对爆破振动速度影响因素的探讨

对爆破振动速度影响因素的探讨

摘要：爆破振动速度是爆破地震强度的一个重要参数，准确地计算好爆破振动速度对指导爆破作业有重要意义。文章根据贵阳市金阳新区金岭东路爆破现场测试情况，采用最小二乘法原理分析数据结果，探讨爆破振动速度的影响因素。

关键词：爆破；振动速度；最小二乘法；影响因素

1 引言

爆破以工程建设为目的，它作为工程施工的一种手段，直接为国民经济建设服务。随着爆破技术应用范围的不断扩大，工程爆破带来的危害日益凸显，其中爆破地震波会造成人员、设备、建（构）筑物的伤害和损害是我们公认的危害之一。爆破地震波中一个主要的参数是爆破振动速度，而爆破振动速度受多种因素的影响，萨道夫斯基提出了集中药包时的经验公式为：

（1）

其中Q表示装药量，R表示距爆源中心的距离，K和α为两个系数。

为了准确预测和计算爆破振动速度，往往依靠经验公式来计算，然而在一些工程当中，这种预测出来的爆破振动速度和用仪器测试出来的振动速度相差甚大。文章结合工程实例来探讨爆破振动速度的有关因素，为以后的工程在考虑爆破振动因素和计算爆破振动速度提供参考。

2 现场试验

2.1 工程概况

贵阳市金阳新区金岭东路西起金岭西路与金阳北路的交叉口，向东于K0＋762.335（X＝51 256.000，Y＝63 343.900）处与观山北路相交，再向东于K2＋549.146（X＝51 182.600，Y＝65 113.300）处与长岭路相交，终点与210国道相连。路堑开挖宽度为60 m，山体高度高低不等，最高处约为20 m，土石方开挖工程量约为20万m3，土方工程约占30%，石方工程约占70%。爆区土质主要为黏性土，爆区石质为白云岩，呈赤褐色，结构疏松，属中硬以上岩石，结构完好。爆区为独立山体，自身地下岩层含水量较少，爆破最低高程位置无地下水。

2.2 爆破和测试方案

2.2.1 爆破方案

针对该地块周围环境的特点，施工从上到下、由西向东分层、逐段爆破和开

挖，并采用毫秒延时爆破方式进行土石方爆破。炸药为乳化炸药，起爆方式采用电力起爆法，炮孔间距为2.5 m，排距为2 m，深度为3～6 m，直径为100 mm。

2.2.2 测试方案

在采集爆破振动速度时，采用DH5936动态信号测试分析系统＋DH610磁电式速度传感器。测点布置：以药包中心为端点，将各速度传感器呈辐射状布置。在每次爆破前，首先布置好测试仪器，对仪器进行检查，记录爆破的总药量、单段最大药量和测点至爆源中心的距离。爆破后对所测数据整理制表。

3 测试结果

根据现场数据采集和记录，得出三组数据如下，表中药量指的是毫秒延时爆破最大一段的装药量，单位是kg；测距为药包中心到测试点的距离，单位是m；振速为被测点的爆破振动速度，单位是cm/s。

4 结果分析与讨论

先根据实测资料的第一组数据采用最小二乘法求出系数K、α，然后由公式（1）来验算第二组和第三组的数据，求出相对误差，分析影响爆破振动速度的因素。具体分析过程如下：

在式（1）中，令A＝v，，则B＝K xα。

两边去对数lnA＝lnK＋αlnB，

再令y＝lnA，x＝lnB，C＝lnK，D＝α，则K＝eC，α＝D。

式（1）可变为y＝C＋Dx。

根据最小二乘法原理，求出C＝5.4475，D＝1.89。

即求出K＝232，α＝1.89。

得到（2）

将现场所得的第二组和第三组数据代入到式（2），求出各测点的振动速度值，运用相对误差公式δ＝|（vi计算－vi实测）|/vi实测，得出表4。

讨论：第一，从表格数据可以看出最大相对误差为21.4%，大部分相对误差在10%以下，基本能满足工程要求。第三组数据5、7、8三个测点，预测的振动速度和实测的速度值相差较大，原因是这三个测点位于水沟边，测点周围的岩石受到地面水的侵蚀，使岩石严重风化，形成强风化岩石，和其他测点周围的地质环境有显著差异。所以，对于同一类型的爆破，爆破参数、介质特性、地形及地形周围地质条件等因素相同的情况下，先根据试验用最小二乘法求出系数K、α，再运用公式（1），来预测将要爆破的振动速度。第二，虽然爆破安全规程给出了

相对应的公式，但给出的系数K、α范围太大，很难准确预测测点的爆破振动速度值，在大型工程项目或保护的对象价值很高（如文物、古遗址等）的情况下，必须通过现场试验来确定系数K、α，对爆破振动速度准确预测，减少爆破振动危害。第三，爆破安全规程的表中只规定了岩石的K、α取值范围，而未对土、岩石和土的混合物做具体的规定，在这次现场测试中，如果改变土方和石方混合物中的比例，将得出不同状况下的K、α值。第四，现阶段爆破的理论尚未完全成熟，必须依靠相类似的工程实例来进行比较，选择爆破参数，优化爆破方案。

5 结束语

根据现场测试和数据分析可得出以下结论：

（1）可以运用萨道夫斯基的爆破振动速度经验公式来计算爆破振动速度，在测试好装药量Q和测点距爆源中心的距离之后，必须根据爆破条件、装药结构、地形及周围地质条件等合理选择系数K、α。

（2）爆破振动在土壤和岩石混合物的介质中传播时，与在单一的介质中传播有较大差别，土壤和岩石混合物的所占比例不同，传播方式也有较大差别，这种情况下，可以运用最小二乘法原理求出萨道夫斯基的爆破振动速度经验公式中的系数K、α，从而能够较为准确地预测爆破振动速度，对爆破方案进行设计。

（3）影响爆破振动速度的因素很多，归结起来主要有炸药性能、装药结构、爆破条件、地形及工程地质条件等，改变其中任一因素均会引起爆破振动速度的变化。

参考文献

1 国家标准局.爆破安全规程（GB6722－2003）［M］.北京：中国标准出版社，2004.2

2 张金泉、黄忆龙.爆破震动速度验算浅论［J］.煤矿爆破，1999（2）

3 史秀志等.基于支持向量机回归爆破振动速度预测分析［J］.工程爆破，2009（3）

4 田运生等.基坑开挖爆破振动速度的监测和控制［J］.有色金属，2004（6）

5 陈建平、高文学.爆破工程地质学［M］.北京：科学出版社，2005

The Blasting Vibration Velocity of the Influence Factors Are Discussed

Wang Sihai, Chen Chunhong