爆破振动频率对振动效应影响的试验研究.pdf

第2 0 卷第3 期 爆破Vo【2N。3 2 0 】3 年9 月 B L A S T I N GS e p2 0 0 3 文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 3 0 3 0 0 7 9 0 3 爆破振动频率对振动效应影响的试验研究 程康，徐学勇 武汉理工大学，湖北武汉4 3 0 0 7 0 摘要爆破振动政应取决于一次起爆的药量Q 、距爆源的距离R 、传播的介质以厦振动频率F ；谊文总鲒 了前人对爆破振动效应的研究成果，提出了考虑爆破振动频率的具体办法，发现在不同振动频率范围内，振 动衰减规律不同。文章琏行了工程实际验算，说明在主频率下，最太质点振动进度是真实的安奎判据。 关键词振动频率；振动监测；安垒荆据；地下厂房 中圈分类号T D 2 3 51文献标识码A E x p e r i m e n t a lR e s e a r c h0 nI n f l u e n c e0 fB l a s t i n gV i b r a t i o n F r e q u e n c yo nl t sV i b r a t i o nE f f e c t C H E N GK a n g ．X Ux n e 一o n g w u h a nu n i v e r s i t y 。fT e c h n o l 。g y ，w u h a n4 3 0 0 7 0 ，c h i n a A b s t r a c t B l a s t i n gv i b r a t i o nd 印e n d 8o n8 i “g I } d 仲tf i r i “gd 。s eQ ，e x p I o s i v ed i s t a n c eR ，v _ b r a t i o nf r e q u e n c y F ．日sw ℃a sc h es t r e s sw a v e 啪涮j j n gm e d ；u m ．f h s e d 。np 捌∞髅涮’s 馏u l 坫，t b em e ￡h o d 。fb 】a s d n g “b 工I a t i 衄 s a f e ‘yc r i t e af r c q u c n 。ykp r e 吕c Ⅱt e di nt h i sp a p e r ．I t 谊d i s c o v e r e dt h a tb I a s t i n gv i b r a t i o nd e c r e a S ei sd i f f c r e Ⅱtt ot h c d 谢e m tf r e q u e n c y ．T h em a x i u mp a r t i c kv i b r a t ．o nv e I o r 出y p p v t 出n ga sB a f e t yc r i t e r i akr e “ K e yw o r d s v i b r a t i o nf r e q u e n c y ；v i b m t i o nm o n i t o 订“g ；s a f e t yc d t e r i a ；u n d e ’g r o u n dp I a n t 1 前言 目前，关于爆破振动效应的研究，国内爆破工作 者主要集中在两个方面【l oJ 一方面是对爆破振动 效应的模拟，多以前苏联学者萨道夫斯基提出的经 验公式进行拟合v ． K ，Q ／R 4 ；另一方面主 要集中在爆破振动破坏标准上，采取最大质点垂直 振动速度作为破坏判别指标，捌合公式中以峰值质 点振动速度v ，、最大一段起爆药量Q ，以及传播距 离R 为参变量。最大缺陷就是没有把振动频率考虑 进去，爆破振动频率对振动破坏的影响已引起爆破 工程界足够的重视，但还限于理论探讨，距工程实际 应用还有很大的距离，特别是爆破振动频率随距离 的衰减规律探讨，很少见报到。