1、爆破地震效应主讲人：罗翔主讲人：罗翔2022-5-313 爆破地震效应被公认为爆破的爆破地震效应被公认为爆破的 “ “公害公害”之首。对之首。对建构筑物的危害尤为严重，一直是爆破工作者关注的建构筑物的危害尤为严重，一直是爆破工作者关注的热点。热点。 1.11.1爆破地震波爆破地震波 (1)(1)爆破地震波的形成及特征爆破地震波的形成及特征 炸药在岩土中爆炸时，一部分能量对炸药周围的炸药在岩土中爆炸时，一部分能量对炸药周围的介质引起扰动，并以波动形式向外传播。通常认为：介质引起扰动，并以波动形式向外传播。通常认为：在爆炸近区（药包半径的在爆炸近区（药包半径的10101515倍）传播的是冲击波。倍
2、）传播的是冲击波。在中区（药包半径的在中区（药包半径的1515400400倍）为应力波。因应力波倍）为应力波。因应力波到达界面产生反射和折射叠加便形成地震波。地震波到达界面产生反射和折射叠加便形成地震波。地震波是一种弹性波，它包含在介质内部传播的体波和沿地是一种弹性波，它包含在介质内部传播的体波和沿地面传播的面波。面传播的面波。 (2)(2)爆破地震波基本参数爆破地震波基本参数 描述爆破地震波的特征一般用振幅描述爆破地震波的特征一般用振幅A A、频率、频率f f0 0（或周（或周期期T T0 0和持续时间和持续时间T TE E三个基本参数表示。三个基本参数表示。 振幅振幅: :振幅随时间而变化
3、。由于主震相的振幅大，振幅随时间而变化。由于主震相的振幅大，作用时间长。因此，主震相中的最大振幅是表征地震波作用时间长。因此，主震相中的最大振幅是表征地震波的重要参数，是振动强度的标志。的重要参数，是振动强度的标志。 频率频率f f0 0（或周期（或周期T T0 0）：一般用最大振幅所对应）：一般用最大振幅所对应的一个波的周期作为地震波的参数，频率为其倒数的一个波的周期作为地震波的参数，频率为其倒数f f0 0=1/T=1/T0 0。由于地震波具有明显的瞬态振动特征，属。由于地震波具有明显的瞬态振动特征，属频域较宽的随机信号，用频谱分析法得出的频谱可频域较宽的随机信号，用频谱分析法得出的频谱可
4、描述其频率特征。描述其频率特征。 振动持续时间振动持续时间T TE E：是指测点振动从开始到全部：是指测点振动从开始到全部停止的时间。反映振动衰减的快慢。由于记录到的停止的时间。反映振动衰减的快慢。由于记录到的持续时间和仪器灵敏度有关，仪器灵敏度高，测得持续时间和仪器灵敏度有关，仪器灵敏度高，测得的振动持续时间就长，反之则短。因此，关于振动的振动持续时间就长，反之则短。因此，关于振动持续时间的定义还不统一，确定的方法也各异。持续时间的定义还不统一，确定的方法也各异。1.21.2爆破地震动及爆破地震效应爆破地震动及爆破地震效应 爆破地震动，有时称为爆破地面运动。是由爆爆破地震动，有时称为爆破地面
5、运动。是由爆源释放出来的地震波引起的地表附近土层的振动。源释放出来的地震波引起的地表附近土层的振动。爆破地震波引起的破坏现象及后果称为爆破地震效爆破地震波引起的破坏现象及后果称为爆破地震效应。应。 爆破地震效应是一个比较复杂的问题，受到爆破地震效应是一个比较复杂的问题，受到各种因素的影响。如各种因素的影响。如爆源的位置爆源的位置、炸药量的大小炸药量的大小、爆破方式爆破方式、传播介质传播介质和和地形条件地形条件等。同时，对建等。同时，对建筑物的灾害而言，爆破地震波仅是外部条件，而筑物的灾害而言，爆破地震波仅是外部条件，而建筑物的结构特性和材料特性是其内部条件。它建筑物的结构特性和材料特性是其内部
