爆破振動安全判據(jù)研究

摘要：回顧了國內(nèi)外爆破振動安全判據(jù)的發(fā)展歷程并分析了其存在的問題，最后提出了爆破振動安全判據(jù)未來的研究方向。

關(guān)鍵詞：爆破;爆破振動;安全判據(jù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，爆破被廣泛地應(yīng)用于礦山開挖、道路交通、水利水電建設(shè)、城鎮(zhèn)房屋拆除等工程領(lǐng)域。爆破為人類生產(chǎn)建設(shè)提供極大便利的同時也給周圍環(huán)境構(gòu)成了潛在的威脅，尤其是爆破振動效應(yīng)造成的周邊建筑物開裂、門窗損壞、精密儀器失準(zhǔn)等一系列問題極易引發(fā)民事糾紛。提出一種科學(xué)、合理、實用的爆破振動安全判據(jù)對爆破周邊的影響對象進(jìn)行安全性評估一直是眾多科研人員所致力于解決的關(guān)鍵問題，其將為爆破作業(yè)提供有效的指導(dǎo)。本文主要論述了國內(nèi)外爆破振動安全判據(jù)的發(fā)展過程，針對每一種安全判據(jù)存在的問題做了簡要分析，最后提出了其未來的研究方向。

1 單因素安全判據(jù)

位移、速度、加速度都可以作為衡量爆破振動強(qiáng)度的物理量，但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)速度和加速度是較為理想的指標(biāo)。至于二者中哪一個更適合作為爆破振動影響的評估標(biāo)準(zhǔn)，每個國家或行業(yè)的規(guī)定都不盡相同。

1.1 以加速度作為爆破振動安全判據(jù)

部分專家分析認(rèn)為，加速度能夠與爆破振動產(chǎn)生的慣性力聯(lián)系起來，便于進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及換算對建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的地震作用。因此，在爆破振動安全標(biāo)準(zhǔn)研究初期，包括美國在內(nèi)的一些國家都是采用加速度作為爆破振動控制指標(biāo)。我國最新修訂的《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）中也新增了核電站及受地震慣性力控制的精密儀器、儀表等特殊保護(hù)對象需要采用爆破振動加速度作為安全判據(jù)的規(guī)定，但值得注意的是，此規(guī)程中并沒有給出具體的參考數(shù)據(jù)，有待進(jìn)一步研究完善。

1.2 以速度作為爆破振動安全判據(jù)

大量試驗和觀測表明，爆破地震動破壞程度與質(zhì)點振速大小的相關(guān)性最好，且振速與巖土性質(zhì)有較穩(wěn)定關(guān)系。此外，利用速度可以和地震波所攜帶的能通量與所產(chǎn)生的地應(yīng)力相聯(lián)系，并和結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的動能和內(nèi)應(yīng)力建立關(guān)系。在后期的爆破技術(shù)發(fā)展過程中，峰值振速作為爆破振動安全判據(jù)被法國、日本、澳大利亞、美國等大多數(shù)國家所采用。我國最早制訂的《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-1986）也同樣采用了此指標(biāo)，見表1。

2 振速-頻率聯(lián)合安全聯(lián)合判據(jù)

隨著爆破技術(shù)在工程實踐中的深入應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)僅僅采用峰值振速這種獨(dú)立閾值理論具有很大的局限性。在某些爆破作業(yè)中，按《爆破安全規(guī)程》（GB 6722 -1986）進(jìn)行安全評估后本應(yīng)該出現(xiàn)損壞的建筑物在實際爆破中卻相安無事，而峰值振速很小的卻出現(xiàn)了意想不到的損壞。

