地震振动与爆破振动对建筑物影响的区别与联系

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露天采矿技术

2010年第3期

路桥与建筑

地震振动与爆破振动对建筑物影响的区别与联系

周

铎，袁绍国

（内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古包头014010）

摘要：建筑物特别是古建筑物都有可能经历过大大小小的地震，其框架结构，受力支点都有可能有一

结些改变，如果再加之爆破振动的影响，就有可能使建筑物扭曲变形，甚至倒塌。在爆破震源影响的范围内，合了地震震动对建筑物的影响后，才能对建筑物的抗震级数做出准确的判断，本文主要从地震震动与爆破振动异同点入手，着重介绍震源位置、传播途径、震波强弱、能量释放方式、峰值速度，最后根据建筑物的框架结构和受力点的受力能力，判断出爆破现场的装药量和应该采用的爆破方式。

关键词：地震震动；爆破振动；古建筑中图分类号：TD824.2

文献标识码：A

文章编号：1671－9816（2010）03－0068－02

Differenceandconnectionofearthquakevibrationandblastingvibrationinffuenceonbuilding

ZHOUDuo,YUANShao-guo

（CollegeofMiningEngineering,TechnologyUniversityofInnerMongolia,Baotou014010,China）

Abstract：Buildings,especiallyancientbuildingsarelikelytohaveexperiencedlargeandsmallearthquakes,isframestructure,thefulcrumoftheforcearelikelytoseesomechanges,ifweaddtheimpactofblastingvibration,itispossibletomakebuildingsdis－torted,orevencollapse.Theimpactoftheburstingsourceintheframeworkofacombinationofseismicvibrationoftheimpactofbuildings,Anti-seismicbuildingscanmakeaccuratejudgmentsseries,thispapershakingthesimilaritiesanddifferenceswiththeblastingvibrationstartingpoint,highlightingthelocationofthesource,transmission,shockwaves,strongorweak,theenergyre－leaseoftheway,peakvelocity,andfinallyundertheframeworkofthebuildingstructure,theforcepointofforcecapabilities,de－termineatthesceneblastingchargevolume,itshouldbeusedinblastingtheway.Keywords:earthquakevibration;blastingvibration;ancientarchitecture

1前言2爆破振动的特点

爆破地震波由若干种波组成，它是一种复杂的

地壳内部不停的变化而产生岩体运动，由此而产生力的作用，在局部地区因力的集中造成岩层变形、断裂、错动；局部岩层在瞬间急剧破坏产生强裂地震发生时以巨大的地震的振动，这就形成了地震。波向四周和地面传播，对自然界和建筑物造成巨大的损坏。地震的大小，以震级和裂度来衡量。

在人们的生产活动中，常用爆破的方法进行采当炸药在固体介质中爆炸时，爆矿和各种开挖工程。

炸冲击波和应力波将其附近的介质粉碎、破裂（分别形成压碎圈和破裂圈），当应力波通过破裂圈后，由于它的强度迅速衰减，再也不能引起岩石的破裂而只能引起岩石质点产生弹性振动，这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播，与地震一样，也会造成地面的震动，这种弹性波就叫爆破地震波。

收稿日期：2010-01-02

作者简介：周铎（1982-），男，辽宁鞍山人，硕士研究生，研究方向：爆破。

波系。根据波传播的途径不同，可分为体积波和表面体积波是在岩体内传播的弹性波，它可以分波两类。

为纵波（P）和横波（S）两种。P波的特点是周期短、振幅小和传播速度快；S波的特点是周期较长，振幅较（R）大，传播速度仅次于P波。表面波又分为瑞利波和勒夫波（L）。R波的特点是介质质点在垂直面上沿椭圆轨迹作后退式运动，这点与P波相似，它的振幅和周期较大，频率较低，衰减较慢，传播速度比S波稍慢；L波的特点是质点仅在水平方向作剪切变形，这点与S波相似，L波不经常出现，只是在半无限介质上且至少覆盖有一层表面层时，L波才会出现。体积波特别是其中的P波能使岩石产生压缩和拉伸变形，它是爆破时造成岩石破裂的主要原因。表面波特别是其中的R波，由于它的频率低、衰减慢、携带较多的能量，是造成地震破坏的主要原因。