6、条件。它又与地基特性和约束条件以及施工质量等因素有又与地基特性和约束条件以及施工质量等因素有关。因此，关。因此，爆破地震效应是一个包含建（构）筑爆破地震效应是一个包含建（构）筑物本身以及爆破地震波多种因素的综合性的现象物本身以及爆破地震波多种因素的综合性的现象。 国内外对爆破地震效应进行了大量的研究。国内外对爆破地震效应进行了大量的研究。主要研究的问题可以归纳为两个方面：主要研究的问题可以归纳为两个方面： （1 1）爆破地震波的特征及传播规律爆破地震波的特征及传播规律； （2 2）爆破地震波对建筑物的影响爆破地震波对建筑物的影响。 为解决这一问题，一方面是加强对各种爆破为解决这一问题，一方面是
7、加强对各种爆破条件下爆破地震波的特性分析和对建构筑物危害条件下爆破地震波的特性分析和对建构筑物危害的现象和破坏特征的宏观调查的现象和破坏特征的宏观调查; ;另一方面是加强对与爆破危害相应的爆破地震波另一方面是加强对与爆破危害相应的爆破地震波的的特征参数特征参数、结构的动力响应结构的动力响应及及结构动力特性参结构动力特性参数数的测试。以宏观调查资料以及爆破振动测试数的测试。以宏观调查资料以及爆破振动测试数据为依据，确定爆破地震波的特性、传播规律以据为依据，确定爆破地震波的特性、传播规律以及爆破地震波与建筑物动力响应关系。因此，及爆破地震波与建筑物动力响应关系。因此，爆爆破振动测试是研究爆破地震效
8、应的基本手段和方破振动测试是研究爆破地震效应的基本手段和方法。法。 1.31.3衡量爆破震动强度的物理量及破坏判据的确定衡量爆破震动强度的物理量及破坏判据的确定(1)(1)衡量爆破震动强度的物理量衡量爆破震动强度的物理量 爆破震动强度可以用介质质点运动的各物理爆破震动强度可以用介质质点运动的各物理量来衡量，如量来衡量，如质点振动位移质点振动位移、速度和加速度速度和加速度。但。但以哪种物理量作为衡量标准最合适，目前在国内以哪种物理量作为衡量标准最合适，目前在国内外有不同观点。外有不同观点。 一种观点认为以一种观点认为以介质质点振动速度介质质点振动速度较好。其较好。其理由是，通过大量观测表明，理由
9、是，通过大量观测表明，爆破地震破坏程度爆破地震破坏程度与振动速度大小的相关性比较密切与振动速度大小的相关性比较密切。较其它物理。较其它物理量而言，振动速度与岩土性质有较稳定的相关关量而言，振动速度与岩土性质有较稳定的相关关系，规律性较好系，规律性较好。 另一观点则认为用另一观点则认为用振动加速度振动加速度作为衡量标准。作为衡量标准。因为加速度可以反映作用在建筑物或构筑物基础因为加速度可以反映作用在建筑物或构筑物基础上的荷载大小，从而揭示结构的受力状态及破坏上的荷载大小，从而揭示结构的受力状态及破坏机理。机理。 目前多采用目前多采用振动速度振动速度作为衡量安全的主要物作为衡量安全的主要物理量。理
10、量。以质点振动速度作为衡量爆破震动强度的物理量时，根据爆破方式的不同，有下列经验公式： 对于集中药包爆破： 对于延长药包爆破：式中 v-质点振动最大速度，cm/s， Q-炸药量，kg（齐发爆破时为总装药量，延迟 爆破时，为最大一段的装药量）； R-测点距爆源中心的距离，m； K-与爆破场地条件有关的系数； -与地质条件有关的爆破地震波衰减系数。序号序号保护对象类别保护对象类别安全允许振速安全允许振速(cm/s)10Hz10 Hz50Hz50Hz100Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋土窑洞、土坯房、毛石房屋0.51.00.71.21.11.52砖房、非抗震的大型砌块建筑物砖房、非抗震的大型砌块建筑
