爆破地震作用下建筑結構的安全可靠性研究

譚勇

摘要：隨著社會經濟快速發展，我國城市化進程日趨深化。巖土爆破作為工程項目施工工作的一部分，以其自身高效性、快速性等優勢，在礦山開采工程、興建水電工程、公路交通工程、房屋建筑工程等方面發揮著積極作用，但是，受到爆破環境、相關理論研究等尚不完善等因素的影響，爆破地震施效應對建筑結構安全可靠性構成了一定威脅。文章將從爆破地震效應特點入手，并對爆破地震波對建筑結構安全可靠性的影響進行分析，了解爆破地震對建筑結構安全性的影響，并提出相應解決措施，以期為我國工程建筑領域可持續發展提供支持。

關鍵詞：爆破地震；建筑結構；安全可靠性；研究

前言：近年來，基于建筑領域蓬勃發展背景下，相關學術研究及建筑標準日漸增多，建筑領域的發展得到了越來越多的關注。由于爆破產生的振動、沖擊波、飛石、有害氣體、噪聲及煙塵等對周邊環境能夠構成破壞，尤其是對建筑結構穩固性的影響最更為明顯，為此，加強對爆破地震作用下建筑結構安全可靠性的研究具有積極意義。

一、爆破地震特點

受到爆源自身復雜性及傳播介質多樣性等特點的影響，爆破地震產生的地震波也同樣具有該特點，作為一種振動波，爆破地震波的隨機性是隨著時間的變化而發生變化，為此，就現階段來看，還無法準確預估爆破地震波的加速度記錄。不僅如此，一旦產生爆破地震波，勢必會影響周邊環境，正因如此，爆破地震波具有明顯的傳播性特點，通過對地震波振幅、頻率及持續時間等參數的分析和研究，能夠更好地了解和掌握地震波對建筑結構安全、可靠性的影響[1]。爆破地震產生的能量十分巨大，但是，在相關研究中發現，一般低爆速炸藥爆轟壓力上升較慢，且振動也會降低，如果在地震波傳播過程中，遇到斷層、裂隙、距離較遠等情況，其烈度勢必會下降。

二、基于爆破地震作用下，建筑結構的安全可靠性分析

（一）分析方法

結構隨機振動可靠性主要是指結構在隨機動力荷載影響下，在特定時間范圍內，完成預期功能的可能性。就定義來看，分析結構安全可靠性主要是將結構強度、地震動參數及反應概率等作為主要衡量標準。簡而言之，是將結構視為單自由體系，忽視結構自身穩定性，僅考慮爆破地震對其穩定性產生的影響[2]。為此，本文主要采取的是結構動力反應概率方法進行分析和研究。

（二）現場分析

建筑結構類型不同，那么在遇到爆破地震情況時，結構安全可靠程度也會有所差別，如地表建（構）筑物破壞受損、道路邊坡發生滑坡、水庫大壩受損等等。數據信息建立在理論與實際結合基礎上，并對現階段應用較為廣泛的薩道夫斯基公式進行擬合，通過對具體爆破對結構動力響應數據的分析能夠發現，能夠獲取爆破產生的安全功率，對具體工程施工提供一定參考和借鑒。

（三）爆破地震反應分析

爆破地震作為巖土爆破工程、城市拆除等工程中不可缺少的一項環節，導致建筑結構失穩、開裂等現象時有發生，而建筑結構類型具有特殊性特點，面對爆破地震的響應也會有所差別，如果單純采取傳統單一參數進行安全控制，缺乏科學性、合理性，為此，需要借助反應譜理論進行了解地震動的特性，兼顧地震動特性及結構響應特性雙方面，反應譜能夠對于一系列當中的不同的自振頻率單自由度系統進行分析，更加直觀、具體的反映爆破地震對建筑結構產生的影響。就爆破地震反應譜數值的計算，可以通過直接積分法、卷積法及快速傅里葉法等方法進行計算。

（四）結構安全可靠響應分析

受到爆破作用自身特殊性及復雜性等因素的影響，現有研究成果普遍集中在定性分析及實驗分析兩方面，缺乏理論計算研究，難以準確評估建筑結構安全度，為此，本文利用時程分析整個地震在特定時間內產生的動力反應，并在地震波及爆破地震波兩種情況下對建筑結構安全、可靠性進行分析能夠發現，兩種振動條件下，結構樓層最大位移會隨著樓層的增加而增大，當樓層位移大于爆破地震波相結構樓層位移時，建筑結構變化曲線呈現更加陡峭的現象，充分證明了爆破地震作用下的樓層頂點最大位移隨著樓層的增加增長幅度逐漸下降，因而，在施工中，應掌握爆破地震對結構穩定性的影響，著重對結構進行相應調整。

三、爆破地震對建筑結構造成的危害及預防

爆破地震對建筑結構的破壞，主要是通過表面滲透至建筑內部，結合理論及實踐監測數據來看，爆破地震對建筑結構造成危害表現在以下幾個方面：

第一，承重不足。承重結構是整個工程的核心力量，其穩定性直接決定整個工程性能，爆破產生巨大的振動，直接作用于結構物之上，在一定程度上增加了內力，并相應的改變了受力方式，造成結構強度不夠，出現墻體裂縫、鋼筋混凝土柱剪斷等現象。針對這一問題，在進行爆破施工之前，要分析和研究結構情況，適當減少藥量，降低爆破振動強度，以保護建筑結構承重能力。

第二，延性不足。受到節點強度不足、延性不夠等因素的工作作用，結構整體性能在面對爆破地震時，會發生一系列變化，影響日后建筑使用安全性，基于此，在總藥量一致情況下，可以采取微差爆破技術進行減震處理，就距離較近的爆源而言，需要適當調整間距，控制在100m以上，用爆破安全距離計算藥量。

第三，倒塌。高大建筑物由于整體結構較為復雜，且體積較大，一旦在周邊進行爆破地震施工，極有可能引導傾斜、倒塌等情況，為此，針對這種情況，可以在建筑物周邊設置減震溝、減振孔等，減少地震波對高大建筑物產生的影響。

第四，對邊坡的危害。邊坡穩定性直接由山體、巖體的完整度決定，在進行建筑工程施工時，為了滿足建筑施工要求進行爆破施工，直接破壞巖體完整性，特別是節理、裂縫發育等位置表現最為明顯，針對此情況，需要在施工前進行小范圍試驗，獲取可靠的參數，采用預裂爆破等方式有效控制或者減小爆破地震破壞范圍及程度，以為實際施工提供參考。

結論：根據上文所述，本文在借鑒現有研究成果基礎之上，對爆破地震對建筑結構安全可靠性影響進行深入分析和研究，能夠全面掌握影響建筑結構的各類要素，并在工程設計及施工中進行相應調整和優化，提高工程結構穩定性的同時，保障居民人身及財產安全。誠然，我國建筑領域尚處于發展階段，建筑施工技術水平與國際水平存在一定差距，但是，只有堅持不懈，結合實際情況深入分析和研究，能夠更好地推進我國建筑領域健康發展，進而最大程度發揮社會效益。

參考文獻：

[1]胡曉勇，蘇臣宏，仇玉良等.隧道下穿縣城爆破震動對地表建筑影響及安全評價[J].公路，2013，（06）12-16.