1、隧道爆破對地表建筑物的危害及防治1.1爆破地震波產生階段影響因素分析1.1.1炸藥的影響炸藥的影響包括炸藥種類的影響和炸藥量的影 響。目前業(yè)界的大部分專家學者認為炸藥種類不同對爆破地震波影 響也不同。實驗表明：作為炸藥重要性能參數(shù)之一的爆轟壓力對爆 破震動大小和頻率有影響，炸藥的爆轟壓力上升時間越短，爆破震 動越大，爆破震動波的頻率也越高。從炸藥的波阻抗方面講，如果 炸藥的波阻抗與巖石、土的波阻抗相近的情況下，爆破損失的能量 少，炸藥的能量傳遞的效果良好，爆破的震動效果就降低；反之爆 破損失能量大，而損失的能量會增強爆破的震動。1.1.2段數(shù)的影響段數(shù)的影響主要體現(xiàn)在降震效果和延長爆破地 震波

2、作用時間。研究表明分段裝藥比不分段裝藥的降震效果好30%- 50%。隨著炸藥的段數(shù)增加，地震波的主震相會相應的降低，但是地震波的 作用時間會增長，所以段數(shù)也不是越多越好。合理的裝藥段數(shù)，既 能減少爆破作用時間又能降低爆破地震波的主震相，因此可以有效 的降低震動效應。1.1.3裝藥結構形式的影響這里主要分析耦合裝藥和不耦合裝藥的裝藥結構形式。試驗表 明：在一定巖石和炸藥條件下，采用不耦合裝藥（或空氣柱間隔裝 藥），可以增加用于破碎或拋擲巖石的爆破能量，提高炸藥 能量的有 效利用率，降低藥量使用。與親合裝藥相比它降低質點 振動速度峰 值，降低了爆破震動的效果。1.1.4起爆方案的影響巖土爆破作業(yè)中

3、有很多爆破方式（定向爆 破、預裂、光面爆 破、微差爆破、控制爆破等），不同的爆破方式對 爆破地震波的產生有不同影響。通過研究發(fā)現(xiàn)當起爆方向線與保護目 標垂直時，振動速度峰值最大，藥包組成直線布置會加強垂直方向 的地震波。對于毫秒級的微差爆破來說，延遲不同的時間間隔引起 的爆破振動強度也不同。1.2爆破地震波傳播過程中的影響因素分析1.2.1大地系統(tǒng)的地質條件大地系統(tǒng)的地質條件主要考慮的是爆破周圍的地形、地表覆 蓋 層厚度、斷層等。同時研究表明，場地地表覆蓋土對地震波的作用時 間也有影響。相關研究表明：地形地質條件對爆破地震波傳播的方 向性和質點振動速度峰值有影響。巖體介質中的斷層和 不連續(xù)體對

4、 爆破地震波的傳播起阻礙和衰減作用，所以在爆破控制有時會采取 挖溝的措施來起到減震的目的。1.2.2距離因素在這里距離因素主要指水平距離和豎直高差。在水平距離方面，研究資料表明：隨著距離的增加，爆破地震波由于介質的阻 尼作 用強度降低，地震波的頻率也慢慢的向低頻段發(fā)展，但作用時間會 增長。在豎直高差方面，周圍正高差對爆破地震波效應有放大作 用，負高差對地震波則效應是減低作用，因此在爆破危害控制中需 要考慮高差的影響。2爆破震動對建筑物的破壞2.1建筑物的結構特性建筑物結構可分為三個部分：地基結構、上部結構及地基以下 的土或巖體等地質體結構。每一部分的結構不同，它所表現(xiàn)出來的 結構特性也不同。我

5、們既要了解建筑物結構的狀態(tài)、結構頻率，還 要了解結構的重要性和危險程度。根據(jù)不同的建筑物特點？取不同的 保護防范措施。上下部結構好的建（構）筑物，它體現(xiàn)出來的抗震能 力較好；反之，那些地基薄弱（土或石塊地基）、上部結構老舊、形 式簡單的建（構）筑物結構，則會表現(xiàn)出較差的爆破震動抗性。2.2爆破地震波與建筑物的響應2.2.1建筑物的固有頻率爆破地震波的頻率對建筑物的破壞有很大的關系。地震波頻率 的大小與建筑物的固有頻率有很大的相關性。頻率在結構動力 破壞 中有重要影響，表現(xiàn)為兩個方面：地震波頻率是外部因素，結構頻率 是內部因素。如果地震波頻率較低，半波長大于建筑物結構的特征 尺寸時，結構震動明顯

6、。2.2.2地震波對建筑物的作用時間大量工程實踐表明：隨著地震波作用時間增長，地震波應力對建筑物的作用時間也增長，建筑物就越容易發(fā)生破壞，這就是所 說的損傷的累積。一兩次的爆破作用（地震波應力的作用時間有 限）可能不會對建筑物產生實質性的破壞，但是多次甚至是無數(shù)次（應力作用時間足夠長）的爆破作用下，建筑物就有可能因為累積損 傷增長到了一個臨界值而發(fā)生變形、失穩(wěn)甚至破壞。所以在爆破震 動危害控制時應考慮作用時間的影響。3減震爆破措施及其機理根據(jù)爆破地震波的傳播方式及破壞機理，目前隧道爆破的控爆 減震主要從三方面入手：（1）針對受控對象采取措施；（2）針對 爆破地震波的傳播？取措施；（3）針對爆源

7、采取措施。3.1針對爆源及爆炸地震波傳播采取的措施3.1.1預裂隔震帶降震法隧道爆破所產生的爆炸應力波以柱面波 的形式向外傳播，如 沒有阻隔，將直接進入圍巖，使圍巖產生較大 的震動危害，不利于圍巖的穩(wěn)定。預裂爆破就是通過在爆源的周邊 設置預裂帶，將保護的目標結構與爆心隔開，以阻斷主炮孔爆破所 產生的爆炸波 直接向圍巖傳播，從而減少爆破震動對圍巖的危害， 也就減小了建筑物地基沉降的危害。3.1.2多段微分爆破減震法多段微差爆破的降震原理包含如下兩 個方面：（1）藥量微分原理，即是增加爆破孔的數(shù)量，減少單孔的 藥量，將爆破的藥量分成多段分別起爆代替一次起爆，震動波的峰 值主要受單段藥量控制。這樣在

8、炸藥總量保持不變的情況下，炸藥 在爆巖體內得到更均勻的分布，從而使爆破效率更高，炸藥爆炸產 生的能量大 部分用來破碎巖石，從而達到減震的目的。（2）多段 延時原理，即增加一次爆破的起爆段個數(shù)，減小最大起爆藥量。一次 爆破，藥量是一定，當段別數(shù)增加，則每次爆破的單響藥量就會減 少，爆破所引起的震動就會減小。3.1.3調整裝藥及裝藥結構減震法工程中有時也通過改變炸藥裝 藥和炸藥結構來實現(xiàn)降震的 目的。如根據(jù)巖體特性確定炸藥裝藥的性 質，使其波阻抗更匹配，改善爆破效果，提高炸藥有效利用率，減小 爆震動的有害影響，實現(xiàn)減震。3.2針對受控對象采取的措施（1）掌握建筑物的結構特性。（2）加強薄弱點或薄弱地帶的爆破震動監(jiān)測。（3）對建筑物采取必要的防范措施。4對爆破震動災害控制的展望通過本文的研究，一定程度上明確了爆破振動作用下地表質 點 及臨近建筑物振動響應規(guī)律，但由于爆破振動受周圍復雜的環(huán)境影 響，并且地震波本身也具有隨機性、復雜性。因此無法十分