茅台酒厂酒坛爆破振动安全阈值试验研究.pdf

第3 3 卷第4 期 2 0 1 6 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．3 3N o ．4 D e e ．2 0 1 6 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 1 6 ．0 4 ．0 2 8 茅台酒厂酒坛爆破振动安全阈值试验研究米 余红兵，李杰，赵明生，陶铁军，刘强，周建敏 贵州新联爆破工程集团有限公司，贵阳5 5 0 0 0 2 摘要为了探究茅台酒厂陈旧酒坛在邻近三栋高楼爆破拆除过程中的振动安全允许判据而进行现场试 验，利用T C - 4 8 5 0 N 测振仪对试验模拟的高楼触地振动和台阶爆破振动分别进行监测。首先通过挖掘机炮 头在不同高度下冲击地面模拟高耸建筑物倒塌触地不同振动速度，确定了酒坛在模拟最大3 9 ．2 7c m ／s 4 1 ．6 7n z 振动作用下安全无损，通过台阶爆破振动测试得到酒坛在1 0 ．1 8c m ／s 3 4 ．4 8H z 爆破振动作用 下没有产生破坏，然后理论验算了酒坛位置处三栋高楼触地振动和爆破振动速度均小于酒坛试验安全允许 判据。结果表明所提出的酒坛爆破振动安全阈值的确定方法能够较好的考虑工程风险，理论验算和爆破效 果表明其方法是可靠有效的，可供类似工程中确定安全阈值参考研究。 关键词爆破振动；安全阈值；工程试验；酒坛 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 6 0 4 0 1 4 6 0 5 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nW i n eJ a r sS a f e t yT h r e s h o l do f B l a s t i n gV i b r a t i o ni nM o u t a iD i s t i l l e r y Y U 胁愕一b i n g ，L IJ i e ，Z H A OM i n g - s h e n g ，T A OT i e - j u n ，L I UQ i a n g ，Z H O UJ i a n m i n G u i z h o uX i n l i a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gG r o u pC oL t d ．G u i y a n g5 5 0 0 0 2 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt oe x p l o r et h eb l a s t i n gv i b r a t i o ns a f e t yc r i t e r i o no fo l dM o u t a id i s t i l l e r yj a r si nt h ep r o c e s so f d e m o l i t i o no ft h r e en e a rh i g h - r i s eb u i l d i n g s ，t h ef i e l dt e s tw a st a k e nt om o n i t o rt h ev i b r a t i o na n dt h eb l a s t i n gt e s tw e r e s i m u l a t e dh i g h r i s eg r o u n dm o n i t o r i n gb yT C 一4 8 5 0 Nv i b r o m e t e r ．F i r s to fa l l ，t h ed i f f e r e n tt o u c h d o w nv i b r a t i o nv e l o c i - t yp r o d u c e db yt h eh i g hb u i l d i n gw a ss i m u l a t e db yt h ee x c a v a t o rg u nh e a ds h o c kt h eg r o u n df r o md i f f e r e n th e i g h t ， w h i c hp r o v e st h ej a r sw a ss a f eu n d e rt h em a x i m u mv i b r a t i o n3 9 ．2 7c m ／s 4 1 ．