地下工程爆破震動(dòng)控制技術(shù)措施分析

黃國(guó)新 魏冕 張忠超

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國(guó)的城市化建設(shè)和現(xiàn)代化進(jìn)程取得了令人矚目的成就。城市化建設(shè)的加速意味著土地資源的緊張，而為了最大化的提升土地利用率，現(xiàn)階段地下工程也如火如荼的發(fā)展起來(lái)。在地下工程建設(shè)之初，爆破開(kāi)挖法應(yīng)用極為廣泛。而在應(yīng)用爆破開(kāi)挖法時(shí)，不可避免的會(huì)出現(xiàn)爆破震動(dòng)，從而造成爆破區(qū)域土質(zhì)結(jié)構(gòu)的損壞，為之后的工程建設(shè)埋下安全隱患。本文分析了進(jìn)行地下工程爆破時(shí)爆破震動(dòng)出現(xiàn)的原因以及危害，并結(jié)合當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)控制爆破震動(dòng)的技術(shù)措施做了分析，以期為相關(guān)工作者提供指導(dǎo)和幫助。

關(guān)鍵詞：地下工程;爆破震動(dòng);控制;技術(shù)分析

一、地下工程爆破技術(shù)及爆破震動(dòng)控制技術(shù)的必要性

1.1地下工程爆破技術(shù)應(yīng)用的必要性

當(dāng)前，城市土地利用面積緊張、人均生活面積減少已經(jīng)成為了影響人們生活質(zhì)量和幸福感的主要原因。而進(jìn)行地下工程爆破，不僅能夠總體上擴(kuò)張人均生活面積，減輕人們的生活壓力，還能夠修建一系列的隧道、地下通道、地鐵等，擴(kuò)張交通網(wǎng)絡(luò)，提升人們出行的效率，最大程度的減少堵車(chē)等現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，地下工程爆破技術(shù)在近些年來(lái)得到了飛速的發(fā)展。

1.2地下工程爆破震動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用的必要性

在進(jìn)行地下工程爆破技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，而這些震動(dòng)通過(guò)傳播可能會(huì)對(duì)鄰近地區(qū)的建筑物以及地下管線(xiàn)等造成破壞，從而影響居民群眾的正常生活，甚至可能造成較為嚴(yán)重的事故。在這種情況下，進(jìn)行地下工程爆破震動(dòng)控制技術(shù)便有著極為重要的意義。

二、爆破震動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理

現(xiàn)階段，常用的地下工程爆破技術(shù)為爆破開(kāi)挖法，而爆破震動(dòng)，則是指炸藥在爆炸后產(chǎn)生震動(dòng)波，震動(dòng)波在爆炸介質(zhì)中傳播而產(chǎn)生的震動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，炸藥產(chǎn)生沖擊波的范圍為炸藥半徑的15倍，在這一區(qū)域內(nèi)，所有的介質(zhì)均會(huì)被炸藥產(chǎn)生的高溫高壓氣體粉碎;在距離超過(guò)爆炸中心炸藥半徑15倍的范圍內(nèi)，沖擊波衰減為應(yīng)力波，處于這一區(qū)域的介質(zhì)也會(huì)被應(yīng)力波所破壞;當(dāng)距離變?yōu)檎ㄋ幇霃降?00倍時(shí)，應(yīng)力波再次衰減成為彈性波，由于彈性波的沖擊力較小，因此這一區(qū)域內(nèi)的介質(zhì)并不會(huì)被彈性波破壞。這里所說(shuō)的彈性波，便是爆破產(chǎn)生的震動(dòng)波。爆破震動(dòng)波具有較強(qiáng)的傳導(dǎo)性，在向地面?zhèn)鞑サ倪^(guò)程中便可能對(duì)地下管道造成損壞;當(dāng)其傳播至地表時(shí)，便會(huì)因此地表的震動(dòng)，這就是所謂的爆破震動(dòng)。

三、爆破震動(dòng)控制技術(shù)措施

3.1控制單段起始炸藥量

諸多科研人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，爆破震動(dòng)傳播速度與一次炸藥量成正比，與測(cè)量點(diǎn)距爆炸中心點(diǎn)的距離呈反比;同時(shí)，地質(zhì)相關(guān)系數(shù)以及傳播衰減指數(shù)也影響著爆破震動(dòng)傳播速度。而在實(shí)際進(jìn)行爆破時(shí)，土質(zhì)的系數(shù)以及衰減指數(shù)是固定的，因此，想要盡可能去控制爆破震動(dòng)傳播速度，應(yīng)該從起始爆破炸藥的數(shù)量入手。現(xiàn)階段，人們常常使用延期雷管來(lái)進(jìn)行一次爆破炸藥量的控制。通過(guò)延期雷管的使用，能夠?qū)⒈普ㄋ幜縿澐譃槎喽窝訒r(shí)爆破，從而在滿(mǎn)足基本爆破要求的基礎(chǔ)上降低單次爆破產(chǎn)生的震動(dòng)。因此，通過(guò)控制單段起始炸藥量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)爆破震動(dòng)的控制。