在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外學(xué)者對爆破振動安全標(biāo)準(zhǔn)又進(jìn)行了大量研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)建（構(gòu)）筑物的破壞與爆破振動的頻率也具有密不可分的關(guān)系。特別地，當(dāng)爆破振動頻率與建（構(gòu)）筑物自振頻率相接近時容易造成共振反應(yīng)，從而導(dǎo)致建（構(gòu)）筑物出現(xiàn)較大損壞。在后續(xù)的發(fā)展過程中，振速-頻率聯(lián)合安全判據(jù)逐漸取代了原來的峰值振速理論并成為如今應(yīng)用最為廣泛的爆破振動評判標(biāo)準(zhǔn)。我國從《爆破安全規(guī)程》（GB6722 -2003）開始對毛石房屋、非抗震大型砌塊建筑物、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋等保護(hù)對象的頻率首次進(jìn)行了規(guī)定，到《爆破安全規(guī)程》（GB6722 -2014）又對03版規(guī)程中未涉及的水工隧道、礦山巷道、新澆大體積混凝土等保護(hù)對象的頻率做了相應(yīng)的規(guī)定，詳見表2和表3。

3 多因素安全判據(jù)

結(jié)構(gòu)的破壞是與結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)有關(guān)的多種因素綜合作用的結(jié)果，其與爆破地震波的強(qiáng)度、頻率特性、持續(xù)時間以及結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比等因素都有關(guān)。因此，有學(xué)者認(rèn)為振速-頻率聯(lián)合安全判據(jù)僅是對獨(dú)立閾值理論的延伸，不能全面體現(xiàn)爆破振動效應(yīng)的影響因素和危害實質(zhì)。隨著工程爆破實踐的深入發(fā)展與爆破技術(shù)理論的不斷完善，越來越多的多因素安全判據(jù)被學(xué)者們提出。

婁建武等提出基于反應(yīng)譜分析的RSI安全評價指標(biāo)，第一次在爆破振動安全判據(jù)中考慮了結(jié)構(gòu)動力特性的影響;凌同華從能量角度提出了綜合考慮爆破地震動三要素影響的TEDI;李洪濤等建立了考慮爆源形式、爆破振動頻帶分布和結(jié)構(gòu)物動力特性影響的等效峰值振速評判準(zhǔn)則;趙明生等提出了能反映爆破振動特性和建（構(gòu)）筑物的響應(yīng)特性的響應(yīng)速度安全判據(jù)。從理論上講，這些多因素判據(jù)能更全面地對爆破周邊保護(hù)對象進(jìn)行安全評估，也極大地推動了爆破技術(shù)的發(fā)展步伐。但由于缺乏大量工程實測數(shù)據(jù)的支撐和檢驗，在未來的推廣應(yīng)用中其可靠性與合理性還得接受進(jìn)一步的考證。

4 未來的研究方向

（1） 考慮爆破振動持續(xù)時間的影響。從爆破地震動三要素來講，持續(xù)時間也是一個不可忽略的影響因素，特別是其在微差爆破技術(shù)中所產(chǎn)生的累積損傷效應(yīng)值得關(guān)切。因此，眾多學(xué)者呼吁要在工程爆破中考慮持續(xù)時間造成的影響。

（2） 綜合考慮爆破地震波特性與建（構(gòu)）筑物自身特性。建（構(gòu)）筑物的破壞是多種因素綜合作用的結(jié)果，目前研究中過份強(qiáng)調(diào)爆破地震波特性的影響而對建（構(gòu)）筑物自身特性考慮不足，應(yīng)當(dāng)綜合考慮二者的相互作用。

（3）建立工程爆破數(shù)據(jù)庫。由于爆破工程的復(fù)雜性，目前很多安全判據(jù)無法得到大量實測數(shù)據(jù)的驗證。通過建立工程爆破數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，可以有效解決此類問題。

5 結(jié)語

爆破技術(shù)是工程實踐領(lǐng)域的一個重要環(huán)節(jié)，爆破振動安全判據(jù)的制定則關(guān)乎著人類的生命財產(chǎn)安全。隨著研究的深入，相關(guān)知識理論將會不斷得到完善，爆破技術(shù)也將會在工程領(lǐng)域發(fā)揮更加有效的作用。

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作者簡介：朱衛(wèi)斌（1995—），男，云南曲靖人，碩士研究生，研究方向：工程抗震。