6 7H z ，a n dw i t h o u td a m a g eu n d e r b l a s t i n gv i b r a t i o n1 0 ．1 8c m ／s 3 4 ．4 8H z t h r o u g hb e n c hb l a s t i n gv i b r a t i o nt e s t ．T h e nt h et o u c h d o w nv i b r a t i o na n d b l a s t i n gv i b r a t i o nb yd e m o l i s h i n gt h r e eh i g h - r i s ej a r sa r el o w e rt h es a f e t yt e s tc r i t e r i o no fj a r s ．T h er e s u l t ss h o wt h a t m e t h o do fd e t e r m i n i n gt h es a f e t yt h r e s h o l do fb l a s t i n gv i b r a t i o no fj a r sp r o p o s e dt oc o n s i d e r st h er i s k so ft h ep r o j e c t b e t t e r ，t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o na n db l a s t i n gr e s u h ss h o wt h a tt h em e t h o di sr e l i a b l ea n de f f e c t i v e ，r e f e r e n c ef o rd e t e r m i n i n gs a f e t yt h r e s h o l di ns i m i l a rp r o j e c t s ． K e yw o r d s b l a s t i n gv i b r a t i o n ；s a f e t yt h r e s h o l d ；e n g i n e e r i n gt e s t ；w i n ej a r s 拆除爆破中，爆破振动和建构筑物倒塌过程产 收稿日期2 0 1 6 0 8 0 3 作者简介余红兵 1 9 9 1 一 ，男，湖南常德人，工程师、硕士，主要从 事爆破技术方面的研究， E - m a i l 6 0 2 5 7 4 7 1 6 q q ．c o m 。 通讯作者李杰 1 9 8 9 一 ，男，四川资阳人，工程师、硕士，主要从 事爆破技术方面的研究， E - m a i l 5 4 2 0 4 2 2 2 3 q q ．c o n 。 基金项目黔科合重大专项[ 2 0 1 5 ] 6 0 0 3 ；黔科合高G 字[ 2 0 1 5 ] 4 0 0 4 ； 贵州省工业和信息发展专项基金 2 0 1 5 0 3 0 生的触地振动效应是影响邻近被保护结构的重要因 素。鉴于爆破安全规程对保护结构的受振阈值不全 面引，保护对象的抗振指标太模糊，目前施工过程 中主要通过工程经验和数值仿真计算的方式来确定 合理的振动安全阈值H 引，对相似工程中的安全施工 指导意义不大，而且主要为露天台阶爆破。因此，必 须进行合理的工程试验对拆除爆破过程中重点保护 万方数据 第3 3 卷第4 期余红兵，李杰，赵明生，等茅台酒厂酒坛爆破振动安全阈值试验研究 1 4 7 结构进行抗振性能分析，提出合理的爆破振动安全 阈值，并确定爆破最大段药量的控制，指导爆破设计 和施工，降低爆破拆除过程中产生的次生灾害。 1 工程概况 贵州茅台酒股份有限公司拟把原茅台酒厂4 0 、 4 1 、4 2 三栋高层建筑物爆破拆除，西南侧约6 0m 为茅台酒厂酒库，酒库内存放的是茅台酒厂的上千 坛土陶灌装的茅台年份原浆，为茅台酒厂的重要资 产，且部分酒坛因年代久远已有裂纹，产生自然渗 漏，因此本次工程的重点防护和保护对象为茅台酒 厂酒窖，对于爆破振动及塌落体触地振动的减振防 护设计是本工程的重点。根据爆破安全规程，没有 对土陶罐给出合理的振动安全判据，因此，在爆破拆 除过程中对茅台酒厂酒窖内的酒坛进行振动安全阈 值的确定，保证施工安全。见图1 、图2 。 图1 茅台酒厂酒窖图 F i g ．1 M o u t a iw i n e r yc e l l a rm a p 图2 爆区周围环境示意图 单位i n F i g ．2 T h es u r r o u n d i n go fb l a s t i n ga r e a u n i t m 2 安全阈值试验研究 2 ．