对应用爆破振动计算公式的几点讨论.pdf

第2 6 卷第4 期 2 0 0 9 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 6N o ．4 D e c ．2 0 0 9 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 0 9 ．0 4 ．0 2 1 对应用爆破振动计算公式的几点讨论 顾毅成 中国铁道科学研究院，北京1 0 0 0 8 1 摘要对爆破安全规程 G B6 7 2 2 2 0 0 3 中计算爆破振动速度公式的适用范围、毫秒延时爆破的计 算药量及表达方式进行了讨论，提出在应用爆破振动计算公式时的注意事项，建议在爆破工程中更要重视爆 破振动监测。 关键词 爆破振动；毫秒延时爆破； 爆破安全规程 中图分类号T D 2 3 5 ．1文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 0 9 0 4 0 0 7 8 0 3 D i s c u s s i o no nt h eU t i l i z a t i o no fB l a s t i n gV i b r a t i o nF o r m u l a G UY i c h e n g C h i n aA c a d e m yo fR a i l w a yS c i e n c e s ，B e i j i n g10 0 0 81 ，C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e rd i s c u s s e dt h eu t i l i z a t i o nr a n g eo fb l a s t i n gv i b r a t i o nv e l o c i t yf o r m u l aa n dt h ee x p r e s s i o no f c o u n t i n gc h a r g ea m o u n to fm i l l i s e c o n dd e l a yb l a s t i n gi nt h e “S a f e t yR e g u l a t i o nf o rB l a s t i n g G B6 7 2 2 2 0 0 3 ”．I t a l s op r o p o u n d st h ea t t e n t i o nt ot h ef o r m u l au t i l i z a t i o na n da d v i e e st op a ym o i ea t t e n t i o nt om o n i t o r i n gt h ev i b r a t i o ni n t h eb l a s t i n gp 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 ；m i l l i s e c o n dd e l a yb l a s t i n g ；s a f e t yr e s u l a t i o n sf o rb l a s t i n g 0 引言 爆破地震对邻近建 构 筑物的安全影响，已成 为爆破工程项目的敏感问题。按照爆破安全规程计 算爆破时产生的地面质点峰值振动速度对邻近建 构 筑物进行安全校核，已成为爆破设计、安全评估 的重要内容，但在爆破振动计算公式的应用上，存在 一些误区，影响安全校核的可靠性，应该引起重视。 1 爆破振动计算公式有一定的适用范围 根据爆破安全规程 G B6 7 2 2 _ 2 0 0 3 J ，可 以按下式计算爆破时产生的地面质点峰值振动速度 V K f 迈1 8 1 收稿日期2 0 0 9 0 9 0 7 作者简介顾毅成 1 9 4 3 一 ，男，研究员，E - m a i l g u y i c h e n g s i n a ． c o m o 式中，K 、O t 是与爆破点至计算保护对象间的地形、地 质条件有关的系数和衰减指数，是根据大量观测数 据统计提出的经验系数。一般来讲，观测点的布置 有一定的范围，一些实测资料也明确标明数据采集 的范围及置信率，因此，爆破振动计算公式是有一定 ，3 ／- - A - 、4 适用范围的，例如，一般，P f 华l 的范围在0 ．0 1 、压， 一O ．2 0 ，超出这个范围，经验数据就缺少依据。 再者，从爆破理论我们可知，爆破地震波从离爆 源近区向远区传播，经历着非弹性介质状态、非线性 弹性形变及弹性形变几个区域，其衰减指数a 也是 不同的。一般，在离爆源近区高，a 接近3 ，而在继 续传播过程中，O t 逐步衰减为接近1 。当然衰减指 数O t 值还与药包大小、结构、传播区域地质条件等 多种因素有关【2 1 。 在应用爆破振动计算公式时，如不考虑公式的 万方数据 第2 6 卷第4 期顾毅成对应用爆破振动计算公式的几点讨论 7 9 适用范围，如离爆源近区，也按此公式计算，计算结 果用于安全设计或安全评估，显然是不可靠的。 2 毫秒延时爆破按最大一段药量计算 爆破振动偏于不安全 目前，毫秒延时爆破已得到广泛应用，但尚无一 个统一的精确的公式来计算毫秒延时爆破的地震效 应。爆破安全规程在爆破振动计算公式中规定炸 药量Q ，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药 量。延时爆破分为秒延时爆破和毫秒延时爆破。