e m e n t -t i m e c u r v e s o f k e y el e m e n t s 由于矿山爆破作业频繁,年限长久,特别是终了边坡,频繁的爆破振动就会导致潜在滑体永久位移的累积,滑带的塑性剪应变增量增加㊂本文中将爆破振动波形叠加19段用以模拟反复爆破后边坡的变形情况,计算结果如图9~10所示:随着爆破次数的增加,岩体的位移和剪应变增量均在递增,软弱夹层的剪应变最大已经累积到0.05,超出一般岩体可以承受的变形范围,软弱夹层已经发生了剪切破坏㊂但是在数值模拟过程中没有考虑因爆破累计损伤引起的岩体力学参数的劣化,因此在静力情况下是稳定的㊂一般对于动力计算,计算结束后,潜在滑体的位移㊁滑带的剪应变是收敛的,只是会产生一定的永久位移和剪应变,按照动力失稳的判据来说,边坡最终是稳定的㊂图9监测点水平向位移时程曲线F i g .9T i m e -d e p e n d e n t c u r v e s o f h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t o fm o n i t o r i n gpo i n ts 图10监测单元剪应变增量时程曲线F i g .10T i m e -d e p e n d e n t c u r v e s o f s h e a r -s t r a i n i n c r e m e n t o f k e y el e m e n t s 4.3 强度折减法动力分析为了分析反复的爆破振动对岩体的累积损伤以及损伤后边坡的稳定性,通过对软弱夹层的天然参数进行不断地折减来模拟爆破振动对软弱夹层的劣化,分析不同折减系数下边坡的稳定性,表达式为:C ᶄ=C ω, t a n φᶄ=t a n φω(2)式中:黏聚力C 和内摩擦角φ为弱化前的岩土体抗剪强度参数;C ᶄ㊁φᶄ为弱化后的抗剪强度参数;ω为折减系数,计算结果见图11~12㊂765 第3期 马 冲,等:爆破振动作用下含软弱夹层边坡稳定性及安全判据图11监测点N 7的水平向位移时程曲线F i g .11T i m e -d e p e n d e n t c u r v e s o f h o r i z o n t a l d i s pl a c e m e n t a tN 7 由图11可知,当ω为1.43~2.80时,随着ω的增大,水平位移随之增大,动力计算结束前,曲线收敛,产生一定的永久位移;当ω为2.81~2.86时,随着ω的增大,水平位移增大,但是动力计算结束前,曲线发散,ω越大,曲线斜率越大,即位移增长速度越快;根据动力失稳判别条件[8,14],当ω=2.80时,边坡处于动力极限平衡状态,此时求得ω=2.80时边坡在静力情况下的稳定性系数为1.02㊂由此可知,边坡的稳定性和边坡受爆破振动劣化程度相关,爆破振动劣化作用后边坡在静力情况下安全储备能力较低的边坡易失稳,安全储备能力较高的边坡不会失稳,只会累积产生一定的永久位移㊂安全储备能力越高,相应的永久位移越小,反之则越大㊂ 由于矿山频繁爆破并且持续时间长,软弱夹层的力学参数以较差情况来考虑比较合理,即当软弱夹层受爆破劣化因素作用,软弱夹层的力学参数降低至残余强度值时(C =0.01M P a ,φ=20ʎ),计算边坡在静力情况下的稳定性系数,计算结果如图12所示㊂可知:稳定性系数与软弱夹层剪出高度相关,岩层倾角θ为15ʎ~23ʎ时,稳定性系数K ȡ1.03,属于相对稳定区域;软弱夹层倾角为24ʎ~34ʎ时,大部分情况稳定性系数K ɤ1.0,属于不稳定区域㊂图12边坡的稳定性系数F i g .12S t a b i l i t y c o e f f i c i e n t o f s l o pe 4.4 爆破振速安全阈值通过以上对岩体在爆破振动下稳定性的研究,可知:灰岩的爆破振速安全阈值应小于22c m /s ,即被保护处边坡岩体振动速度的上限应小于22c m /s ㊂岩层倾角为15ʎ~23ʎ的边坡,其在爆破振动作用下不会发生整体滑坡,只会累积产生一定的永久位移㊂对处于这个区域的边坡,以灰岩的振动标准来确定其阈值,取21c