1 酒坛触地振动安全阈值确定试验 茅台环境整治2 号地块4 0 、4 1 撑、4 2 高层建筑 物爆破拆除过程中，为了确保茅台酒窖内酒坛的安 全，需对满载的酒坛进行抗振安全阀值、狈0 定，以便爆 破过程中振动控制。 采用机械冲击器对水泥地板的撞击振动作为可 控震源，模拟预拆除楼房倒塌触地振动传播至酒库 处震源，为了仿真酒库高层储存室对振动的放大作 用，在酒坛底部贴地面平铺两张5m m 厚的钢板，钢 板搁置地面上，以增大振动强度。4 个酒坛排成两 排，每相邻两个酒坛间隔5c m 宽，仿照茅台酒库中 酒坛实际摆放方式。在钢板上面邻近酒坛底部布设 测振探头一个，获取酒坛测振数据。具体布设如图 3 所示。 选取4 2 楼旁边停用停车场地作为试验水泥场 地，水泥场地上平铺两张叠起的5m m 厚钢 3i n 1 ．2I n 5m m ，将4 个5 0 年代待测酒坛 满载自来 水 间隔5e m 排成两排搁置在钢板一端；在钢板上 面邻近酒坛底部布设测振探头一个；挖机高举斗铲 撞击搁置酒坛的钢板作为震源，震源大小由斗铲举 每次举起高度控制，震源由弱到强逐渐增加；激发震 源，斗铲由低到高逐次撞击钢板，测振仪器获取酒坛 万方数据 爆破2 0 1 6 年1 2 月 振动数据，直到酒坛破裂或挖机斗铲撞击钢板加载达到极限值为止。 a 振动测试示意图 a S c h e m a t i cd i a g r a m o fv i b r a t i o nt e s t 图3 触地振动试验模拟 F i g ．3 S i m u l a t i o no fg r o u n dv i b r a t i o nt e s t 本次试验共记录斗铲举高由低到高8 次记录， 即代表了由弱到强不同的震源。直到斗铲撞击钢板 加载到极限强度，酒坛都未破损，斗铲位于最大位置 时，试验最大质点峰值为3 9 ．2 7c m ／s ，主频为 4 1 ．6 7H z ，因此，由试验结果可知，茅台酒窖5 0 年代 酒坛在满载情况下，可承受峰值振动荷载以质点峰 值振速计量为3 9 ．2 7c m ／s 。 2 ．2 酒坛爆破振动安全阈值确定试验 茅台环境整治2 号地块4 0 、4 1 、4 2 高层建筑 物爆破拆除过程中，为了确保茅台酒窖内酒坛的安 a 1 4 酒坛和测振仪布置 a 1 - 4 J a r sa n dl a y o u to f t h ev i b r a t i o n b 现场试验过程 b F i e l dt e s tp r o c e d u r e 全，需对满载的酒坛进行抗振安全阀值测定，以便爆 破过程中振动控制。 选取仁怀新收费站场平土石方开挖岩土爆破工 程现场作为实验场地，以某次岩土爆破产生的振动 模拟酒坛爆破振动震源，通过爆心距对震源进行控 制，距震源由近及远，振动由强到弱。酒坛搁置在基 岩上面，每组酒坛附近布设测振探头一个，探头用石 膏粘接在基岩上面，相邻两个酒坛间隔5e m ，仿照 茅台酒窖中酒坛实际摆放方式，酒坛内满载自来水。 具体布设如图4 所示。 b 5 - 6 酒坛和测振仪布置 b 5 - 6 J a r sa n dl a y o u to ft h ev i b r a t i o n 图4 现场试验图片 F i g ．4 F i e l dt e s ti m a g e s 根据经验值，爆区后方振动最大，因此距离爆区 后方边界1 2 ．2m 、3 1 ．3 m 、4 0 ．3m 依次布设一个测 点。起爆后获取酒坛测振数据，根据距离震源不同 距离测点坛子破损与否及其对应所获测振数据如表 1 所示，近似确定酒坛触地振动安全阀值。 表1 不同测点位置处的质点峰值速度 T a b l e1P a r t i c l ep e a kv e l o c i t ya t d i f f e r e n tm e a s u r i n gp o i n t s 本次试验共获取三组数据，三组试验酒坛都未 破损，最大一组质点峰值振动速度为1 0 ．1 8c m ／s ，因 此，由试验结果可知，茅台酒窖5 0 年代酒坛在满载 情况下，可承受峰值振动荷载以质点峰值振速计量 为1 0 ．1 8c m ／s 。 3 对茅台酒库的爆破振动验算 爆破总体方案为单向双折叠定向倒塌，即楼房 定向向南倒塌，采用多层折叠爆破缩短倒塌长度，采 用微差爆破，控制单响药量，减少有害效应，并对重 点保护物采取专项防护措施。每楼采用两个爆破切 口。主切口选在3 6 层，共4 层，采用三角形切E l ， 万方数据 第3 3 卷第4 期余红兵，李杰，赵明生，等茅台酒厂酒坛爆破振动安全阈值试验研究 1 4 9 预留最后排丁一S 轴1 ．5m 范围内墙和柱，形成足够 的铰链支撑。