挤淤爆破规律及其振动效应研究.pdf

第３４卷 第３期 ２０１７年９月 爆 破 ＢＬＡＳＴＩＮＧ Ｖｏｌ． ３４ Ｎｏ． ３  Ｓｅｐ． ２０１７ ｄｏｉ１０． ３９６３／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００１ -４８７Ｘ． ２０１７． ０３． ０２０ 挤淤爆破规律及其振动效应研究* 钟明寿， 刘 影， 刘健峰， 殷 勤， 孙 飞 （ 解放军理工大学野战工程学院， 南京２１０００７） 摘 要 为了研究挤淤爆破规律以及爆破地震波的传播特性， 结合连云港连云新城示范区填海造地及基础 设施建设项目的挤淤爆破工程实例， 对挤淤爆破的全过程进行高速摄影录像和爆破地震波监测与分析。高 速摄影再现了挤淤爆破过程中“水淤泥围堰”系统相互作用的运动过程， 有效解释了挤淤爆破过程中预 埋石料与淤泥置换的作用机理。利用实测的爆破地震波数据修正与地形地质条件有关的系数Ｋ和衰减系 数α， 获得了适于挤淤爆破过程中计算质点振动速度随距离衰减的Ｓａｄｏｖｓｋ计算公式， 为有效预测类似工程 中爆破地震波的传播规律特征提供了一种方法参考。挤淤爆破过程中测得的爆破地震波主振频率范围在 ８ ～５０ Ｈｚ之内， 说明淤泥介质对爆破地震波不同频率成分的传播具有选择性 高频地震波通过淤泥时产生大 幅度的衰减， 低频地震波通过淤泥后对建（构）筑物造成破坏。 关键词 爆炸力学；挤淤爆破；振动效应；振动速度；频率 中图分类号 ＴＤ２３５． ３ 文献标识码 Ａ 文章编号 １００１ -４８７Ｘ（２０１７）０３ -０１１４ -０６ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ Ｓｉｌｔ ｂｙ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ＺＨＯＮＧ Ｍｉｎｇ-ｓｈｏｕ，ＬＩＵ Ｙｉｎｇ，ＬＩＵ Ｊｉａｎ-ｆｅｎｇ，ＹＩＮ Ｑｉｎ，ＳＵＮ Ｆｅｉ （Ｔｈｅ Ａｒｍｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＰＬＡ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ-ｓｐｅｅｄ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｃｏｒｄ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｂｌａｓｔｉｎｇ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｈｉｇｈ-ｓｐｅｅｄ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｍｏｖｅ- ｍｅｎｔ ｏｆ ＂Ｗａｔｅｒ-Ｓｌｕｄｇｅ-Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ＂ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｅｘｐｌａｉｎ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｔｏｎｅ ａｎｄ ｓｌｕｄｇｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄａｔａ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ｔｏ ｃｏｒｒｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ Ｋ ａｎｄ α ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ Ｓａｄｏｖｓｋ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｔｈｅ ｓｐｒｅａｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｉｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ８ ～５０ Ｈｚ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｕｄ ｍｅｄｉｕｍ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｅ- ｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅｈｉｇｈ-ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｓｈｏｗｓ ａ ｌａｒｇｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｍｕｄ ａｎｄ ｌｏｗ-ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｃａｕｓｅｓ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ；ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ 收稿日期２０１７ -０４ -０１ 作者简介钟明寿（１９８３ -） ， 男， 讲师，主要从事爆炸理论与爆破技 术研究， （Ｅ-ｍａｉｌ）ｚｈｏｎｇｍｓ７＠１２６． ｃｏｍ。 基金项目国家自然科学基金项目（５１３０４２１８、５１５０８５６９） ； 江苏省自 然科学基金面上项目（ＢＫ２０１５１４４９） 挤淤爆破作为处理软基、 夯实堤坝的快速高效方法［ １，２］， 自上世纪 ８０年代开始在我国的港口建 设、围海造田的诸多工程实践中得到广泛的应 用［ ３］， 如中远大连造船项目防波堤工程［４］、 浙江东 海炼化一体化项目填海造地工程［ ５］、 连云港连云新 城示范区填海造地及基础设施建设工程等港口项 万方数据 目［ ６］。挤淤爆破是一种借助于高能炸药驱动水下 淤泥周向运动形成负压腔， 周围堤头抛石体定向滑 移并迅速填满空腔， 实现泥石置换的爆破方法。随 着后续装药的起爆， 抛填石料之间的切合程度更高， 石料之间的少量淤泥被进一步被挤出， 因此坝体密 实程度增加， 自身稳定性得到进一步提高， 实现了挤 淤爆破处理软基、 夯实堤坝的目标。 在工程实践应用中却发现高能炸药在驱动淤泥 周向运动实现泥石置换的同时也不可避免的会产生 一部分高能量的爆破地震波， 这部分高能量的爆破 地震波对周围的建筑结构物产生了一定的危害效 应［ ７］。特别是随着淤泥深度的增加和置换石料量 增大， 挤淤爆破所需炸药的单孔装药量及总装药量 都会增大， 这时爆破地震波的危害效应就愈发明显 了［ ８］。因此， 针对挤淤爆破产生的爆破地震波传播 规律特征进行研究， 为降低爆破危害效应显得尤为 重要。目前， 针对挤淤爆破的研究多是基于大量工 程实践应用获得的经验性解释［ ９］， 缺乏对挤淤爆破 过程的理论性描述， 其理论发展水平远远滞后于工 程实践的应用［ １０］。 依托连云港连云新城示范区填海造地及基础设 施建设项目的现场试验， 借助高速摄影再现了挤淤爆 破的全过程， 分析了淤泥中炸药起爆后， “ 水淤泥 围堰” 系统运动过程的规律特征。考虑挤淤爆破过程 周围构筑物的结构特征， 修正了反映质点振动速度随 距离衰减规律的萨道夫斯基计算公式， 获得了挤淤爆 破产生爆破地震波三维频谱传播的规律特征。 １ 挤淤爆破规律研究 １． １ 挤淤爆破原理 挤淤爆破处理加固地基的基本原理是在一定位 置的淤泥内埋置药包， 药包爆炸将淤泥向四周挤出 并向上抛掷形成爆坑， 抛石体在爆炸空腔负压和重 力作用下定向滑移落入爆坑并形成石舌， 瞬时实现 泥石置换。这种“抛填定向滑移下沉”过程将可 能会出现多次， 直到抛石体落底至设计持力层为止。 图１是挤淤爆破法处理淤泥软基示意图。 １． ２ 施工设计 图２是挤淤爆破过程现场装药示意图。装药机 构是为准确预埋炸药而专门设计的， 可伸缩的伸长 臂控制装药与深水之下“泥石”交界面之间的距 离； 装药杆控制药包的预埋深度，其有效长度为 １０ ｍ； 装药室长度１． ５ ｍ， 管径为０． ２１９ ｍ， 管端设开 关门。在本研究中装药与深水之下“泥石”交界 面之间的距离控制在１． ４ ～１． ６ ｍ， 炸药埋深为７ ｍ。 图１ 挤淤爆破法处理淤泥软基示意图 Ｆｉｇ． １ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｅａｌｉｎｇ ｓｉｌｔ ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ 图２ 装药现场布置图 Ｆｉｇ． ２ Ｃｈａｒｇｅ ｓｐｏｔ ｏｆ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ １． ３ 挤淤爆破结果分析 为了获得挤淤爆破过程中“水淤泥围堰” 系统运动过程的规律特征， 我们利用高速摄影仪再 现了挤淤爆破的全过程。