巖土工程開挖爆破振動監測分析新方法

2015-03-23 11:24:18董承全孟軍濤顏勝才

浙江建筑 2015年8期

董承全，孟軍濤，顏勝才

DONG Chengquan，MENG Juntao，YAN Shengcai

(中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，北京100081)

在高速鐵路及高速公路修建過程中，常會遇到路塹開挖爆破。盡管施工人員盡量采用控制爆破方法以期減小振動產生的不利影響。但振動造成建筑物損壞的現象仍有發生。根據有關爆破安全規程［1］，需對臨近建筑物進行振動監測，使其振動速度控制在安全標準范圍內。爆破振動傳播衰減過程是一個十分復雜的過程。其振動速度、頻率、持續時間，以及波在傳播過程中因地質地貌特征變化引起波的反射、折射疊加造成的波形奇異特征等參量，與傳播距離、傳遞介質、藥量大小、爆破方式有關。國內一些學者在這方面做了大量工作，如程康等［2］對爆破振動進行了詳細研究，提出了不同堅硬程度巖石的衰減特性;趙竹占等［3］研究了爆破振動引起的震害現象;婁建武［4］研究了爆破地震信號的分形盒維數值分析，從理論上推演了爆破地震波振動強度衰減系數與分形盒維數D 的關系。龍源等［5-6］還進行其他爆破振動研究。筆者［7-8］在幾個爆破振動信號監測分析基礎上，提出一種基于模糊數學的圖像識別技術，采用方格矩陣法計算出振動波形的波形特征值Fzi。該值不僅反應了振動速度大小，同時包含了振動頻率變化及持續時間大小以及波形奇異性等諸參量，比采用單一的振速值更能反映振動衰減特性。通過實例計算，波形特征值Fzi與振速值有較好的相關性。

1 測試方法及爆源條件

路塹開挖主要為石英砂巖巖體，呈風化或中風化程度。地貌為山體下有一小型水庫、河流及農田。地面上散布民宅和小型企業。為避免爆破振動對民宅及企業的影響，分別在水庫邊靠近爆源一側、水庫對岸、民宅及企業處布置4 個測點，每點同時布有垂直、徑向、切向傳感器，測距分別為120、230、340、450 m。布孔42 個，齊發爆破。

2 振速測試結果分析

圖1 為實測典型波形。對每道波形讀取最大振幅值，計算振速，采用薩道夫斯基公式:

圖1 實測典型波形

式(1)中:V±max—振速(cm/s);

Q—單孔裝藥量(kg);

R—測點到爆源距離(m);

K—與巖石性質、地質條件、爆破方式有關的系數;

α—衰減系數。獲得的各測點不同振動方向的衰減關系見圖2。從圖2 可以看出，振速最大值為1.3 cm/s，而民宅及企業處振速值小于0.1 cm/s，低于規范標準，建筑物是安全的。由于水庫的存在，使得水庫對岸的振速衰減較快，其衰減指數及衰減系數均大于文獻［2］中的數值。其徑向速度峰值高于垂直向和切向速度，但衰減較快，切向速度衰減相對慢一些。隨距離增大(比例距離減小)，不同方向的振速值非常接近。