炸藥爆炸對建筑物的危害分析

炸藥爆炸危害主要有爆破震動、空氣沖擊波、爆破飛石、有毒有害氣體等；對建筑物的防爆性能而言，主要是爆破震動、空氣沖擊波。我們主要從這兩個方面分析。

一、爆破震動

爆破震動的特點是作用時間短、頻率高、震源較淺。《爆破安全規程》GB6722-2003規定：鋼筋混凝土房屋的安全允許振速分以下三種：⑴小于10Hz時，安全允許振速為3.0～4.0cm/s，⑵10Hz～50 Hz時，安全允許振速為3.5～4.5cm/s，⑶50Hz～100 Hz時，安全允許振速為4.2～5.0cm/s。安全允許振速指的是房屋主體結構，對于粉刷層而言，抗震能力更差。

頻率范圍可以參考以下數據：硐室爆破小于20 Hz；深孔爆破10Hz～60 Hz；淺孔爆破40Hz～100 Hz。

對于恐怖破壞而言，一般為淺眼爆破或裸露爆破。首先，我們分析淺孔爆破震動對建筑物的危害。

這里對于淺孔爆破，選取頻率范圍取值為50Hz～100 Hz。

爆破地震波安全要求，采用下列公式計算：

Q＝R3#8226;（v/K）3/α

式中R——藥包至被危害對象的距離，m；

v——允許的介質質點的振動速度，cm/s；

K——經驗系數，中硬巖石取K=150～250，軟巖取250～350；

α——經驗系數，1.3～2.0(堅硬巖石取小值)。

對于金華地區的重要建筑物，大部分房屋的底部基礎應在基巖，因此，K、α的取值按中硬巖石，此取K=200，α=1.5。

根據以上分析，我們通過計算，得到以下數據，以供參考。

爆破地震安全距離與允許齊爆最大藥量計算表

國家標準建筑物（鋼筋混凝土結構）安全震速（cm/s）藥包與建筑物距離（m） 允 許 單 次 齊 爆 最大藥量（kg）

4.250.055

4.2100.441

4.2151.488

4.2203.528

4.2256.890

4.23011.907

4.23518.908

4.24028.224

4.24540.186

4.25055.125

此表以中華人民共和國《爆破安全規程》（GB6722—2003）標準為依據

地震烈度與振動物理關系

烈度自然地震爆破地震

加速度

（厘米/秒2）速度

（厘米/秒）位移

（毫米）最大速度

512～251.0～2.00.5～1.01.5～3.0

625～502.1～4.01.1～2.03.0～6.0

750～1004.1～8.02.1～4.06.0～12

8100～2008.1～16.04.1～8.012～24

9200～40016.1～32.08.1～16.024～48

《爆破安全規程》GB6722-2003規定：鋼筋混凝土結構房屋的安全允許振速為4.2～5.0cm/s，根據上表，屬于自然地震的6級范圍。

對于裸露爆破，地震波的危害相對要小一些，炸藥的大部分能量轉化為沖擊波，但是，對于直接和炸藥接觸的部位，震動破壞還是相當嚴重的。

二、空氣沖擊波、爆風危害

1、地表大藥量裸露爆破，在平坦地形條件下，可根據下式計算超壓：

ΔP=14Q/R3+4.3Q2/3/R2+1.1Q1/3/R

式中R——藥包至保護對象的距離，m；

ΔP——空氣沖擊波超壓值105Pa；

Q——單次齊爆藥量的梯恩梯炸藥當量，單位為；

建筑物破壞程度與超壓關系

破壞等級1234567

破壞等級名稱基本無破壞次輕度破壞輕度破壞中等破壞次嚴重破壞嚴重破壞完全破壞

超壓ΔP，105Pa＜0.020.02～0.090.09～0.250.25～0.400.40~0.550.55~0.76＞0.76

建 筑物 破壞 程度鋼混屋蓋無損壞無損壞無損壞出現小于1mm的小裂縫出現1~2mm的裂縫出現大于2mm的裂縫承重磚墻全部倒塌，鋼混承重柱嚴重破壞

頂棚無損壞抹灰少量掉落抹灰大量掉落木龍骨部分破壞塌落

內墻無損壞抹灰少量掉落抹灰大量掉落磚內墻出現小裂縫磚內墻出現大裂縫磚內墻出現嚴重裂縫或部分倒塌磚內墻大部分倒塌

鋼混立柱無損壞無損壞無損壞無損壞無破壞有傾斜有較大傾斜

假設破壞行為使用的炸藥為1包硝銨炸藥（3kg），經計算可得到以下數據：

R3568101520

ΔP（105Pa）3.0151.010.6910.4110.2840.1550.105

由此可見，沖擊波的衰減是相當快的，其破壞能力主要集中在炸藥包附近。

2、炸藥爆轟對直接接觸物體的破壞范圍：根據實驗，我們可以認為球形裝藥爆轟生成物的直接作用范圍為10～12倍的裝藥半徑，柱形裝藥爆炸時，約為半徑的30倍。例如，將1包硝銨炸藥（3kg）貼在立柱上，按球形裝藥計算，炸藥爆轟對立柱的破壞范圍大約是64～96厘米。

3、空氣沖擊波對人體的傷害，可以根據下式計算：

R=25√Q

式中R——空氣沖擊波對掩體內人員的最小允許距離，m；

Q——單次齊爆的炸藥量，單位為kg；

如：1包硝銨炸藥（3）空氣中裸露爆炸時，空氣沖擊波對掩體內人員的最小允許距離為43.3米。

4、炸藥爆炸生成的氣體體積計算

1㎏炸藥爆炸所產生的氣體在標準狀況下的體積，稱為炸藥的比容，以L/㎏來表示。計算公式推算如下：

炸藥爆炸的反應式通式為：

mM=n1N1+ n2N2+ n3N3+……

式中 M——炸藥的分子量；

m——炸藥的物質的量，mol；

N1——爆炸生成的分子量；

n1——炸藥的物質的量，mol；

1㎏炸藥爆炸后生成的氣體體積為：

V=（n1+n2+n3+……）/ mM×22.4×1000 L/㎏

例如，1㎏含80%硝酸銨和20%TNT的炸藥爆炸生成的氣體體積為：

11.35NH4NO3＋C6H2CH3（NO2）3→7CO2＋25.2H2O＋12.85N2＋0.425O2

解：V=（7+25.2+12.85+0.425）÷（11.35+80+1×227）×22.4×1000=898 L/㎏

由于現在的民用炸藥在逐步淘汰TNT，根據以上計算，我們可以按照850 L/㎏的炸藥比容來計算炸藥爆炸所產生的氣體體積。并以此來推算爆風危害。

以上是本人從事爆破工作多年對炸藥爆炸對建筑物的危害的一點心得，希望各位爆破業同仁提出寶貴意見，以求在日后的爆破工作中能夠做到提高意識，增強控制，避免破壞。

參考文獻

《爆破安全規程》GB6722-2003