爆破地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性研究

譚勇

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國城市化進(jìn)程日趨深化。巖土爆破作為工程項(xiàng)目施工工作的一部分，以其自身高效性、快速性等優(yōu)勢，在礦山開采工程、興建水電工程、公路交通工程、房屋建筑工程等方面發(fā)揮著積極作用，但是，受到爆破環(huán)境、相關(guān)理論研究等尚不完善等因素的影響，爆破地震施效應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)安全可靠性構(gòu)成了一定威脅。文章將從爆破地震效應(yīng)特點(diǎn)入手，并對爆破地震波對建筑結(jié)構(gòu)安全可靠性的影響進(jìn)行分析，了解爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)安全性的影響，并提出相應(yīng)解決措施，以期為我國工程建筑領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展提供支持。

關(guān)鍵詞：爆破地震；建筑結(jié)構(gòu)；安全可靠性；研究

前言：近年來，基于建筑領(lǐng)域蓬勃發(fā)展背景下，相關(guān)學(xué)術(shù)研究及建筑標(biāo)準(zhǔn)日漸增多，建筑領(lǐng)域的發(fā)展得到了越來越多的關(guān)注。由于爆破產(chǎn)生的振動(dòng)、沖擊波、飛石、有害氣體、噪聲及煙塵等對周邊環(huán)境能夠構(gòu)成破壞，尤其是對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的影響最更為明顯，為此，加強(qiáng)對爆破地震作用下建筑結(jié)構(gòu)安全可靠性的研究具有積極意義。

一、爆破地震特點(diǎn)

受到爆源自身復(fù)雜性及傳播介質(zhì)多樣性等特點(diǎn)的影響，爆破地震產(chǎn)生的地震波也同樣具有該特點(diǎn)，作為一種振動(dòng)波，爆破地震波的隨機(jī)性是隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化，為此，就現(xiàn)階段來看，還無法準(zhǔn)確預(yù)估爆破地震波的加速度記錄。不僅如此，一旦產(chǎn)生爆破地震波，勢必會(huì)影響周邊環(huán)境，正因如此，爆破地震波具有明顯的傳播性特點(diǎn)，通過對地震波振幅、頻率及持續(xù)時(shí)間等參數(shù)的分析和研究，能夠更好地了解和掌握地震波對建筑結(jié)構(gòu)安全、可靠性的影響[1]。爆破地震產(chǎn)生的能量十分巨大，但是，在相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，一般低爆速炸藥爆轟壓力上升較慢，且振動(dòng)也會(huì)降低，如果在地震波傳播過程中，遇到斷層、裂隙、距離較遠(yuǎn)等情況，其烈度勢必會(huì)下降。

二、基于爆破地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性分析

（一）分析方法

結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)可靠性主要是指結(jié)構(gòu)在隨機(jī)動(dòng)力荷載影響下，在特定時(shí)間范圍內(nèi)，完成預(yù)期功能的可能性。就定義來看，分析結(jié)構(gòu)安全可靠性主要是將結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、地震動(dòng)參數(shù)及反應(yīng)概率等作為主要衡量標(biāo)準(zhǔn)。簡而言之，是將結(jié)構(gòu)視為單自由體系，忽視結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性，僅考慮爆破地震對其穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響[2]。為此，本文主要采取的是結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)概率方法進(jìn)行分析和研究。

（二）現(xiàn)場分析

建筑結(jié)構(gòu)類型不同，那么在遇到爆破地震情況時(shí)，結(jié)構(gòu)安全可靠程度也會(huì)有所差別，如地表建（構(gòu)）筑物破壞受損、道路邊坡發(fā)生滑坡、水庫大壩受損等等。數(shù)據(jù)信息建立在理論與實(shí)際結(jié)合基礎(chǔ)上，并對現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的薩道夫斯基公式進(jìn)行擬合，通過對具體爆破對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)的分析能夠發(fā)現(xiàn)，能夠獲取爆破產(chǎn)生的安全功率，對具體工程施工提供一定參考和借鑒。

（三）爆破地震反應(yīng)分析

爆破地震作為巖土爆破工程、城市拆除等工程中不可缺少的一項(xiàng)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、開裂等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，而建筑結(jié)構(gòu)類型具有特殊性特點(diǎn)，面對爆破地震的響應(yīng)也會(huì)有所差別，如果單純采取傳統(tǒng)單一參數(shù)進(jìn)行安全控制，缺乏科學(xué)性、合理性，為此，需要借助反應(yīng)譜理論進(jìn)行了解地震動(dòng)的特性，兼顧地震動(dòng)特性及結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性雙方面，反應(yīng)譜能夠?qū)τ谝幌盗挟?dāng)中的不同的自振頻率單自由度系統(tǒng)進(jìn)行分析，更加直觀、具體的反映爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。就爆破地震反應(yīng)譜數(shù)值的計(jì)算，可以通過直接積分法、卷積法及快速傅里葉法等方法進(jìn)行計(jì)算。