3.2選擇合適的起爆時(shí)間間隔

上文提到，通過(guò)使用延期雷管進(jìn)行分段爆破，能夠減少每次爆破的炸藥量，從而減少降低爆破震動(dòng)。但是在實(shí)際爆破過(guò)程中，還需要切實(shí)考慮爆破震動(dòng)波之間的影響?，F(xiàn)階段，人們認(rèn)為當(dāng)爆破間隔超過(guò)爆破震動(dòng)波周期的三倍時(shí)，多個(gè)爆破震動(dòng)波不會(huì)產(chǎn)生影響，而當(dāng)爆破間隔小于爆破震動(dòng)波周期的三倍時(shí)，多個(gè)震動(dòng)波便會(huì)產(chǎn)生影響，從而出現(xiàn)“震動(dòng)波相互抵消”的情況，減少爆破震動(dòng)。因此，通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)谋茣r(shí)間間隔，便能夠最大程度避免爆破震動(dòng)波的疊加產(chǎn)生的影響，從而減少爆破震動(dòng)。

通過(guò)使用高精度的電子延期雷管，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)雷管爆破時(shí)間進(jìn)行精確的控制。具體來(lái)說(shuō)，將多段雷管的起爆時(shí)間設(shè)置為爆破震動(dòng)周期的一半，便能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)爆破震動(dòng)波的小姑抵消，從而減小爆破震動(dòng)強(qiáng)度。現(xiàn)階段，我國(guó)在進(jìn)行地下工程爆破施工時(shí)，往往選擇的是普通毫秒延期雷管。這種雷管的爆炸時(shí)間準(zhǔn)確度較低，因此很難實(shí)現(xiàn)降低爆破震動(dòng)強(qiáng)度的目的。因此，推廣使用高精度電子延期雷管，能夠有效時(shí)間多段雷管爆破時(shí)間間隔的控制。

3.3選擇恰當(dāng)?shù)奶筒坌问?/p>

對(duì)于一般掏槽來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生的爆破震動(dòng)極大，這主要是因?yàn)閷?duì)掏槽進(jìn)行爆破時(shí)掏槽內(nèi)部空間較大導(dǎo)致的。炸藥爆炸后的能量除了用于巖石的毀壞之外，均轉(zhuǎn)換成了震動(dòng)。因此，想要控制掏槽爆破時(shí)的震動(dòng)，可以通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)奶筒坌问饺胧帧?/p>

當(dāng)前，我國(guó)地下工程常用的掏槽形式包括斜眼掏槽以及直眼掏槽兩種類(lèi)型。楔形掏槽作為最常見(jiàn)的斜眼掏槽，其體積較大，能夠快速的將內(nèi)部巖石拋出，具有極好的掏槽效果。但是楔形掏槽的巖石夾制作用較大，因此在進(jìn)行爆破時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)也較大。在這種情況下，選擇復(fù)式掏槽能夠有效改善掏槽爆破震動(dòng)大的情況。具體來(lái)說(shuō)，首先通過(guò)選擇分段爆破雷管將單詞爆破的炸藥量減少，其次將內(nèi)側(cè)掏槽眼爆破轉(zhuǎn)化為外側(cè)掏槽爆破的形式，從而實(shí)現(xiàn)爆破震動(dòng)的減少。另外，通過(guò)選擇復(fù)式楔形掏槽，將掏槽的分級(jí)增加，進(jìn)一步減少爆破過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)。

3.4預(yù)設(shè)減震孔

減震孔的設(shè)立，能夠有效降低爆破產(chǎn)生的震動(dòng)。預(yù)設(shè)減震孔，是指在爆破區(qū)域的邊界處鑿出一系列密集的大直徑空孔。這些空孔能夠有效阻斷爆破震動(dòng)波的傳遞，從而減少隔離帶后方的震動(dòng)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行地下工程爆破時(shí)，產(chǎn)生的震動(dòng)不僅會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)為該區(qū)域的居民生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。為了最大程度避免爆破震動(dòng)造成的損失，在進(jìn)行爆破時(shí)，可以通過(guò)預(yù)設(shè)減震孔、減少單次炸藥用量、選擇恰當(dāng)?shù)奶筒坌问降确椒▉?lái)對(duì)爆破震動(dòng)進(jìn)行控制，從而推動(dòng)我國(guó)地下工程建設(shè)又好又快發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：黃國(guó)新，1993年5月，男，漢，河北省滄州市人，本科，助理工程師，研究方向：地雷爆破。

（作者單位：中國(guó)人民解放軍32305部隊(duì)）