爆破震动效应控制技术综合分析

药爆破可降震 60 %～75 % ;超浅孔极分散装药 (一
般建筑物拆除爆破中的梁 、柱 、墙等中的炮孔装药都
可视为超浅孔极分散装药) 爆破比常规集中装药爆
破可降震 90 %以上〔5〕。所以 ,可认为一般拆除爆破
的超浅孔极分散装药爆破震动对周围建筑物不构成
危害 ,但由建筑物倒塌落地时冲击地面而引起的地
的炸药单耗也会由于延迟和减小从自由面反射回来
的拉伸波效应 ,而使爆破震动强度增大 。
(3) 装药微分化 。装药微分化即采取分散装药 ,
对于炮孔爆破进行多钻孔 、单孔少装药来实现 。通
过对现场实际观测数据的分析研究 ,证明了分散装
药和集中装药爆破的震动效应存在着显著差异 ,在
爆破近区 ,小直径浅孔分散装药爆破比常规集中装
力对炮孔孔壁的作用时间 ,并随着不耦合系数的增
大 ,药孔周壁上的切向最大应力急剧下降 ,从而使得
爆炸能以应力波形式传播能量的部分减少 ,而以准
夏红兵等 : 爆破震动效应控制技术综合分析
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静态压力传播能量的部分增多 。在岩石中有利于形 成应力叠加 、应力集中以及拉伸裂隙 ,而不易形成粉 碎 。由于药包产生的爆炸作用经过间隙中空气的缓
2 控制爆破震动强度的技术措施
为了降低爆破地震效应 ,国内外进行了长期的 探讨和研究 。较为普遍的观点认为 ,降震的目的是 解决炸药爆炸能量最大限度利用与爆破地震效应的 矛盾 。然而 ,到目前为止 ,炸药爆炸产生的巨大能量 与其瞬间释放还无法人为控制 ,使得利用炸药能量 来破坏的对象与被保护对象之间对立起来 ,需要在 两者间采取措施来达到后者的有效保护 。故降震应 从能量源 、能量传播介质和能量传播过程三方面 ,来 考虑减少炸药剩余爆炸能量的有害效应 。 21 1 控制爆破能量源
学与科研工作 。
或摇晃 ,甚至开裂破坏 ,有时还会影响到边坡及地下 构筑物等的稳定性 。因此 ,加强对爆破地震效应的 检测和研究 ,以采取有效技术措施控制爆破震动的 强度 ,减小爆破震动的危害是很有必要的 。建 (构) 筑物拆除爆破解体塌落冲击地面产生的地层震动往 往也具有很高的强度和破坏性 ,亦不容忽视 。
(3)
或 Qmax = R3 ( vmax / K K′) 3/α
(4)
《爆破安全规程》规定了我国爆破震动的安全允
许标准 。
国内外的大量理论研究和实测结果表明 ,选用 适当的炸药单耗 ,可以降低爆破震动强度〔4〕。过大
的炸药单耗 ,会使爆破震动和空气冲击波强度都增
大 ,并引起爆破碎块过度的位移或抛掷 ;相反 ,过小
为与爆破方式 、地质地形等条件有关的系数 。
K、α值最好由对爆破震动进行现场实测确定 , 也可根据类似工程或按下表选取〔1〕。
Байду номын сангаас
表 1 不同岩性的 K、α值
Table 1 Values of K ,αfor different rock p roperty
岩石性质 坚硬岩石 中硬岩石 软弱岩石
K 50～150 150～250 250～350
通过减少炸药爆炸的能量释放量是降低爆破震 动强度的最有效方法 。这可以通过选择炸药品种 、 限制同段起爆最大药量 、优化装药结构来实现 。
(1) 合理选择炸药品种 。为减少爆破震动 ,可选 用低威力 、低爆速的炸药 。实践证明 ,炸药的波阻抗 ρ0 D (ρ0 为炸药的密度 , D 为炸药的爆速) 不同 , 爆破 震动强度也不一样 。炸药的波阻抗值越大 ,爆破震动
冲 ,在相同装药量下 ,不耦合装药爆炸产生的震动强 度比耦合装药要小 。有研究表明 ,在露天深孔爆破 中采用不耦合装药 ,能有效利用爆破能量 、改善爆破 效果 ,使爆破振动速度降低 40 %～60 %〔6〕,而采用 孔底空气间隔装药可降低爆破振动 10 %～15 %〔7〕。 我们于近期对某采石场进行爆破技术指导时 ,作为 降振措施之一 ,就采用了不耦合装药技术 ,并在不同 距离进行了振动实测 ,结果如表 2 所示 。
主要物理量指标 。国内外常用萨道夫斯基经验公式
求算爆破震动地面质点峰值振动速度〔1〕:
v = K ( Q1/ 3 / R)α
(1)
式中 : v 为爆破引起的介质质点振动速度 ,cm/ s ,
《爆破安全规程》中规定了主要类型的建筑物和构
筑物等的安全允许振动速度 ; Q 为炸药量 ,kg ; R 为 测点到爆源中心的距离 ,m ;α为地震波衰减指数 ; K
夏红兵1 ,2 ,汪海波2 ,宗 琦2
(11 中国科学技术大学 , 合肥 230026 ; 21 安徽理工大学 , 安徽淮南 232001)
摘 要 : 爆破地震是工程爆破中的主要爆破危害之一 ,爆破震动的破坏强度随装药爆炸释放能量的增 加而增大 。本文从控制爆破能量源和爆破能量的传递过程两个主要方面分析探讨降低爆破震动作用 , 提出诸如合理选择炸药品种 、严格控制同段起爆药量 、采取分散微分装药并优化装药结构 、延时爆破 、以 及开挖减震沟 、边坡钻凿缓冲减震孔和采用预裂爆破技术等有效减震方法和措施 。同时强调应加强现 场震动的监测和爆破地震波衰减规律的研究 ,以确保安全爆破 。 关键词 : 爆破震动 ; 爆破能量 ; 降振措施 ; 爆破安全 中图分类号 : O383 +1 2 ; TD2351 1 文献标识码 : A
COM PR E H EN SIV E ANAL YSIS O F CON TROLL IN G T EC HNOL O GY O F BL A S TIN G V IB RA TION EF F EC T
X I A H on g2bi n g1 ,2 , W A N G H ai2bo2 , ZO N G Qi2 (1. U ni versi t y of S cience an d Technolog y of Chi na , He f ei 230026 , Chi na; 2. A nhui U ni versi t y of S cience an d Technolog y , H uai nan 232001 , A nh ui , Chi na)