m /s ㊂软弱夹层倾角为24ʎ~34ʎ的边坡,其在过大的爆破振动作用下岩体力学参数会劣化,进而可能导致整体性破坏,因此,必须对爆破振速进行控制㊂根据软弱夹层塑性区的贯通情况,并观察其上覆灰岩的水平位移的大小或方向,来分析爆破振动对边坡稳定性的影响,研究爆破振速的安全阈值,以保证边坡不发生整体性破坏㊂以软弱夹层倾角分别为24ʎ㊁29ʎ㊁31ʎ㊁34ʎ,剪出口至坡顶的垂直距离为14m 时为例进行动力计算,通过调整爆破振动波的振幅,使软弱夹层的塑性区刚好贯通,计算结果见图13㊂由13(a )~(c )可知,软弱夹层之上的岩体水平位移很小,基本在10-5m 量级,且不同步,剪出口部位相对要大一些,往后缘逐渐减小;由图13(d )可知,软弱夹层之上的岩体水平位移很小,基本在10-5m 量级,并且方向不一致,部分方向指向坡外,部分指向坡内㊂因此,可以判断,在此爆破振动强度下对边坡的稳定性影响较小㊂通过数据提取,得到各坡脚对应的水平振速分别为11.2㊁10.3㊁9.1㊁7.3㊁6.0c m /s ㊂从安全角度考虑,爆破振速安全阈值应稍小于上值,最终的安全阈值取值见图14㊂865爆 炸 与 冲 击 第38卷图13塑性区分布图和水平位移云图F i g.13P l a s t i c z o n e s a n dh o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t o f s l o p e图14软弱夹层倾角与安全阈值的关系F i g.14R e l a t i o n s h i p o fw e a k i n t e r l a y e r i n c l i n a t i o na n d s a f e t y t h r e s h o l d 5结论(1)顺层岩质边坡爆破振动衰减规律为:爆心距增大,振幅随之减小,越靠近爆心衰减幅度越大,局部存在高程放大效应和坡面放大效应㊂软弱夹层影响着边坡的动力响应㊂(2)爆破振动作用下对含软弱夹层的顺层边坡变形破坏受软弱夹层的控制,破坏以软弱结构面的拉伸破坏和剪切破坏为主,并伴有部分岩体的张拉破坏;破裂面可以根据塑性区分布图㊁水平方向位移云图综合分析确定㊂(3)爆破振动作用下,过大的应力将导致岩体反965第3期马冲,等:爆破振动作用下含软弱夹层边坡稳定性及安全判据075爆炸与冲击第38卷复受拉和受剪屈服,岩体累积产生永久位移㊁剪应变增量累积增大,岩体损伤累积,导致岩体力学参数持续降低,爆破振动劣化作用后仍有较大安全储备能力的边坡不会失稳,只会累积一定量的永久位移,极限平衡附近状态的边坡将会失稳㊂(4)对于矿山边坡,特别是终了边坡,制定安全阀值时,软弱夹层的力学性质应以较差的情况(即残余强度)进行考虑,当爆破振动劣化作用后边坡稳定性系数仍然有较大安全储备时,应以坡脚岩体的稳定性制定安全阀值标准;当处于极限平衡状态附近时,应根据边坡的塑性区和水平位移云图综合判断爆破振动对边坡的稳定性影响情况,制定合理的爆破振速安全阀值㊂参考文献:[1]罗艺,卢文波,陈明,等.爆破振动安全判据研究综述[J].爆破,2010,27(1):14-22.L U O Y i,L U W e n b o,C H E N M i n g,e t a l.V i e wo f r e s e a r c ho n s a f e t y c r i t e r i o no f b l a s t i n g v i b r a t i o n[J].B l a s t i n g, 2010,27(1):14-22.[2]言志信,彭宁波,江平.爆破振动安全标准探讨[J].