在 一般工程爆破设计中，毫秒延时爆破的段时间间隔 一般为2 5 1 0 0m s ，如采用孔间毫秒延时爆破，间 隔时间可能还要小一些。众所周知，相邻段爆破产 生的地振动波形将叠加，其合成振动的最大幅值，有 可能比独立一段爆破时的最大幅值小，也有可能更 大。因此，在毫秒延时爆破应用爆破振动计算公式 时，按最大一段药量计算爆破振动偏于不安全。 关于这一点，已有不少爆破工作者注意到p 圳， 我与杨年华在2 0 0 4 年撰写的对毫秒延时爆破地震 公式的讨论与分析一文对此专门进行了讨论NJ 。 我们认为，当毫秒延时爆破的分段间隔时间较 小时，各段爆破的地震波会产生叠加，在振动信号叠 加的情况下，对幅值而言，最不利的情况为叠加段的 幅值同相叠加，这就涉及到叠加情况下等效药量的 计算问题。 根据大量测振资料的研究分析与工程实践结果 发现，对浅孔小规模毫秒延时爆破，各段爆破振动波 持续时间短，若段间隔时间△t 大于3 0 鹏，相邻段爆 破振动波发生叠加机率很小，采用公式 1 作为预 报保护对象所在地质点振动速度是可行的。 对于深孔爆破或硐室爆破，由于单段爆破药量 较大，单段爆破振动持续时间较长，通常每段主振动 持续时间达5 0 1 0 0m s ，且有随与爆源距离增大振 动持续时间加长的特点。这情况下如果毫秒延时爆 破分段间隔时间在5 0m s 左右，相邻段爆破振动波 发生叠加的机会很大。这种情况下若按照最大一段 炸药量Q ，用公式 1 计算安全允许距离，其结果有 可能较实际值偏小。如果我们考虑到爆破工程中多 种因素条件的复杂性以及爆破振动实际数据的离散 性，作为爆破安全规程，仅考虑最大一段药量，而忽 视相邻段药包爆破时对振动的“增幅”可能，显然是 存在欠缺的，并有安全风险。 由于导爆管雷管及电子雷管的起爆时间精细控 制技术已有可能实现，笔者建议，浅孔小规模爆破时 段间隔时间出大于3 0m s ，深孔或硐室爆破时段间 隔时间乱大于1 0 0I l l s ，可不考虑地震波叠加；△￡小 于1 0 0m s 且距离8 0m 以外，爆破地震波会产生叠 加，需要按等效药量来计算安全距离。考虑到毫秒 延时爆破地震效应的复杂性以及数据的离散性，在 对毫秒延时爆破地震效应进行安全设计或评估时， 建议按时差1 0 0 2 0 0I l l s 内爆破药量总和的最大 值，即Q 一 ∑ Q 。，作为公式 1 中的计算 血 1 0 0 2 0 0 m ‘ 药量值，来计算预报保护对象所在地质点振动速度。 评估点距离爆源越远，计算等效爆破药量总和的时 间段越长。因为爆破地震波随传播距离增加，振动 持续时间变长，振动频率降低，主振段内各振动峰值 差异减小。 3 爆破安全规程有关爆破振动安全条 款的表达方式不严谨 爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - 2 0 0 3 第6 ．2 ．3 款 规定爆破振动安全允许距离，可按下式计算 R 菩 ．Q _ I 2 式中，R 为爆破振动安全允许距离，m ；V 为保护对象 所在地质点振动安全允许速度，c m ／s ；K 、O t 为与爆 破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系 数和衰减指数。 “爆破振动安全允许距离”的表达方式是不严 谨的，由于不同建 构 筑物的爆破振动安全允许标 准不同，对不同的建 构 筑物，显然有各自不同的 安全允许距离。因此，不如计算保护对象所在地质 点振动安全允许速度，按照保护对象的爆破振动安 全允许标准加以判别更严谨。 4建议 1 通过公式 1 计算爆破时产生的地面质点峰 值振动速度，在选取系数K 值和衰减指数a 值时， 应注意其适用范围；在毫秒延时爆破按最大一段药 量计算爆破振动时，应考虑药包间隔时间较小时振 幅叠加的可能性，尽可能使计算成果接近实际。 2 鉴于爆破地震效应的影响因素很多及其过 程的复杂性，对深孔和隧道爆破等重复性爆破作业， 万方数据 8 0 爆破 2 0 0 9 年1 2 月 上接第2 8 页 度越大，落石抛掷速度越小，岩石密度越小，落石抛 掷速度越大，这与计算结果比较吻合。从不同地质 条件下各点落石抛掷速度分布来看，三者具有的共 性是爆破中区的落石抛掷速度小于爆破远区和爆破 近区的落石抛掷速度，这表明不同地质条件下爆炸 落石的速度分布规律是类似的。 2 结论 研究不同地质条件下落石速度对于爆炸落石防 护意义重大。通过对3 种性质岩石边坡在爆炸作用 下的数值模拟，研究了不同地质条件对爆炸落石速 度的影响。模拟结果表明 1 不同地质条件下形成的爆炸落石速度变化 过程是一致的，均经历从静止、加速到平稳运动的过 程，但速度波动范围差别较大； 2 地质条件对爆炸落石抛掷速度的影响较大， 不同的地质条件下形成的爆炸落石抛掷速度存在明 显的不同； 3 在破坏区范围内，不同地质条件下形成的爆 炸落石速度具有相似的速度分布规律。 当然，研究只是选取了3 类单一性质的岩石边 坡，事实上大部分岩石边坡是由多种性质的岩石构 成的，如何考虑这部分岩石边坡爆炸落石速度分布 需要进一步研究。同时，由于岩石构成的复杂性，同 一类岩石在不同的条件下具有不同的地质参数，如 何考虑岩石的某一个参数对落石速度的影响值得深 人关注。 参考文献 [ 1 ]张路青，杨志法，许兵．滚石与滚石灾害[ J ] ．工程地 质学报，2 0 0 4 ，1 2 3 2 2 5 - 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