（四）結(jié)構(gòu)安全可靠響應(yīng)分析

受到爆破作用自身特殊性及復(fù)雜性等因素的影響，現(xiàn)有研究成果普遍集中在定性分析及實(shí)驗(yàn)分析兩方面，缺乏理論計(jì)算研究，難以準(zhǔn)確評估建筑結(jié)構(gòu)安全度，為此，本文利用時(shí)程分析整個(gè)地震在特定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的動(dòng)力反應(yīng)，并在地震波及爆破地震波兩種情況下對建筑結(jié)構(gòu)安全、可靠性進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，兩種振動(dòng)條件下，結(jié)構(gòu)樓層最大位移會(huì)隨著樓層的增加而增大，當(dāng)樓層位移大于爆破地震波相結(jié)構(gòu)樓層位移時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)變化曲線呈現(xiàn)更加陡峭的現(xiàn)象，充分證明了爆破地震作用下的樓層頂點(diǎn)最大位移隨著樓層的增加增長幅度逐漸下降，因而，在施工中，應(yīng)掌握爆破地震對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，著重對結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

三、爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)造成的危害及預(yù)防

爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞，主要是通過表面滲透至建筑內(nèi)部，結(jié)合理論及實(shí)踐監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)造成危害表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，承重不足。承重結(jié)構(gòu)是整個(gè)工程的核心力量，其穩(wěn)定性直接決定整個(gè)工程性能，爆破產(chǎn)生巨大的振動(dòng)，直接作用于結(jié)構(gòu)物之上，在一定程度上增加了內(nèi)力，并相應(yīng)的改變了受力方式，造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，出現(xiàn)墻體裂縫、鋼筋混凝土柱剪斷等現(xiàn)象。針對這一問題，在進(jìn)行爆破施工之前，要分析和研究結(jié)構(gòu)情況，適當(dāng)減少藥量，降低爆破振動(dòng)強(qiáng)度，以保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)承重能力。

第二，延性不足。受到節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度不足、延性不夠等因素的工作作用，結(jié)構(gòu)整體性能在面對爆破地震時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列變化，影響日后建筑使用安全性，基于此，在總藥量一致情況下，可以采取微差爆破技術(shù)進(jìn)行減震處理，就距離較近的爆源而言，需要適當(dāng)調(diào)整間距，控制在100m以上，用爆破安全距離計(jì)算藥量。

第三，倒塌。高大建筑物由于整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且體積較大，一旦在周邊進(jìn)行爆破地震施工，極有可能引導(dǎo)傾斜、倒塌等情況，為此，針對這種情況，可以在建筑物周邊設(shè)置減震溝、減振孔等，減少地震波對高大建筑物產(chǎn)生的影響。

第四，對邊坡的危害。邊坡穩(wěn)定性直接由山體、巖體的完整度決定，在進(jìn)行建筑工程施工時(shí)，為了滿足建筑施工要求進(jìn)行爆破施工，直接破壞巖體完整性，特別是節(jié)理、裂縫發(fā)育等位置表現(xiàn)最為明顯，針對此情況，需要在施工前進(jìn)行小范圍試驗(yàn)，獲取可靠的參數(shù)，采用預(yù)裂爆破等方式有效控制或者減小爆破地震破壞范圍及程度，以為實(shí)際施工提供參考。

結(jié)論：根據(jù)上文所述，本文在借鑒現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)之上，對爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)安全可靠性影響進(jìn)行深入分析和研究，能夠全面掌握影響建筑結(jié)構(gòu)的各類要素，并在工程設(shè)計(jì)及施工中進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，提高工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，保障居民人身及財(cái)產(chǎn)安全。誠然，我國建筑領(lǐng)域尚處于發(fā)展階段，建筑施工技術(shù)水平與國際水平存在一定差距，但是，只有堅(jiān)持不懈，結(jié)合實(shí)際情況深入分析和研究，能夠更好地推進(jìn)我國建筑領(lǐng)域健康發(fā)展，進(jìn)而最大程度發(fā)揮社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡曉勇，蘇臣宏，仇玉良等.隧道下穿縣城爆破震動(dòng)對地表建筑影響及安全評價(jià)[J].公路，2013，（06）12-16.