煤炭学报,2011,36(8):1281-1284.Y A NZ h i x i n,P E N G N i n g b o,J I A N GP i n g.R e s e a r c ha b o u tb l a s t i n g v i b r a t i o ns a f e t y c r i t e r i a[J].J o u r n a l o fC h i n aC o a l S o c i e t 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i s h e db y u s i n g t h eF L A C 3Ds o f t w a r e .F i r s t ,t h e d y n a m i c r e s p o n s e l a wo f t h e s l o p e u n d e r t h e b l a s t i n g w a v e sw a s a n a l y z e d .T h e n t h e s t a b i l i -t y o f t h e s l o p ew a sa n a l y z e db a s e do nt h ed i s p l a c e m e n t a n dt h es h e a r s t r a i n i n c r e m e n t .F i n a l l y ,a c -c o r d i n g t o t h e j u d g m e n t o f t h e s l o p e s t a b i l i t y ,t h e a p p r o p r i a t e v e l o c i t y s a f e t y t h r e s h o l d o f b l a s t i n g v i -b r a t i o nw a sd e v e l o p e d .S t u d i e s r e v e a l t h a t t h ea t t e n u a t i o nr a t eo f t h ev i b r a t i o na m p l i t u d ed e c r e a s e s w i t hh i g h e r b l a s t e r c e n t e r d i s t a n c e v a l u e .T h e r e i s e l e v a t i o na m p l i f i c a t i o ne f f e c t o n t h e s l o p e a n d t h e m a i nv i b r a t i o nv e l o c i t y re a c h e s t h em a x i m u ma t t h ef o o t o f t h e f r e e s u 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爆破振动安全判据研究作者：朱卫斌
来源：《世界家苑》2020年第04期
摘要：回顾了国内外爆破振动安全判据的发展历程并分析了其存在的问题，最后提出了爆破振动安全判据未来的研究方向。
关键词：爆破;爆破振动;安全判据
随着社会经济的发展及科学技术的进步，爆破被广泛地应用于矿山开挖、道路交通、水利水电建设、城镇房屋拆除等工程领域。
爆破为人类生产建设提供极大便利的同时也给周围环境构成了潜在的威胁，尤其是爆破振动效应造成的周边建筑物开裂、门窗损坏、精密仪器失准等一系列问题极易引发民事纠纷。
提出一种科学、合理、实用的爆破振动安全判据对爆破周边的影响对象进行安全性评估一直是众多科研人员所致力于解决的关键问题，其将为爆破作业提供有效的指导。
本文主要论述了国内外爆破振动安全判据的发展过程，针对每一种安全判据存在的问题做了简要分析，最后提出了其未来的研究方向。
1 单因素安全判据
位移、速度、加速度都可以作为衡量爆破振动强度的物理量，但经研究发现速度和加速度是较为理想的指标。
至于二者中哪一个更适合作为爆破振动影响的评估标准，每个国家或行业的规定都不尽相同。
1.1 以加速度作为爆破振动安全判据
部分专家分析认为，加速度能够与爆破振动产生的惯性力联系起来，便于进行建筑结构内力分析及换算对建（构）筑物结构产生影响的地震作用。
因此，在爆破振动安全标准研究初期，包括美国在内的一些国家都是采用加速度作为爆破振动控制指标。