1 引 言
爆破地震效应是由爆破地震波引起的 ,与天然 地震相比 ,爆破震动具有震动幅值大 、频率高 、衰减 快和持续时间短等特点 ,其强度和破坏效应虽远小 于天然地震 ,但如若没有严格的降震措施 ,仍会使爆 破区邻近地面建筑物 、构筑物及其它设施产生颠簸
收稿日期 : 2007 - 03 - 26 作者简介 : 夏红兵 , 讲师 、博士生 ,主要从事土木工程专业的教
(2) 减少爆破药量 。在爆破条件已确定的情况
(爆破源附近的地质地形情况 、周围环境情况 ,特别
是要重点防震物的情况等) 下 ,通过允许的爆破地震
安全峰值振动速度限制一次爆破的最大药量 。由公
式 (1) 或 (2) 换成的离爆源不同距离 R 处每次所能
起爆的最大药量为 :
Qmax = R3 ( vmax / K) 3/α
强度也越高 ,且当炸药的波阻抗ρ0 D 与岩石的波阻 抗ρm Cp (ρm 为岩石的密度 , Cp 为岩石的弹性纵波波 速) 越接近 ,爆破震动强度也越高 。因此 ,使炸药波
阻抗与岩石波阻抗适当相错 ,可实现一定程度的降
震效 果 。例 如 , 若 将 2 # 岩 石 铵 梯 炸 药 的 爆 速 从
3200m/ s 降低到 1800m/ s 时 ,其地震效应就可以降 低 40 %～60 %〔3〕。
表 2 不同装药结构实测振动速度
Table 2 Vibration velocities of different charging structures
测振序号
1 2 3
实测振速/ (cm ·s - 1) 耦合装药 不耦合装药
01 75
01 49
01 72
01 46
01 63
01 41
减振值 / (cm ·s - 1)
α
11 3～11 5 11 5～11 8 11 8～21 0
对于拆除爆破 ,计算爆破震动产生的地面质点
峰值速度时 ,应在上式的基础上 ,引入一个修正系数
K′, 即〔2〕:
v = K K′( Q1/ 3 / R)α
(2)
根据部分整体框架式建筑物拆除爆破测振资料
的分析 ,上式中经验系数的取值范围为 : K = 175 ～ 230 , K′= 01 25 ～ 11 00 , α = 11 5 ～ 11 8 。
爆破震动的强度 ,是与许多因素有关的一种随 机参量 ,难以准确地预报 。近年来大量实测和研究 表明 ,爆破震动强度与爆破的类型 、装药量 、距爆心 的距离 、传递爆破地震波的介质情况 、地形条件和起
·84 ·
工 程 爆 破
爆方法等因素有关 。我国《爆破安全规程》采用保护
对象所在地质点峰值振动速度作为爆破震动判据的
震作用不容忽视 。
(4) 优化装药结构 。在钻孔爆破中采用不耦合
装药 (包括径向间隙不耦合和轴向间隔不耦合) 比耦
合装药有明显的降低爆破地震效应的作用 。关于空
气不耦合装药结构爆破作用的研究表明 ,炸药在固
体介质中爆炸 ,会产生很大的爆炸压力 ,而不耦合介
质空气则可以缓冲爆轰波的峰值压力 ,延长爆轰压
第 2
13卷 007
第 年6
2期 月
EN
工程爆破
GIN EERIN G BL ASTIN G
VJoul1n1e3 ,2N00o17 2
文章编号 : 1006 - 7051 (2007) 02 - 0083 - 04
爆破震动效应控制技术综合分析
01 26 01 26 01 22
减振率 /% 341 67 361 11 341 92
ABSTRACT : Blasting vibratio n is o ne of t he p redo minant damages in engineering blasting. The damage st rengt h of blasting vibratio n increases wit h t he increasing in released energy f ro m t he charge explo sio n. The paper discussed t he met hods of reducing blasting vibratio n in t he t wo aspect s of co nt rolling of t he blasting energy so urce and blasting energy t ransformatio n ,including reaso nably selecting t he kind of explo2 sive ,st rictly co nt rolling t he volume of deto nating charge ,applying micro charge in each hole and optimizing t he charge st ruct ure ,employing milliseco nd blasting ,digging ditches which used to reduce vibratio n ,drill2 ing holes in order to lower t he vibratio n at t he slope and using p resplit ting blasting technolo gy and so o n. Meanwhile ,t he aut hor emp hasized t he importance of t he mo nitoring of blasting vibratio n at spot and of st udying o n at tenuatio n law of blasting seismic wave so as to assure a safet y blast . KEY WORDS : Blasting vibratio n ; Blasting energy ; Measure of reducing vibratio n ; Blasting safet y