试验所用高速录像设备如 图３所示。该高速录像设备的最大拍摄频率可达到 １／１２ ００００ ｆｐｓ。实际拍摄时根据拍摄需要和环境条 件进行选择。高速录像技术可用于捕捉高速运动物 体在不同时刻的形态等， 本文用于拍摄炸药在水面 下爆炸时“ 水淤泥围堰” 系统运动过程。 图３ 试验高速录像设备 Ｆｉｇ． ３ Ｈｉｇｈ-ｓｐｅｅｄ ｖｉｄｅｏ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ５１１第３４卷 第３期 钟明寿， 刘 影， 刘健峰， 等 挤淤爆破规律及其振动效应研究 万方数据 表１是一次爆破处理长度为１０ ｍ、 药包间距 ３ ｍ， 装药总量３０ ｋｇ时挤淤爆破过程高速摄影图 像， 雷管采用５０ ｍｓ延时。从表１中可以明显观察 到挤淤爆破过程分为三个过程 炸药起爆后， 底部预 先抛洒设置石料产生剧烈振动， 炸药爆炸产生高温 高压的气体迅速挤压淤泥， 这种高能量的压缩方式 迅速沿淤泥层传播至表面较浅的附水层。存在自由 面的表面覆水层在ｔ ＝ １７． １ ｓ受到高速冲击而首先 产生鼓包， 开始加速向水面上方运动直至运动到最 高点后开始按照自由落体的方式下落； 当水面鼓包 运动到最高位置开始下落时， 大量的淤泥也被依次 挤压出水面， 由于淤泥层较厚， 因此由淤泥而形成的 鼓包形态较大， 而且持续时间较长。淤泥依次鼓包 抛掷出水面后不断加速上升一直达到鼓包的最高点 便开始下落。在淤泥下落的过程中， 水面有大量的 水花溅起， 此时围堰开始受到破坏， 大量组成围堰的 开山石塌落振动进入水面之下而此时大量淤泥并未 完全回落入水面； 围堰完全塌落， 淤泥重新落入水 面， 挤淤爆破过程作用完毕， 围堰的石块成功置换出 水面下淤泥， 达到了加固、 扩展堤坝的目的。 表１ 挤淤爆破过程高速摄影 Ｔａｂｌｅ １ Ｈｉｇｈ-ｓｐｅｅｄ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔ／ ｓ１６． ３１６． ７１７． １１７． ５１７． ９１８． ３ 状态 ｔ／ ｓ１８． ７１９． １１９． ５２１． ０２２． ５２４． ０ 状态 图４是挤淤爆破前后的爆破效果图， 从图中可 以看出， 经过一次挤淤爆破， 预先堆埋的石料成功的 进入淤泥中， 达到了预先设定“石料置换淤泥”的效 果。经过测算， 一次爆破处理长度１０ ｍ的围堰可以 有效地将大约３００ ｍ３的石料成功的置换围堰底部 淤泥。说明了挤淤爆破在围堰加固和扩展方面确实 是一项快速高效的实现手段， 可以对其进行大规模 的工程应用。 图４ 挤淤爆破效果 Ｆｉｇ． ４ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ２ 挤淤爆破振动监测 ２． １ 工程概况 连云港连云新城示范区填海造地及基础设施建 设项目吹填Ａ区陆域形成工程位于连云港市海滨 新区（１５ ～１９街坊）基础设施一期工程陆域形成项 目Ｂ区西侧约５０ ｍ处， 总规划面积约１４４ ９２１ ㎡， 挤淤爆破围堰长度１０７５ ｍ，里程桩号为ＡＫ０ ＋ ０００ ～ ＡＫ１ ＋ ０７５。围堰结构布置图如图５所示， 设 计要求挤淤爆破后， 围堰堤身落底宽度为１５． ５０ ～ ２８． ５０ ｍ。该工程为挤淤爆破抛石海堤结构， 在围堰 南北两边因距离汇海路大桥、 汇海路三号桥施工位 置较近， 爆炸振动安全是爆破施工控制的主要考虑 因素。根据 爆破安全规程（ＧＢ６７２２２０１４）规范 要求及实际经验权衡， 桥梁安全允许振速按规定的 上限３ ｃｍ／ ｓ选取， 实施时按照２． ５ ｃｍ／ ｓ控制［ １１］。 在不同里程桩号进行挤淤爆破时， 分别在汇海路三 号桥靠近爆源处的桥墩和桥身布设＃１和＃２测点， 在 汇海路大桥靠近爆源处的桥头、 桥墩和桥身布设＃３、 ６１１爆 破 ２０１７年９月 万方数据 ＃４和＃５测点， 测点布置如图６所示。 图５ 围堰平面布置图 Ｆｉｇ． ５ Ｔｈｅ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｆｆｅｒｄａｍ 图６ 测点布置图 Ｆｉｇ． ６ Ｔｈｅ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ２． ２ 测试仪器 爆破测振仪采用是成都中科测控生产的ＴＣ ４８５０型测振仪。该测试系统具有三维振动速度传 感器， 传感器在使用之前已经过工程标定， 可以有效 记录爆破地震波的切向（ＶＸ） 、径向（ＶＹ）和垂向 （ＶＺ） 速度。 ３ 挤淤爆破地震波振动效应研究 ３． １ 挤淤爆破质点运动特性分析 图７是在汇海路大桥的桥头处实测的一次典型 挤淤爆破地震波三向波形， 从三向波形图中可以看 出挤淤爆破产生的三向爆破地震波中沿垂向的振动 幅度最大最大振幅为１． ０９７ ｃｍ／ ｓ，振动频率为 ３０． ３０３ Ｈｚ， 持续时间位于０． ５ ｓ。与垂向爆破地震 波相比， 沿径向和切向产生的爆破地震波幅值较小， 因此在考虑爆破地震波的危害效应时应该首先考虑 的是爆破地震波的垂向振动幅值。 表２是５个测点在不同典型工况条件下获得的 部分爆破振动测试数据。从表中可以看出， 当段装 药量在３０ ～３００ ｋｇ， 与爆心距离为１５０ ～ ９２０ ｍ时， 不同测点处的爆破振动速度范围为０． ０３８ ～ ２． ４０１ ｃｍ／ ｓ， 所有爆破振动数据均在爆破安全规程 范围内。从表中还可以看出， 挤淤爆破产生垂向爆 破振动速度最大， 切向和径向爆破振动速度相对较 小， 因此在有效监测爆破振动数据时要着重对垂向 爆破振动速度进行监测控制。此外， 挤淤爆破产生 的爆破振动频率相对较低而且集中， 考虑到一般建 （ 构） 筑物的自振频率均在１０ Ｈｚ以下［ １２］， 因此对于 低频爆破地震波可以通过改变装药量以及爆心距来 控制低频爆破地震波的产生， 防止其与建（构）筑物 发生共振而放大爆破地震危害效应。 图７ 实测典型挤淤爆破地震波三向波形 Ｆｉｇ． ７ Ｔｙｐｉｃａｌ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｅａｋ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ 根据萨道夫斯基关于爆破振动质点运动速度 （ｃｍ／ ｓ） 随距离的衰减规律计算公式 Ｖ ＝ Ｋ Ｑ１／３ J Ｒ α （１） 式中Ｑ为一次爆破最大段药量，ｋｇ；Ｒ为距爆 源的距离，ｍ；Ｋ、α为经验系数， 与爆破方式和地层 条件有关。 根据大量爆破振动测试数据（ 主要采用装药量、 测量点距爆源距离、 实测的三向振动速度） 可以推算 出挤淤爆破中产生爆破地震波随距离的衰减规律。 基于挤淤爆破过程中５０次具有典型爆破特征 规律的爆破地震波实测数据可以拟合得到爆破地震 波在三方向的速度衰减规律特征 切向速度 ＶＸ＝ ５７． ４８ Ｑ１／３ J Ｒ １． ３７ （２） 径向速度 ＶＹ＝ ９０． １６ Ｑ１／３ J Ｒ １． ４２ （３） 垂向速度 ＶＺ＝ ４１１． ０６ Ｑ１／３ J Ｒ １． ４５ （４） ７１１第３４卷 第３期 钟明寿， 刘 影， 刘健峰， 等 挤淤爆破规律及其振动效应研究 万方数据 利用挤淤爆破施工现场大量爆破振动监测数据 检验公式（２） 、 （３）和（４）发现监测数据与线性拟合 数据吻合性能较好， 说明该线性拟合公式可以有效 地预测挤淤爆破中爆破地震波的衰减规律。 表２ 挤淤爆破振动典型测试结果 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｅａｋ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ 测点 段药量／ ｋｇ 距离／ ｍ 水平径向振速 峰值／（ｃｍｓ -１）主频／ Ｈｚ 水平切向振速 峰值／（ｃｍｓ -１）主频／ Ｈｚ 垂直振速 峰值／（ｃｍｓ -１）主频／ Ｈｚ ＃１ ３０１５００． ３１８３２． ７８７０． ３９９４１． ６６７１． ５３６３７． ０３７ １２０４８５０． １５６４１． ４２９０． １３４２３． ５２９０． ５４６１０． ２５６ ＃２ ３０１４３０． ２７５９． ７０９０． ２１２９． ６６２１． ６５２９． ２１７ ３００５９５０． １４８１９． ８０２０． １２２２． ４５１０． ６３２２１． ５０５ ＃３ ６０９２００． ０３８１１． １１１０． ０２２１０． ６３８０． １５５９． ００９ １２０３０１０． ２８６３４． ４８３０． １６６３６． ３６４１． ０９７３０． ３０３ ＃４ １２０３３００． ３６３４２． ５５３０． ３２６４５． ５５６０． ９５９４１． ２８２ ３００２３００． ６２９２５． ９７４０． ６５２４２． ５５３２． ４０１３３． ３３３ ＃５ ６０７２８０． １１５２８． １６９０． １０９１８． ５１９０． ２１５３６． ３６４ ３００３３３０． ６１５２５． ９７４０． ５８６２５． ９７４１． ４７９２５． ９７４ ３． ２ 挤淤爆破振动频谱特征分析 爆破地震波的传播特性随着传播介质的不同会 发生一定的改变。