爆破地震波引起地面质点振动参数的确定。爆

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破引起的振动是一个非常复杂的随机过程。它的振幅、周期和频率常常是随时间变化的，即时间的函数。因此要计算出这些参数每一时刻的值是比较困难的。

为简化对此问题的研究，可近似认为介质是均匀弹性体，其质点作简谐运动。而且对大多数工程来说，最感兴趣的是要找出振动的最大幅值。因此，一般在爆破振动的波谱图上读取振动的最大幅值，并按简谐运动来处理，这样既满足了工程的要求，也简化了计算。

众所周知，质点作简谐运动时，质点运动的力学状态可以用位移X、速度V和加速度a来表示，它们的数学表达式为：

X＝Asinωt

V＝dt=Aωsin（ωt+πa＝d2

X=Aω2dt

2sin（ωt+π）在确定爆破振动地面质点运动参数时，一般只选取爆破振动的最大幅值，因此得：

X＝A

V＝ωX＝2πfAa＝ω2X=4π2f2A

式中：X—时间为t时的质点振动位移，mm；

A—质点的最大振幅，mm；V—质点的振动速度，mm/s；a—质点的振动加速度，mm/s2；ω—角频率，其值为2πf，s-1；f—质点振动频率，Hz。

从以上诸式可以看出，如果已知位移、速度和加速度3个参数中的任一个参数，经过积分或微分就可求出其余2个参数。但是，在数值换算中存在着固有的误差，所以在实际观测中最好直接测量所需的参数。

爆破地震波在介质中传播时，实际上每一质点的运动力学参数应由3个互相垂直的分向量（即水

平径向軍X、水平切向軍Y和垂直向Z軈）的矢量和軍R求取，即軍R=X軍+Y軍+Z軈，其大小为軍R

=姨。然而许多国家并不采用质点运动的矢量，而采用实测中的最大分向量作为衡量爆破振动的标准。

即取Max{軍X，軍Y，軈Z}。由于近区的垂直振动分量往往大于其它2个分量，因此采用最大的垂直振动分量作为衡量爆破振动和划分破坏程度的统一标准。

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爆破地震与自然地震有相似之处，即二者都是急剧释放能量，并以波动的形式向外传播，从而引起介质的质点振动，产生地震效应。3

地震振动与爆破振动的区别二者的主要区别：

（1）爆破地震的震源能量小，影响范围小；（2）

持续时间短，爆破地震一般在0.1～0.2s左右，而自然地震持续时间长，一般在10～40s；

（3）爆破地震振动频率高，而自然地震一般是低频振动；

（4）

可以控制爆破震源大小及作用方向；（5）

通过改变爆破技术可以调节振动强度。虽然在同一地点的两种地震波参数相同，但爆破地震对该处建筑的影响和破坏程度要比自然地震轻。

因此，对于爆破地震问题不应按自然地震的计算方法来处理。

目前，人们对减轻震动灾害的研究，主要有两方面，即防震与抗震。一般来说，防震是对震动自身和震动发生规律的研究，主要通过有效预报和其他措施，使人们能够有效地预防或采取措施，分散、诱发、释放震动能量，减少震动的级次和烈度.减轻对建筑物的作用和危害。而抗震，则是人们在对震动的规律性认识还不足的情况下，对建筑物（构筑物）采取的措施，其内容主要包括建筑、结构、地质以及设备等，涉及设计、

施工、使用等各方面，其目的是通过采取各种措施加强建筑物的抗震能力。

由于自然地震与爆破地震的区别，要避免地震给建筑物造成灾害，不外乎2种方法，即预与防。预，就是采用科学的方法、先进技术和仪器设备，准确地预测预报地震发生的时间、

地点和震级；防，就是及时采取必要的防备防护措施，使人民的生命财产少受损失。而针对爆破地震，则要根据爆破振动的特点，提高爆破的技术含量，通过控制装药量，微差爆破时间，爆破点与建筑物的距离等技术减小或避免爆破地震给建筑物带来的损坏。参考文献：

1］何学秋．安全工程学［M］，中国矿业大学出版社，2000．2］郭声棍，汪旭光．中国工程爆破的成就与发展战略［J］．工

程爆破，1999，12（5）:4．

3］干进展．工程爆破文集（第七辑）［M］，新疆:新疆出版社，

2008.

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