岩质凸形边坡体爆破质点振动监测与分析.pdf

第 32 卷 第 1 期 2015 年 3 月 爆 破 BLASTING Vol. 32 No. 1  Mar. 2015 doi 10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2015. 01. 011 岩质凸形边坡体爆破质点振动监测与分析 欧阳建华 1， 李雷斌1， 吴 亮2， 蒋 培2， 钟冬望2 （1. 中铁港航局集团 爆破工程公司， 广州 510660； 2. 武汉科技大学 理学院 中铁港航-武汉科技大学爆破技术研究中心， 武汉 430065） 摘 要 针对某凸形岩质边坡爆破开挖工程， 分析了爆破扰动对边坡岩体稳定的影响， 讨论并确定了该岩 质边坡的质点振动速度安全阈值。通过对现场爆破荷载作用下边坡岩体质点振动的跟踪监测数据， 得到了 该凸形坡体的质点振动衰减规律。讨论了边坡形状对质点振动放大效应的影响程度， 并给出了该类边坡岩 体测点安装装置的基本措施。数据回归表明 该凸形边坡体的爆破质点振动速度随高程的增加， 存在高程放 大效应， 相比较非凸形边坡岩体而言， 凸形边坡工程的高程放大效应更为显著。 关键词 边坡工程；爆破振动；放大效应 中图分类号 TD235. 3 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X （2015） 01 -0054 -03 Monitoring and Analysis of Particle Vibration of Convex Rock Slope under Blasting Loading OU-YANG Jian-hua1， LI Lei-bin1， WU Liang2， JIANG Pei2， ZHONG Dong-wang2 （1. China Railway Port and Channel Blasting Projects Engineering Co Ltd， Guangzhou 510660， China； 2. Research Center of Blasting Technology， CRPCE-WUST， College of Science， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430065， China） Abstract In view of the rock slope blasting excavation， the slope mass stability was analyzed under blasting loading， and the particle vibration velocity threshold of the convex rock slope was determined. The particle vibration of the convex slope attenuation law was obtained through monitoring data on site， and the degree of amplification of the particle vibration about the shape of slope was also discussed. The data regression show that the particle vibration velocity of the convex slope blasting was increasing with the altitude， which proved the existence of altitude amplifica- tion effect. Compared with other shape rock slope mass， the altitude amplification effect of convex slope engineering was more obvious. Key words slope engineering；blasting vibration；amplification effect 收稿日期 2014 -12 -04 作者简介 欧阳建华 （1972 - ） ， 男， 高级工程师， 从事土石方爆破施 工与管理工作，（E-mail） oyjh289163. com。 基金项目 国家自然科学基金 （No 51004079 51174147） ； 湖北省自 然科学基金 （No 2014CFB822） 1 工程概况 某扩建项目位于剥蚀低山丘陵地貌区， 隧道轴 线穿越一低山， 顶部最高处海拔 127. 43 m， 地形坡 度一般为 20 30。山顶植被茂盛， 局部有强风化 基岩裸露， 植被及覆盖物少。山体岩性为晶屑玻屑 熔结凝灰岩， 岩性较单一， 岩体完整、 坚硬， 风化程度 较低， 表层分布有少量残坡积层， 厚度一般在 0. 