4 0 、4 1 楼折叠切口选在1 2 1 3 层， 共两层，采用三角形切口，预留最后排r ～S 轴；4 2 楼折叠切口选取在1 2 ～1 4 层，共三层采用三角形切 阁楼铰链 1 6 楼铰链 口，预留最后排r 一．s 轴。另外4 0 、4 1 楼在9 、1 6 层内墙布置两排炮孔，形成铰链，4 2 楼在9 、1 6 、1 7 层布设铰链，以控制倒塌长度和使大楼充分解体，降 低触地振动。见图5 。 1 2 - 1 3 楼栽 、 9 楼铰链 倒塌方向 3 - 6 楼主切口 阁楼铰链 1 6 1 7 楼铰链 1 2 1 4 楼切口 9 楼铰链 3 - 6 楼主切口 图5 爆破切口布置图 F i g ．5L a y o u to fb l a s tc u t s 3 ．1 三栋楼触地振动验算 在城市密集区域，高大楼房爆破拆除触地产生 的地振危害甚至会超过爆破切口产生的振动，因此 需要作专门的验算。在方案设计中，采用微差爆破 把每栋楼房坍塌拆分为3 个部分依次垮塌，尽量使 楼房垮塌触地振动降低到最小。倒塌触地冲量引起 的地振波，按经验公式V 0 ．0 2 [ 广3 ／R ] “6 7 验算。 式中y 为触地质点振动速度；，为触地冲量，， M 2 9 H Ⅳ2 ；M 为单元块质量，整栋楼质量为2 70 0 0t ， 通过爆破切口划分将整楼分成三部分依次触地，塌 落的最大单元块质量按照9 0 0 0t 计算；g 为重力加 速度，9 ．8m ／s2 ；日为重心落差高度，取几何中心为 2 7m ；R 为触地点到最近保护建筑的距离，R 6 0I n 。 计算得V 0 ．1 0 5c m ／s ，小于机械模拟振动试验所 得安全阈值数据3 9 ．2 7 3 1c m ／s ，满足茅台酒厂酒窖 的安全要求。 3 ．2 爆破振动安全验算 根据萨道夫斯基公式秽 K ，K y Q 佃 “对茅台 酒库的爆破振动进行计算验算。本工程中，爆破点 距离最近的4 0 楼茅台酒窖有6 0I n ，根据爆区环境， 取K 1 5 0 ，a 1 ．8 ，最大单响药量为1 0 4 1 ．3b ，本 工程所有的爆破切口都位于地面以上处于临空状 态，取K I 0 ．2 ，即V 0 ．2 1 5 0 1 0 4 1 ．3 1 ／3 ／6 0 1 ．8 1 ．2 2e m ／s ，没有超过茅台酒厂酒窖库房建筑 结构2 ．0c m ／s 及酒坛爆破振动可承受爆破振动峰 值荷载以质点峰值振速计量为1 0 ．1 7c m ／s 安全阀 4 2 值，满足爆破安全规程要求，因此爆破振动不会对酒 库造成危害，但为了确保酒窖的绝对安全，仍需进行 减振设防。 4 结论 通过现场工程试验获得了茅台酒厂酒坛在高耸 建筑物拆除过程中爆破振动和建筑物触地振动在安 全无损状态下的最大振动速度分别为1 0 ．1 8c m ／s 、 3 9 ．2 7c m ／s ，并以此作为酒坛的振动安全阈值，在爆 破设计振动理论计算的验证下，保证了酒坛在施工 过程中的安全稳定。爆破拆除过程中，酒库内酒坛 在爆破振动和建筑物倒塌时触地振动作用下安全无 损，确定了茅台酒厂酒坛振动受损阈值研究方法的 可靠性，对相似工程中其他受保护建 构 筑物的安 全阈值确定具有指导意义。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 张紫剑，赵昌龙，张黎明，等．埋地管道爆破振动安全 允许判据试验探究[ J ] ．爆破，2 0 1 6 ，3 3 2 1 2 1 6 ． [ 1 ] Z H A N GZ i - 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7 3 ． i nC h i n e s e 周玉纯，吴立，袁青，等．基于粗糙集模糊神经网 络的爆破振动预测[ J ] ．爆破，2 0 1 6 ，3 3 3 1 2 7 ．1 3 1 ． Z H O UY u ，W UL i ，Y U A NQ i n g ，e ta 1 ．B l a s t i n gv i b r a t i o n p r e d i c t i o nb a s e do nr o u g hs e t f u z z yn e u r a ln e t w o r km e t h o d [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 6 ，3 3 3 1 2 7 1 3 1 ． i nC h i n e s e 戴思南，吴新霞，李广平．结构尺寸与龄期对混凝土爆 破振动响应的影响[ J ] ．爆破，2 0 1 5 ，3 2 I 1 3 1 ．