11、物2.02.52.32.82.73.03钢筋混凝土结构房屋钢筋混凝土结构房屋a3.04.03.54.54.25.04一般古建筑与古迹一般古建筑与古迹b0.10.30.20.40.30.55水工隧道水工隧道7156交通隧道交通隧道10207矿山巷道矿山巷道15308水电站及发电厂中心控制室设备水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土：新浇大体积混凝土： 龄期：初凝龄期：初凝3d 龄期：龄期：3d7d 龄期：龄期：7d28d 2.03.0 3.07.0 7.0122022-5-3113(2)(2)、爆破地震安全控制标准、爆破地震安全控制标准 从爆源到被保护物的距离应保证被保护物不受从爆
12、源到被保护物的距离应保证被保护物不受到爆破振动作用的破坏，这段距离称为到爆破振动作用的破坏，这段距离称为爆破震爆破震动安全距离动安全距离。其计算公式为。其计算公式为 实际工程中，主要通过求算齐发爆破允许的最实际工程中，主要通过求算齐发爆破允许的最大装药量，或延期爆破中最大段的允许装药量大装药量，或延期爆破中最大段的允许装药量来满足安全需要。来满足安全需要。311QvKR2022-5-31143.13.1爆破地震效应测试目的爆破地震效应测试目的 了解和掌握爆破地震波的特征、传播规律以了解和掌握爆破地震波的特征、传播规律以及对建筑物的影响、破坏机理等，以防止和减少及对建筑物的影响、破坏机理等，以防
13、止和减少对建筑物的破坏，达到最有效地控制爆破地震波对建筑物的破坏，达到最有效地控制爆破地震波危害的目的危害的目的. . 首先要利用经验公式初步估算爆破振动强度，首先要利用经验公式初步估算爆破振动强度，然后参照目前常用的爆破破坏判据，判断爆破振然后参照目前常用的爆破破坏判据，判断爆破振动效应的大小。一般都要先进行小规模的爆破试动效应的大小。一般都要先进行小规模的爆破试验，通过实地测试爆破振动强度的资料，求得符验，通过实地测试爆破振动强度的资料，求得符合该爆破条件下的合该爆破条件下的K K、值，再用来作为进行爆值，再用来作为进行爆破设计的参数。破设计的参数。3.23.2爆破地震波的测试爆破地震波的
14、测试 爆破地震波测试的实质就是测量爆破地震动爆破地震波测试的实质就是测量爆破地震动下下介质质点的振动规律介质质点的振动规律。实际上只需要测量到爆。实际上只需要测量到爆破地震动时介质质点的振动位移、速度、和加速破地震动时介质质点的振动位移、速度、和加速度的时间历程曲线（振动波形图）。通过分析计度的时间历程曲线（振动波形图）。通过分析计算即可得到表征地震波特性的算即可得到表征地震波特性的基本参量、幅值、基本参量、幅值、持续时间、主频率及频谱持续时间、主频率及频谱。1.1.限制一次爆破的最大用药量；限制一次爆破的最大用药量；2.2.选用低威力、低爆速的炸药；选用低威力、低爆速的炸药；3.3.改变装药结构可降低爆破震动；改变装药结构可降低爆破震动；4.4.采用毫秒爆破技术，限制最大一段的装药量；采用毫秒爆破技术，限制最大一段的装药量；5.5.采用预裂爆破技术；或在爆源与需要保护的建采用预裂爆破技术；或在爆源与需要保护的建（构）筑物之间开挖减震沟槽。（构）筑物之间开挖减震沟槽。 2022-5-3118 谢谢谢谢 多有不足，望请谅解多有不足，望请谅解