5 3. 0 m 左右。待开挖边坡与隧道的平面布置见图 1， 边坡开挖过程中爆破荷载必然对逐渐形成的人工高 陡边坡结构岩体产生不利影响。近年来， 国内外对 爆破荷载作用下的岩质边坡进行了研究 ［1-9］， 边坡 开挖对岩质凸形边坡体的影响研究还比较少， 特别 是对这类凸形边坡体的质点振动监测与平直边坡的 对比研究。因此， 有必要结合工程实际， 对爆破荷载 作用下凸形边坡体质点振动进行跟踪监测， 对其衰 减规律进行分析， 及时反馈信息， 优化爆破参数， 为 工程的顺利进行提供安全保障。 图 1 工程平面布置图 Fig. 1 Layout of engineering arrangement 2 爆破参数 台阶爆破参数 垂直炮孔， 孔径 115 mm， 深孔孔 深 14. 3 16. 9 m， 孔距 6 m， 排距 4. 0 m， 深孔堵塞 长度 5. 0 m， 90 乳化炸药， 单孔装药量 80 108 kg， 最大单响药量 366 kg， 总药量约 3. 2 t。炮孔网路布 置示意图见图 2。 3 监测方案 3. 1 采用仪器 项目采用中国科学院成都中科测控有限公司生 产制造的 TC-4850 爆破测振仪进行了监测， 采集精 度为 0. 01 cm/ s。 3. 2 仪器安装 为保证采集数据的真实性， 考虑边坡岩体爆破松 动对质点振动的影响， 在布点位置清除表面松石， 用混 凝土砂浆抹平， 水平楔入10 cm X10 cm X1.5 cm 钢板， 钢板上留有螺纹孔， 布置前拧上螺丝， 见图 3。通过螺 丝把传感器固定在钢板上， 方便仪器的安装与拆卸。 图 2 炮孔网路布置示意图 Fig. 2 Sketch map of holes network 图 3 传感器安装点 Fig. 3 Sensor mounting point 3. 3 测点布置 根据爆源与需保护的边坡岩体间的相对位置关 系， 考虑地震波的传播路径与岩体的保护部位， 测点 布置方案见图 4。 图 4 测点布置示意图 （单位 m） Fig. 4 Arrangement of survey points （unit m） 55第 32 卷 第 1 期 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 3. 4 控制标准 工程实践表明， 建 （构） 筑物因爆破震动而造成 的破坏与质点峰值震动速度具有良好的相关性， 因 此国内外普遍以质点峰值震动速度作为爆破震动控 制的判据。目前， 爆破振动作用下岩石边坡质点振 动速度的安全阈值研究依然是国内外许多专家学者 的研究热点。例如由国内矿冶研究院建议的坡脚允 许振动速度见表 1。湖北清江隔河岩水电站工程边 坡安全振动速度为 Ⅰ类边坡 （右岸及厂房进出口 边坡） ， v 22 cm/ s； Ⅱ类边坡 （左、 右岸及升船机边 坡） ， v 28 cm/ s； Ⅲ类边坡 （船闸引航道边坡） ， v 0 表示衰减， β 0 表示放大。 坡体爆破振动测试结果见表 2。根据实测数据 回归分析， 得到水平切向与垂直向的质点振动回归 衰减公式， 如下。 表 2 爆破振动测试结果 Table 2 Monitored results of blasting vibration 序号药量/ kg高差/ m水平距离/ m Vx峰值振速/ （cms -1） Vy峰值振速/ （cms -1） Vz峰值振速/ （cms -1） 13762213. 447. 587. 4010. 87 23763527. 506. 84-6. 73 33764841. 517. 204. 839. 71 43664489. 003. 313. 335. 21 536657104. 006. 402. 034. 59 636670119. 003. 72-3. 66 74913579. 009. 1411. 028. 96 84914893. 005. 54-5. 48 949161108. 005. 684. 024. 54 水平切向 v 40. 27 Q1/3 r 1. 37 H r -1. 76 ，（R 0. 62） 垂直向 v 30. 42 Q1/3 r 0. 78 H r -0. 47 ，（R 0. 73） 回归结果显示， 水平切向与垂直向的高程影响 因子均小于零， 表明该凸形边坡体的爆破质点振动 速度随高程的增加， 存在高程放大效应， 相比较非凸 形边坡岩体而言， 凸形边坡工程的高程放大效应更 为显著， 因此， 对于凸形边坡的爆破开挖产生的有害 效应要引起足够的警惕。 （下转第 60 页） 65爆 破 2015 年 3 月 Chinese） ［6］ 佟明山. 露天采石场中深孔爆破方案优化设计 ［J］ . 矿 业研究与开发， 2012 （4） 102-104. ［6］ TONG Ming-shan. 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