場地條件對建筑物爆破震動響應的影響

鄭紹辰 包明浩

摘 要：在我國工程領域當中，爆破工程是其中一項至關重要的工程內容。而有研究人員通過長期研究證明，場地條件的差異化會導致其對建筑物爆破震動響應產生的影響也不盡相同。這也意味著想要對爆破地震作用下的建筑物的安全程度進行精準評估，還需要充分掌握場地條件對建筑物爆破震動響應所產生的實際影響。因此在這一背景下，本文將通過結合相關研究文獻，著重圍繞場地條件對建筑爆破震動響應產生的影響進行簡要分析研究。

關鍵詞：場地條件；建筑物；爆破震動響應

引言

在爆破作用下地殼內會有大量彈性波傳播，這一彈性波同地震本身產生的地震波基本相同，但考慮到爆破地震缺乏足夠的能量并且通常傳播距離極短，因此其自身擁有包括幅值和震動頻率相對較高、持續時間短暫等在內的眾多獨特特點。根據我國相關標準要求，爆破地震時不允許對建筑物產生任何細微損壞影響。但在實際爆破中受場地條件的影響，其度建筑物爆破震動響應的影響作用也存在明顯差異，因此本文將通過對此進行初步探究，希望能夠為相關研究人員提供必要參考和幫助。

一、場地覆蓋土層厚度影響建筑物爆破震動響應

（一）影響建筑物爆破震動幅值

有研究人員指出，相比于以基巖為基礎的建筑物，以覆蓋土層為基礎的建筑物的爆破震動幅值更大，并且當土層厚度越發增大下，建筑物爆破震動幅值也會隨之不斷增高。其通過對某露天礦的震動波形進行監測，發現除卻測點處土層厚度之外，在其他所有測試條件下所獲得的監測結果均基本相同。并且根據相關數據顯示，當土層厚度為3.6m時，與之相對應的質點峰值震速為每秒0.925m，當土層厚度為4.5m和6.8m時，與之相對應的質點峰值震速分別為每秒0.934以及0.948cm。由此可知，場地土對于爆破震動幅值會產生相應的放大效果。

（二）影響地震波持續時間

通常爆破地震不會持續過長，在對地面特征進行確定的過程中，使用加速度或是速度最大值即可。但如果爆炸作用需要花費較長的時間，則僅僅使用加速度、速度最大值難以對地面震動強度進行真實、全面地反映[1]。因此需要引入一個至關重要的參數即事件持續長度。通過結合相關研究資料可知，在延時以及多點爆破的過程中，地面振動幅值持續時長一般和結構破壞之間有著明顯的內在關聯性，分析一次爆破過程持續時間特性，也是了解場地覆蓋土層影響爆破地震波持續時間的關鍵所在。對于脈沖地震波，如果有相對疏松的覆蓋層存在于基巖表面，則由此形成的各瑞利波簡諧波會按照不同速度進行傳播，因此在傳播時間一定的情況下，各簡諧波的傳播距離也將產生差異性。也就是說，當傳播距離越來越大時，爆破地震波振動持續時間也將越來越長。

二、場地卓越周期影響建筑物爆破震動響應

事實上導致場地條件不同對建筑物爆破震動響應影響產生差異性的一大關鍵原因，便在于因受到爆破地震波的作用，各場地條件下所產生的動力性質也會產生差異性，因此需要通過利用場地卓越周期對場地土層動力特性進行精準評估。根據魏海霞（2010）的相關研究可知，覆蓋層厚度同場地土層卓越周期之間具有明顯的內在關聯性，其通過反復進行試驗，發現當土層厚度達到3.6m時，場地土層卓越頻率將達到45Hz，而當土層厚度增加至6.8m時，場地土層卓越頻率也將隨之增加至36Hz。這也意味著，當覆蓋層厚度越來越大時，場地土層卓越周期也將隨之增大，反之如果覆蓋層厚度越發減小，則場地土層卓越周期也會越來越小。有研究學者指出，多層土地基中，如果存在硬夾層，則會使得多層土卓越周期出現相應減小的情況，并且隨著夾層與基地之間的距離越來越短，多層土周活躍周期減小幅度將會越發明顯。而如果存在軟夾層，則會使得多層土卓越周期出現相應的增大情況，當夾層與基地之間的距離越來越近時，卓越周期增加幅度也會變得越來越大[2]。

受此影響，在建筑物自振周期同場地卓越周期近乎一致的情況下，建筑物因發生類共振現象而出現嚴重破壞的可能性越大，因此在實際爆破工程當中，工作人員需要注重避免建筑物自振周期同場地卓越周期相接近，從而有效防止對建筑物造成破壞。在具體進行工程爆破的過程中也需要重點加強對建筑物的保護處理，立足實際情況對爆破參數進行相應調整，從而順利完成工程爆破。

三、工程地質條件影響建筑物爆破震動響應

毛暉（2004）通過結合前人的相關理論，并利用專業的儀器觀測對建筑物爆破震動進行相應分析，指出工程地質條件也會在一定程度上影響建筑物爆破震動響應。其通過分別對比高處和低處的建筑物，發現前者往往具有更大的震動響應。而在場地固定不變的情況下，沿水平方向，當土壤類型發生改變時，則工程地質條件只會局部影響建筑物爆破震動響應[3]。但其也在試驗中發現，當建筑物所處土壤為兩種或是兩種以上類型，則將會出現較大的建筑物爆破震動響應。不僅如此，根據其給出的試驗結果顯示，當地下水位深度在1m到5m時，會產生巨大的建筑物爆破震動響應。但隨著地下水位深度的逐漸加深，建筑物爆破震動響應反而不再明顯。因此其也指出，在水位一定的情況下，隨著水位的不斷增高，建筑物爆破震動響應也會越來越大。

結束語：本文在采用文獻研究法探究場地條件對建筑區爆破震動響應的影響過程中，指出場地土的存在不利于建筑物抗爆破震動，并且當覆蓋層厚度逐漸增大下，建筑物爆破振動幅值也會明顯增加。而隨著震動持續時間的不斷延長，場地土卓越周期增加明顯，均會在一定程度上增加建筑物被破壞的可能性。而當建筑物處于較高水位土層或是高處建筑物，也比較容易產生較大的爆破震動響應。因此在實際進行工程爆破的過程中，還需要工作人員通過結合場地具體條件，對爆破參數進行合理調整，從而有效保障建筑物安全度。

參考文獻

[1]王海峰.青島地鐵爆破施工對沿線建筑物的影響及其防護研究[D].青島理工大學，2015.

[2]魏海霞.爆破地震波作用下建筑結構的動力響應及安全判據研究[D].山東科技大學，2010.

[3]毛暉.建筑物爆破震動的安全控制技術研究[D].中南大學，2004.

作者簡介

鄭紹辰（1991.06--）；性別：男，籍貫：山東省德州人，學歷：碩士研究生，畢業于山東科技大學；現有職稱：無；研究方向：隧道及地下工程。

（作者單位：山東省青島市黃島區山東科技大學）