美国露天采矿部门 收穑日期2 0 0 3 0 6 2 8 ． 作者简介程康 1 9 6 3 一 ．男；武汉武投理工大学土木工程与建筑 学院教授 o s m ，1 9 8 3 制定的爆破振动破坏规范[ 6 ’7J ，允许根 据以下3 种标准进行爆破采矿作业，即最大值点速 度 p p v 法，比例药量／距离法，速度一频率曲线。这 3 种方法虽然部分考虑了振动频率的影响，但使用 起来相当烦琐，另外，该法致命的缺陷是峰值质点振 动速度与振动频率不统一。 力图定量地计入爆破振动频率的影响。主要是 通过实测爆破振动波形的分析研究，确定在同频率 范围内的质点峰值速度下的衰减系数K 、n ，确定爆 破振动主频率，建立在爆破振动主频率下的振动衰 减规律。 2 研究方案[ 8 ～1 0 】 结合实际工程中的岩石爆破开挖，实测爆破振 动衰减规律。对实测爆破振动波形进行频谱分析； 对爆破振动频率进行分组划分，找出同一频率范围 内、不同距离的最大振动速度；再根据起爆药量Q 、 万方数据 8 0 爆破 距离R ，以及振动速度，回归分析在同一频率范围内 的振动衰减规律和衰减系数K 、a 。典型实测爆破振 动曲线和频率分析如图1 、图2 所示。 自。 粤 5 35 8 名2 43 6 目 删 97 6 5 O8 0 7 08 5 82 时间，s 典型爆破振动波形图 0 频率Ⅲz 6 2 5 图2 典型爆破振动波形频率谱图 3实例分析 3 ．1 工程概况 广西右江百色水利枢纽工程位于广西郁江上游 右江河段，是治理和开发郁江的一座大型骨干水利 工程，枢纽主要由碾压混凝土重力坝、引水系统、地 下厂房洞室群等主要建筑物组成。地下厂房洞足本 工程最大的洞室之一，长、宽、高为1 4 7n 2 071 1 1 4 9m ，布置在辉绿岩内，围岩类别为Ⅱ类、j l I 类， 以Ⅲ类为主，其“0 ”值变化为52 ～1 62 。 3 ．2 测点布置 试验目的是分析出该厂房岩石条件下的开挖爆 破振动衰减规律，以便控制岩壁吊车粱浇灌后的爆 破参数。因此，在中心拉槽和保护层开挖爆破时，测 点沿厂房纵向布置测线，每条测线布设8 个监测点， 每个测点敷设垂直和水平传感器各一点，实测爆破 垂直和水平质点振动速度，测点布置见图3 。 33 测试系统 爆破振动测试仪器采用T D E C 四川拓普数字 设备有限公司生产的T O P B O X 振动信号自记仪，配 拓普公司生产的1 5H z 速度传感器，主要技术指标 采样为5k H z ，信号分辨率为8b i t ，贮存长度为l6 k ，输入电阻为5 ．1k 。 3 ．4 测试结果分析 表l 垂直质点振动速度衰减规律表 端絮 K a 警尹振动衰减公式范围他 “ 数r 催刨雁峨矗工、 未计频率影响4 161 ．1 8 0 ～2 0 03 841 ．0 7 2 0 0 ～3 0 04 2712 5 3 0 04 3112 2 L L L L I LL _ LL _ l ㈦L l L L L L ⑩ 障阳燕刮嚣 ；I 警} ； 监测点＼ 鼹溪溪黼＼＼． ② k 一c 副厂腐， 主厂房 弋 } 。 亡争③‘中部拉槽弘’ ∑暑 一 i ⑨ 。 N 白 ／ ／落魇瓣爆区／ 周边预裂目破 鼢1 - 1 搿r o ，T 研r ④二5 ⑥ 国 1 降破开挖 囝l 133 5 0 旦L 图3 完整基岩中爆破振动衰减规律测试测点布置图 铋 图 “0 倡 偎 佃 很怕涠怕怕 i l “ 船 祀 啪 弼 引 瑚 0 O 0 0 广lllll引引叫llL 万方数据 第2 0 卷第3 期程康等爆破振动频率对振动效应影响的试验研究 8 表2 水平质点振动速度衰减规律表 充完善。 通过5 0 组实测数组统计分析发现．爆破振动频 率不能细分，主要分为0 ～2 0 0H z 、2 0 0 ～3 0 0H z 、 3 0 0H z 等3 个频率段，从分析结果可以看出，分频 率段后，其衰减经验系数K 、n 有一定的变化．说明 振动频率有较大的影响。原来以最大质点振动速度 来统计爆破振动衰减规律，不计振动频率，在基本概 念上不同。