岩土爆破技术施工减震分析

【摘要】岩石爆破理论在其漫长的发展过程中，其研究的深度和广度都是在不断扩大的。随着裂隙介质爆破机理的产生，确立了岩石爆破的原理。炸药在岩石和其他固体介质中爆炸所产生的爆轰波使岩...

摘要：近些年控制爆破技术在城市建设行业的应用范围不断扩大，其中岩土掘进技术也取得了进步，本文主要论述了岩土掘进爆破施工减震技术。

关键词：岩土爆破技术；爆破振动；减震

中图分类号：P633.2 文献标识码：A

随着现代爆破施工技术的日渐发展以及成熟，爆破控制在岩土掘进之中的应用也日臻完善。爆破产生的有害效应会影响到掘进技术质量，对于施工的质量、安全、进度以及效益有着直接的影响。

1、爆破概述

岩石爆破理论在其漫长的发展过程中，其研究的深度和广度都是在不断扩大的。随着裂隙介质爆破机理的产生，确立了岩石爆破的原理。炸药在岩石和其他固体介质中爆炸所产生的爆轰波使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进一步扩展，随后爆炸气体使这些裂隙贯通、扩大，达到工程爆破预期目的。

2、岩土爆破振动生成过程

炸药在岩土介质之中爆炸，冲击波由药包中心向周围的介质传播时，它的强度随传播距离的增加而减小。波的性质和形状也产生相应的变化，在离爆源约3-7倍药包半径的近距离内，冲击波的强度极大，波峰压力一般都大大超过岩石的动抗压强度，故使岩石产生塑性变形或粉碎。因而消耗了大部分的能量，冲击波衰减成不具陡峻波峰的应力波，波阵面上的状态参数变化的比较平缓，波速接近或等于岩石中的声速，岩石的状态变化所需时间大小恢复到静止状态所需的时间。由于应力波的作用，岩石处于非弹性状态，在岩石中产生变形，可导致岩石的破坏或残余变形。该区称作应力波作用区或压缩应力波作用区。其范围可达到120-150倍药包半径的距离。应力波传过该区后，波的强度进一步衰减，变为弹性波或地震波，波的传播速度等于岩石的中速，它的作用只能引起岩石质点作弹性振动，而不能使岩石产生破坏，岩石质点离开静止状态的时间等于它恢复到静止状态的时间。故此区称为弹性振动区。

3、爆破地震波辐射的半径

在有些情况下在流体冲击波传播过程之中就可以激发出线形弹性波，但是另外的一些情况则是流体冲击波或者是塑性冲击波衰退到弹性极限之时才可以变成弹性波。先行弹性波的主要特点则是波面及波后应力大体上保持在弹性极限附近，粒子通常上向波前的方向来运动；只有当流体冲击波或是塑性冲击波完全消失之后才会衰减，它的波形才可以开始有准正弦波的形状。为了将标准统一，可以将爆炸地震波辐射源确定为流体冲击波或者塑性冲击波消失、变作为弹性波处于的位置。这个位置则就可以通过弹性波衰减规律有着较为明显变化或者是周期出现极小值的距离来进行确定。通过具体的检测结果显示，这2种标志通常就会在同一距离之上出现。这样定出的爆炸源半径r0同爆炸的药量Q之间则表现出直线的关系，它的经验主要是

r0=10Q1/3

式中：r0以m计，Q以kg计。

4、爆破地震波的周期和频率

频率主要体现在爆破地震波的变化速率，高频波的变化速率比较快，但是低频波的变化速率则是比较小的，爆破地震波包含在0~8Hz全部的频率成份，同时频谱也是连续谱，并不是离散的频率分量。爆破地震波在介质之中会有传播，因为介质特性产生的高频波的特性，其低频传播的距离偏大。爆破地震波应该通过应力波变化而成，它的主要特点则是距离爆源较近之时地震波的高频成份则是比较丰富的，同时它持续时间很短，在爆破地震波向远处传播，高频成份逐渐被吸收。

5、爆破地震波的危害

在工程爆破中，利用炸药爆炸释放的能量可达到各种工程目的。如土石方爆破开挖、修筑路基和建构筑物爆破拆除等。但在爆破区一定范围内，当爆破引起的振动达到足够的强度时，就会造成各种破坏现象，如民房振动、周围山体滑坡和其他设施破坏等，这种爆破振动波引起的现象及后果称为爆破地震效应。

6、爆破减震措施

掌握爆破对邻近结构物的影响程度，用以修正钻爆设计。我国《爆破安全规程》中衡量爆破地震效应强弱的物理量是爆破质点震动速度，因此，采用爆破质点震动速度作为观测物理量。根据国内外实测经验，爆破近区垂直向震动大于水平向震动；爆破远区水平向震动大于垂直向震动。因此，测试布点方法为，近区以垂直向为主，试爆阶段按测线布置点，一般布3～5点。正常施工阶段只对重点建筑进行跟踪监测，按监测对象选择最大危险点布置测点，不仅测垂直向，也根据不同建筑物测水平向震动。为了避免周围交通运行过程中产生振动的误触发，仪器触发值设在0.25cm/s。选定的安全允许地面质点振动速度，可以作为控制爆破振动的参数的基础设计，根据不同场区岩性的环境和其他影响因素作出修正。

凡是具有一定自稳能力的岩石，采用钻爆法开挖时，都可以采用减轻振动控制爆破技术进行爆破开挖，具体措施：

合理选择开挖方案；根据现场地质条件和周围环境选择使用不同类型的机械设备、爆破规模、台阶高度进行科学设计，并在施工中不断调整和完善。靠近在有特殊保护的古建筑或文物周围施工时，“短进尺、密钻孔、弱爆破、强防护”是爆破开挖施工的基本原则，必要时开挖减震沟、对保护对象进行支护。

优化炮孔的布置方式，控制最大单段药量；充分利用临空面选择合理的布孔参数，根据保护物的地面质点振动速度，限制最大一段起爆药量及一次爆破用药量。

选择爆破的合理时差；绝大多数的爆破工程都是通过群药包的共同作用实现的，通过不同的起爆网络，选择准确可靠的延期时差和等间隔接力方式，利用不同时段爆破岩石互相碰撞作用，增加爆破能量的有效利用率，集中往爆区自由面方向的作用力，减弱往后方产生地震波的作功。

7、结语

爆破地震波的主要特点则是能量释放的过程之中持续的时间比较短，同时也有一定的瞬态冲击振动的特性。应力波转变为爆破地震波之后，在距离爆源比较近之时高频成份比较充裕，所持续时间很短，由爆源快速向四周进行传播，高频成份逐渐被吸收，在远处振动速度幅值逐渐减小，高频成分也变少，主振频率会向低频段转移。这导致远区地震波的能量集中于一个或几个重要波段上，并不是均匀分布到每一个频率段之中。

参考文献：

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