隧道爆破对地表建筑物的危害及防治

1、隧道爆破对地表建筑物的危害及防治1.1爆破地震波产生阶段影响因素分析1.1.1炸药的影响炸药的影响包括炸药种类的影响和炸药量的影 响。目前业界的大部分专家学者认为炸药种类不同对爆破地震波影 响也不同。实验表明：作为炸药重要性能参数之一的爆轰压力对爆 破震动大小和频率有影响，炸药的爆轰压力上升时间越短，爆破震 动越大，爆破震动波的频率也越高。从炸药的波阻抗方面讲，如果 炸药的波阻抗与岩石、土的波阻抗相近的情况下，爆破损失的能量 少，炸药的能量传递的效果良好，爆破的震动效果就降低；反之爆 破损失能量大，而损失的能量会增强爆破的震动。1.1.2段数的影响段数的影响主要体现在降震效果和延长爆破地 震波

2、作用时间。研究表明分段装药比不分段装药的降震效果好30%- 50%。随着炸药的段数增加，地震波的主震相会相应的降低，但是地震波的 作用时间会增长，所以段数也不是越多越好。合理的装药段数，既 能减少爆破作用时间又能降低爆破地震波的主震相，因此可以有效 的降低震动效应。1.1.3装药结构形式的影响这里主要分析耦合装药和不耦合装药的装药结构形式。试验表 明：在一定岩石和炸药条件下，采用不耦合装药（或空气柱间隔装 药），可以增加用于破碎或抛掷岩石的爆破能量，提高炸药 能量的有 效利用率，降低药量使用。与亲合装药相比它降低质点 振动速度峰 值，降低了爆破震动的效果。1.1.4起爆方案的影响岩土爆破作业中

3、有很多爆破方式（定向爆 破、预裂、光面爆 破、微差爆破、控制爆破等），不同的爆破方式对 爆破地震波的产生有不同影响。通过研究发现当起爆方向线与保护目 标垂直时，振动速度峰值最大，药包组成直线布置会加强垂直方向 的地震波。对于毫秒级的微差爆破来说，延迟不同的时间间隔引起 的爆破振动强度也不同。1.2爆破地震波传播过程中的影响因素分析1.2.1大地系统的地质条件大地系统的地质条件主要考虑的是爆破周围的地形、地表覆 盖 层厚度、断层等。同时研究表明，场地地表覆盖土对地震波的作用时 间也有影响。相关研究表明：地形地质条件对爆破地震波传播的方 向性和质点振动速度峰值有影响。岩体介质中的断层和 不连续体对

4、 爆破地震波的传播起阻碍和衰减作用，所以在爆破控制有时会采取 挖沟的措施来起到减震的目的。1.2.2距离因素在这里距离因素主要指水平距离和竖直高差。在水平距离方面，研究资料表明：随着距离的增加，爆破地震波由于介质的阻 尼作 用强度降低，地震波的频率也慢慢的向低频段发展，但作用时间会 增长。在竖直高差方面，周围正高差对爆破地震波效应有放大作 用，负高差对地震波则效应是减低作用，因此在爆破危害控制中需 要考虑高差的影响。2爆破震动对建筑物的破坏2.1建筑物的结构特性建筑物结构可分为三个部分：地基结构、上部结构及地基以下 的土或岩体等地质体结构。每一部分的结构不同，它所表现出来的 结构特性也不同。我

5、们既要了解建筑物结构的状态、结构频率，还 要了解结构的重要性和危险程度。根据不同的建筑物特点？取不同的 保护防范措施。上下部结构好的建（构）筑物，它体现出来的抗震能 力较好；反之，那些地基薄弱（土或石块地基）、上部结构老旧、形 式简单的建（构）筑物结构，则会表现出较差的爆破震动抗性。2.2爆破地震波与建筑物的响应2.2.1建筑物的固有频率爆破地震波的频率对建筑物的破坏有很大的关系。地震波频率 的大小与建筑物的固有频率有很大的相关性。频率在结构动力 破坏 中有重要影响，表现为两个方面：地震波频率是外部因素，结构频率 是内部因素。如果地震波频率较低，半波长大于建筑物结构的特征 尺寸时，结构震动明显

6、。2.2.2地震波对建筑物的作用时间大量工程实践表明：随着地震波作用时间增长，地震波应力对建筑物的作用时间也增长，建筑物就越容易发生破坏，这就是所 说的损伤的累积。一两次的爆破作用（地震波应力的作用时间有 限）可能不会对建筑物产生实质性的破坏，但是多次甚至是无数次（应力作用时间足够长）的爆破作用下，建筑物就有可能因为累积损 伤增长到了一个临界值而发生变形、失稳甚至破坏。所以在爆破震 动危害控制时应考虑作用时间的影响。3减震爆破措施及其机理根据爆破地震波的传播方式及破坏机理，目前隧道爆破的控爆 减震主要从三方面入手：（1）针对受控对象采取措施；（2）针对 爆破地震波的传播？取措施；（3）针对爆源

7、采取措施。3.1针对爆源及爆炸地震波传播采取的措施3.1.1预裂隔震带降震法隧道爆破所产生的爆炸应力波以柱面波 的形式向外传播，如 没有阻隔，将直接进入围岩，使围岩产生较大 的震动危害，不利于围岩的稳定。预裂爆破就是通过在爆源的周边 设置预裂带，将保护的目标结构与爆心隔开，以阻断主炮孔爆破所 产生的爆炸波 直接向围岩传播，从而减少爆破震动对围岩的危害， 也就减小了建筑物地基沉降的危害。3.1.2多段微分爆破减震法多段微差爆破的降震原理包含如下两 个方面：（1）药量微分原理，即是增加爆破孔的数量，减少单孔的 药量，将爆破的药量分成多段分别起爆代替一次起爆，震动波的峰 值主要受单段药量控制。这样在

8、炸药总量保持不变的情况下，炸药 在爆岩体内得到更均匀的分布，从而使爆破效率更高，炸药爆炸产 生的能量大 部分用来破碎岩石，从而达到减震的目的。（2）多段 延时原理，即增加一次爆破的起爆段个数，减小最大起爆药量。一次 爆破，药量是一定，当段别数增加，则每次爆破的单响药量就会减 少，爆破所引起的震动就会减小。3.1.3调整装药及装药结构减震法工程中有时也通过改变炸药装 药和炸药结构来实现降震的 目的。如根据岩体特性确定炸药装药的性 质，使其波阻抗更匹配，改善爆破效果，提高炸药有效利用率，减小 爆震动的有害影响，实现减震。3.2针对受控对象采取的措施（1）掌握建筑物的结构特性。（2）加强薄弱点或薄弱地带的爆破震动监测。（3）对建筑物采取必要的防范措施。4对爆破震动灾害控制的展望通过本文的研究，一定程度上明确了爆破振动作用下地表质 点 及临近建筑物振动响应规律，但由于爆破振动受周围复杂的环境影 响，并且地震波本身也具有随机性、复杂性。因此无法十分