爆破振動(dòng)對(duì)地下供水設(shè)施的影響分析

王韶峰（中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 110015）

爆破振動(dòng)對(duì)地下供水設(shè)施的影響分析

王韶峰
（中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 110015）

本文針對(duì)某民爆物品倉(cāng)庫(kù)區(qū)整體遷建工程擬選廠址，因地下埋設(shè)某供水設(shè)施，通過(guò)分析計(jì)算，確保民爆物品倉(cāng)庫(kù)爆炸產(chǎn)生的爆破振動(dòng)不會(huì)對(duì)該地下供水設(shè)施產(chǎn)生影響。

民爆；供水設(shè)施；爆炸；振動(dòng)

日前，筆者負(fù)責(zé)某民爆物品倉(cāng)庫(kù)區(qū)整體遷建工程的可行性研究工作，根據(jù)建設(shè)方提供資料顯示，擬選廠址與周邊的村莊、散戶、高壓線等建筑物和設(shè)施的距離均符合規(guī)范要求。但是，擬選廠址地下埋設(shè)有某供水設(shè)施，然而，現(xiàn)行規(guī)范沒(méi)有關(guān)于民爆物品倉(cāng)庫(kù)與地下設(shè)施的安全距離可供參考。通過(guò)本文的計(jì)算分析，確保民爆物品倉(cāng)庫(kù)區(qū)不會(huì)對(duì)該地下供水設(shè)施產(chǎn)生安全隱患。

1 分析原理

炸藥在巖土體介質(zhì)中爆炸時(shí)，大部分能量用于巖體的破碎、移動(dòng)或者拋擲，另外一部分能量對(duì)周圍介質(zhì)引起擾動(dòng)，并以波動(dòng)的形式向外傳播。通常認(rèn)為：在炸藥近區(qū)為沖擊波、在中區(qū)為應(yīng)力波、在遠(yuǎn)區(qū)為地震波。地震波的本質(zhì)是一種在介質(zhì)內(nèi)部傳播的體波和面波組合，是一種彈性波。依據(jù)能量輻射的基本原理可知，波的能量密度隨著距離的增加而不斷減小，這種能量密度（或振幅）隨波陣面的幾何擴(kuò)散而減小的現(xiàn)象稱為幾何阻尼或幾何擴(kuò)散。一般認(rèn)為，近地表爆破中產(chǎn)生四種波：縱向壓力波P波，縱向稀疏波（N波），剪切波（S）波，瑞利表面波（R），其中瑞利波衰減速度最慢［1］。

按照最不利情況分析可知，當(dāng)單個(gè)炸藥庫(kù)爆炸時(shí)，若爆炸能夠引起足夠的強(qiáng)度，將會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)破壞的現(xiàn)象。如：滑坡、建構(gòu)筑物破壞等現(xiàn)象。目前，許多國(guó)家采用質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度作為地震強(qiáng)度的指標(biāo)，目前，我國(guó)《爆破安全規(guī)程》推薦采用的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度公式為薩道夫斯基公式：

式中：V為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度；Q為炸藥量；R為觀測(cè)點(diǎn)到爆源距離；K、α為與地形、地質(zhì)條件有關(guān)系數(shù)。

公式（1）很好的解決了對(duì)地面振動(dòng)速度預(yù)測(cè)的問(wèn)題，在爆破振動(dòng)預(yù)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。大量觀測(cè)數(shù)據(jù)證明，地形條件對(duì)爆破振動(dòng)的傳播和衰減產(chǎn)生較大的影響。例如：高邊坡底部爆破，爆破振動(dòng)速度隨著距離地面高差的增大而呈放大趨勢(shì)。但是，當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)低于地面爆源點(diǎn)時(shí)，振動(dòng)速度隨著深度的增加呈現(xiàn)減弱的趨勢(shì)。一般可認(rèn)為：深度3m處，徑向振動(dòng)速度衰減50%，垂向振動(dòng)速度衰減10%，其他各種深度可遵循指數(shù)衰減規(guī)律計(jì)算。因此，徑向振動(dòng)速度衰減擬合為：

式中： V徑為深度Δh質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度；V爆源為地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度； Δh為爆源點(diǎn)深度與觀測(cè)點(diǎn)深度差值。

同理，可得垂向振動(dòng)速度衰減公式為：

式中：V垂為深度Δh質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度；V爆源為地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度；Δh為爆源點(diǎn)深度與觀測(cè)點(diǎn)深度差值

2 分析計(jì)算過(guò)程

該民爆倉(cāng)庫(kù)區(qū)內(nèi)擬建4座危險(xiǎn)性庫(kù)房，單庫(kù)計(jì)算藥量較大的庫(kù)房為1號(hào)庫(kù)和2號(hào)庫(kù)，計(jì)算藥量分別為15t和5t，因此，本文僅分析1號(hào)庫(kù)和2號(hào)庫(kù)爆炸對(duì)地下供水設(shè)施的影響。

分析1號(hào)庫(kù)爆炸后對(duì)供水設(shè)施的影響，計(jì)算藥量Q=15000kg，R=72.5m（平面實(shí)際距離約為74.6m），選取K=250，α=1.3，根據(jù)公式（1），計(jì)算該點(diǎn)振動(dòng)速度V=61.53cm/ s。1號(hào)庫(kù)與地下供水設(shè)施的相對(duì)高差Δh=98.2m，根據(jù)公式（2）和（3），計(jì)算得V徑=8.57×10-9cm/s，V垂=1.91cm/s。

分析2號(hào)庫(kù)爆炸后對(duì)供水設(shè)施的影響，計(jì)算藥量Q=5000kg，R=44.5m（平面實(shí)際距離約為46.6m），選取K=250，α=1.3，根據(jù)公式（1），計(jì)算該點(diǎn)振動(dòng)速度V=72.1cm/s，2號(hào)庫(kù)與地下供水設(shè)施的相對(duì)高差Δh=95.5m，根據(jù)公式（2）和（3），計(jì)算得V徑=1.87×10-8cm/s，V垂=2.46cm/s。

3 分析結(jié)論

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定：水工隧道、交通隧道、礦山巷道等爆破振動(dòng)采用被保護(hù)對(duì)象所在位置的質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度。對(duì)于水工隧道安全允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為8～10cm/s［2］。

通過(guò)上述分析可知，1號(hào)庫(kù)和2號(hào)庫(kù)爆炸時(shí)，在供水設(shè)施處產(chǎn)生的振動(dòng)速度均小于《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度8cm/s，因此，在該處建設(shè)民爆物品倉(cāng)庫(kù)區(qū)不會(huì)對(duì)該地下供水設(shè)施產(chǎn)生安全隱患。

4 降低安全風(fēng)險(xiǎn)措施

為降低可能出現(xiàn)事故時(shí)的振動(dòng)速度，一方面，可通過(guò)設(shè)置減振溝降低爆破振動(dòng)的強(qiáng)度。另一方面，可適當(dāng)增加庫(kù)房面積，進(jìn)而增加裝藥的分散性，有效降低K、α的大小，最終降低爆破振動(dòng)的強(qiáng)度。

［1］爆炸及其作用（下冊(cè)，爆炸對(duì)目標(biāo)的作用和穿甲作用）［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1979.

［2］爆破安全規(guī)程［M］.北京：國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2004.

［3］民用爆破器材工程設(shè)計(jì)規(guī)范［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.

［4］爆破材料與起爆技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008：88-96.

［5］爆炸力學(xué)［M］.北京： 國(guó)防工業(yè)出版社， 2005：67-78.