而在考虑爆破地震波与建（构） 筑物的相互作用时， 除了应该考虑爆破地震波沿介 质的传播过程外， 还应该着重考虑建（构）筑物的自 振频率对外界振动作用的动态响应过程。如果经过 介质的爆破地震波与介质的自振频率相近， 则爆破 地震波振动效应可能由于发生共振而被放大。 图８是根据５０次挤淤爆破测试获得的爆破地 震波的三向频谱特征。从图中总可以看出， 挤淤爆 破中炸药起爆后在不同测点测量获得的爆破地震波 主频分布相对集中，其频率范围大约集中在８ ～ ５０ Ｈｚ范围内。相对普通岩石爆破的振动频率较低， 这说明挤淤爆破产生的爆破地震波经过“淤泥 水介质” 系统后， 高频地震波已经被大部分削弱。 因此， 在挤淤爆破现场附近的桥梁、 公路处测得的爆 破地震波的频谱成分较低。在不同Ｈｚ频段内， 不 同测点获得最大振动速度的范围为０． ０３８ ～ ２． ４０１ ｃｍ／ ｓ， 其振动幅值小于爆破安全振动的安全 限度。考虑到爆区周围建（构）筑物的自振频率一 般在１０ Ｈｚ以下，因此对于爆破地震波的频率在 １０ Ｈｚ以下的爆破地震波， 其对应的主频与建筑物的 自振频率相近， 在爆破施工时， 要着重进行监测， 严 格控制爆破过程的规范性， 可以通过改变装药量或 者爆心距的方式有效避免爆破地震波与结构物发生 共振而产生破坏。 图８ 挤淤爆破地震波频谱分布 Ｆｉｇ． ８ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ４ 结论 为了研究挤淤爆破过程特点以及爆破地震波的 传播规律特性， 结合连云港连云新城示范区填海造 地及基础设施建设项目的挤淤爆破工程实例， 对挤 淤爆破的全过程进行了高速摄影录像和爆破地震波 监测与分析。研究结果旨在为挤淤爆破工程提供有 益参考 （１） 将高速摄影技术应用于挤淤爆破过程的研 究， 再现了爆破过程中“水淤泥围堰”系统运动 过程的规律特征， 有效解释了挤淤爆破过程中预埋 石料与淤泥置换的作用机理。 ８１１爆 破 ２０１７年９月 万方数据 （２） 利用实测的爆破地震波数据修正了与地形 地质条件有关的系数Ｋ和衰减系数α， 获得了适于 挤淤爆破过程中质点振动速度随距离衰减规律的萨 道夫斯基计算公式， 为有效预测类似工程中爆破地 震波的传播规律特征提供了一种方法参考。 （３） 挤淤爆破过程中测得的爆破地震波主振频 率范围在８ ～５０ Ｈｚ之内， 说明淤泥介质对爆破地震 波不同频率成分的传播具有选择性 高频地震波通 过淤泥时产生大幅度的衰减， 低频地震波通过淤泥 后对建（ 构） 筑物造成破坏。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ［１］ ＮＡＧＲＩＮ Ｗ Ａ，ＭＩＴＣＨＥＬＬ Ｃ Ｊ Ｋ． Ｓｏｉｌ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９５６， １２（３） １２５-１３１． ［２］ ＺＨＥＮＧ Ｚｈｅ-ｍｉｎ，ＹＡＮＧ Ｚｈｅｎ-ｓｈｅｎｇ，ＪＩＮ Ｌｉａｏ． Ｕｎｄｅｒｗａ- ｔｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｒｉｎｅ ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｃｈｉ- ｎａ Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９１，５（２） ２１３-２３４． ［３］ 金 鏐， 石 峰．关于爆炸法处理水下淤泥地基的工 艺（Ｉ） ［Ｊ］．中国港湾建设，１９９９（３） １６-２７． ［３］ ＪＩＮ Ｌｉｕ，ＳＨＩ Ｆｅｎｇ． Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｒｅａｔ- ｍｅｎｔ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｍｕｃｋｙ ｓｏｉｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒｓ（Ｉ）［Ｊ］． Ｃｈｉｎａ Ｈａｒｂｏｕｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９９（３） １６-２７．（ｉｎ 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