1 3 4 ， 1 5 0 ． [ 6 ] D A IS i n a n ，w uX i n x i a ，L IG u a n g p i n g ．E f f e c t so fd i - m e n s i o n sa n da g eo n c o n c r e t er e s p o n s et ob l a s t i n gv i b r a t i o n [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 5 ，3 2 1 1 3 1 1 3 4 ，1 5 0 ． i nC h i n e s e [ 7 ] 管志强，张中雷，叶继红，等．复杂环境钻孔爆破振动 的安全阈值及预估控制[ J ] ．工程爆破，2 0 1 4 ，2 0 5 1 3 ．1 7 ． [ 7 ] G U A NZ h i q i a n g ，Z H A N GZ h o n g l e i ，Y EJ i - h o n g ，e ta 1 ． E s t i m a t ec o n t r o l l i n ga n ds a f e t yt h r e s h o l do fb l a s t i n gv i b r a t i o no fd r i l l i n gb l a s t i n gi nc o m p l i c a t e ds u r r o u n d i n g s [ J ] ． E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 1 4 ，2 0 5 1 3 1 7 ． i nC h i n e s e [ 8 ] 欧阳建华，李雷斌，吴亮，等．岩质凸形边坡体爆破 质点振动监测与分析[ J ] ．爆破，2 0 1 5 ，3 2 1 5 4 - 5 6 ， 6 0 ． [ 8 ] O U Y A N GJ i a n h u a ，L IL e i b i n ，w uH a n g ，e ta 1 ．M o n i t o - r i n ga n da n a l y s i so fp a r t i c l ev i b r a t i o no fc o n v e xr o c ks l o p e u n d e rb l a s t i n gl o a d i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 5 ，3 2 1 5 4 - 5 6 ， 6 0 ． i nC h i n e s e 科技论文写作小知识摘要 摘要是以提供文献内容梗概为目的，不加评论和补充解释，简明、确切地记述文献重要内容的短文。摘 要应具有独立性和自明性，并且拥有与文献同等量的主要信息，即不阅读全文，就能获得必要的信息。一篇 完整的论文都要求写随文摘要，按摘要的不同功能来划分，大致有如下3 种类型 1 报道性摘要 报道性摘要是指明一次文献的主题范围及内容梗概的简明摘要，相当于简介。报道性摘要一般用来反 映科技论文的目的、方法及主要结果与结论，在有限的字数内向读者提供尽可能多的定性或定量的信息，充 分反映该研究的创新之处。科技论文如果没有创新内容，如果没有经得起检验的与众不同的方法或结论，是 不会引起读者的阅读兴趣的，所以建议学术性期刊 或论文集 多选用报道性摘要，用比其他类摘要字数稍 多的篇幅，向读者介绍论文的主要内容，以“摘录要点”的形式报道出作者的主要研究成果和比较完整的定 量及定性的信息，篇幅以3 0 0 字左右为宜。 2 指示性摘要 指示性摘要是指明一次文献的论题及取得的成果的性质和水平的摘要，其目的是使读者对该研究的主 要内容 即作者做了什么工作 有一个轮廓性的了解。创新内容较少的论文，其摘要可写成指示性摘要．一 般适用于学术性期刊的简报、问题讨论等栏目以及技术性期刊等只概括地介绍论文的论题，使读者对论文的 主要内容有大致的了解，篇幅以1 0 0 字左右为宜。 3 报道．指示性摘要 报道一指示性摘要是以报道性摘要的形式表述论文中价值最高的那部分内容，其余部分则以指示性摘 要形式表达，篇幅以1 0 0 2 0 0 字为宜。 论文发表的最终目的是要被人利用，如果摘要写得不好，在当今信息激增的时代论文进入文摘、杂 志、检索数据库后，被人阅读、引用的机会就会少得多，甚至丧失，一篇论文价值很高，创新内容很多，若写 成指示性摘要，也可能会失去较多的读者。所以一般地说，向学术性期刊投稿，应选用报道性摘要形式， 只有创新内容较少的论文，其摘要可写成报道一指示性或指示性摘要。 ]J]J]J 1 j 1 J 1 J b H H 口 瞪 嘶 万方数据