我国最新修订的《爆破安全规程》（GB 6722-2014）中也新增了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需要采用爆破振动加速度作为安全判据的规定，但值得注意的是，此規程中并没有给出具体的参考数据，有待进一步研究完善。
1.2 以速度作为爆破振动安全判据
大量试验和观测表明，爆破地震动破坏程度与质点振速大小的相关性最好，且振速与岩土性质有较稳定关系。
此外，利用速度可以和地震波所携带的能通量与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。
在后期的爆破技术发展过程中，峰值振速作为爆破振动安全判据被法国、日本、澳大利亚、美国等大多数国家所采用。
我国最早制订的《爆破安全规程》（GB 6722-1986）也同样采用了此指标，见表1。
2 振速-频率联合安全联合判据
随着爆破技术在工程实践中的深入应用，人们发现仅仅采用峰值振速这种独立阈值理论具有很大的局限性。
在某些爆破作业中，按《爆破安全规程》（GB 6722 -1986）进行安全评估后本应该出现损坏的建筑物在实际爆破中却相安无事，而峰值振速很小的却出现了意想不到的损坏。
在总结前人经验的基础上，国内外学者对爆破振动安全标准又进行了大量研究，结果发现建（构）筑物的破坏与爆破振动的频率也具有密不可分的关系。
特别地，当爆破振动频率与建（构）筑物自振频率相接近时容易造成共振反应，从而导致建（构）筑物出现较大损坏。
在后续的发展过程中，振速-频率联合安全判据逐渐取代了原来的峰值振速理论并成为如今应用最为广泛的爆破振动评判标准。
我国从《爆破安全规程》（GB6722 -2003）开始对毛石房屋、非抗震大型砌块建筑物、钢筋混凝土结构房屋等保护对象的频率首次进行了规定，到《爆破安全规程》（GB6722 -2014）又对03版规程中未涉及的水工隧道、矿山巷道、新浇大体积混凝土等保护对象的频率做了相应的规定，详见表2和表3。
3 多因素安全判据
结构的破坏是与结构动力响应有关的多种因素综合作用的结果，其与爆破地震波的强度、频率特性、持续时间以及结构的固有频率、阻尼比等因素都有关。
因此，有学者认为振速-频率联合安全判据仅是对独立阈值理论的延伸，不能全面体现爆破振动效应的影响因素和危害实质。
随着工程爆破实践的深入发展与爆破技术理论的不断完善，越来越多的多因素安全判据被学者们提出。
娄建武等提出基于反应谱分析的RSI安全评价指标，第一次在爆破振动安全判据中考虑了结构动力特性的影响;凌同华从能量角度提出了综合考虑爆破地震动三要素影响的TEDI;李洪涛等建立了考虑爆源形式、爆破振动频带分布和结构物动力特性影响的等效峰值振速评判准则;赵明生等提出了能反映爆破振动特性和建（构）筑物的响应特性的响应速度安全判据。
从理论上讲，这些多因素判据能更全面地对爆破周边保护对象进行安全评估，也极大地推动了爆破技术的发展步伐。
但由于缺乏大量工程实测数据的支撑和检验，在未来的推广应用中其可靠性与合理性还得接受进一步的考证。
4 未来的研究方向
（1）考虑爆破振动持续时间的影响。
从爆破地震动三要素来讲，持续时间也是一个不可忽略的影响因素，特别是其在微差爆破技术中所产生的累积损伤效应值得关切。
因此，众多学者呼吁要在工程爆破中考虑持续时间造成的影响。
（2）综合考虑爆破地震波特性与建（构）筑物自身特性。
建（构）筑物的破坏是多种因素综合作用的结果，目前研究中过份强调爆破地震波特性的影响而对建（构）筑物自身特性考虑不足，应当综合考虑二者的相互作用。
（3）建立工程爆破数据库。
由于爆破工程的复杂性，目前很多安全判据无法得到大量实测数据的验证。
通过建立工程爆破数据库实现数据的共享，可以有效解决此类问题。
5 结语
爆破技术是工程实践领域的一个重要环节，爆破振动安全判据的制定则关乎着人类的生命财产安全。
随着研究的深入，相关知识理论将会不断得到完善，爆破技术也将会在工程领域发挥更加有效的作用。
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作者简介：朱卫斌（1995—），男，云南曲靖人，硕士研究生，研究方向：工程抗震。