计人爆破振动频率，在同一频率规范内， 以质点最大振动速度来统计爆破振动衰减规律，从 理论上解决爆破振动效应的影响计人振动频率的问 题。但是，由于测试数据的限制，爆破振动主频率无 法确定，所以无法推荐实际工程中采用哪个经验公 式，这也是今后工作努力的方向。 4结论 如何定量地考虑爆破振动频率对爆破振动破坏 的影响；提出了采用频率分组划分，在同频率范围 内。最大质点振动速度进行回归分析，得出不同频率 范周内，爆破质点振动衰减经验公式的考虑方法。 从工程实例分析上看，该法可行性有待于进一步补 参考文献 [ 1 ] 张雪亮爆破地震效应[ M 】．北京地震出版社，1 9 9 l [ 2 ] 毛静民延迟间隔对微差爆破震动效应的影响[ J ] 爆 破．1 9 9 7 ，1 4 2 8 i ～8 4 ． [ 3 ] 应怀懦波形和频谱分析与随机数据处理[ M ] 北京 中国铁道出版杜．1 9 9 5 [ 4 ] 李保珍．高程差与爆破振动强度丑衰减规律之问关系 的探讨[ A ] 工程爆破文集 第六辑 [ c ] ．深圳第六届 全国工程爆破学术会，1 9 9 77 7 8 ～7 8 3 [ 5 ] 郭学彬爆破振动作用的坡面效应[ J ] 岩石力学与工 程学报，2 0 0 1 1 8 3 ～8 7 [ 6 ] P a oYl I ，M ㈣ccD i f f r a c t i o n o fE l a s t i cw a v c sa n d D y r I a m I cS t r e s s 【如咖t r a t i o 础c r a 耻[ MJ ．U S A R u s s a k ＆ 二0 m p a n yI n c ，U K A d 蛐H i I g e rL t d ，1 9 7 3 ． [ 7 ] s m k i n dDE ． r u c t L L r eR e s p 。n s ea n dD a m a g eP r o d u c e d b yG I o u n dV I b r a t i o nf r o mS u 打a c eM i n eB l a 轧j n gIRJ U S A U SB 岫uo fM i n e sR 1 8 5 0 7 ．1 9 8 07 4 ～7 8 [ 8 ] 程康自然滑坡体爆破地震破坏的控制标准研究 [ J ] 自然灾害学担，1 9 9 9 2 2 0 5 ～2 1 0 ． [ 9 ] E d w a r dJw a l t e r ．v l b r a t i o na n dB I a s t i n g [ A ] P r o c e 甜一 i n g so ft h eF i r s tC o n f e r e n c eo nE x p l o s i v e sa n dB l a s t i n g T e c h f l i q u e [ C ] 1 9 7 5 ．7 2 ～7 5 [ 1 0 ] 焦永斌．爆破地震安全评定标准初探[ J ] ，爆破，1 9 9 5 ， 1 2 3 4 5 ～4 7 安全工程师专业培训教材征订启示 安全工程师专业培训教材共分3 册，由中国劳动保护科学技术学会主持编写，经国家安全生产监督管 理局组织全国的知名院士、专家、学者审定、由“安全工程师专业培训教材”编委会批准，正式出版发行。 本套教材是安全工程师系统了解和学习安全生产法律知识及掌握安全生产管理方法的教材。对于从事 职业安全卫生管理的专业技术人员和企业管理人员，甚至大专院校安全工程专业的师生通过本书学习安全 生产法律理论、知识、案例和规范，也是有益的和必要的。 本套教材由海洋出版社出版，总字数6 8 0 千字，总定价人民币1 0 0 ．O O 元。 通讯地址湖北省武汉市喻家山中国地质大学 武汉 邮政编号4 3 0 0 7 4联系人张宝珍 电 话 0 2 7 8 7 4 8 2 9 8 6E 。m “l b z z h a n g c u g ．e d uc n 万方数据