爆破地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性研究

譚勇

摘要：隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)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(yōu)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(fā)揮著積極作用，但是，受到爆破環(huán)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(jié)構(gòu)安全可靠性構(gòu)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(jié)構(gòu)安全可靠性的影響進行分析，了解爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)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(xù)發(fā)展提供支持。

關鍵詞：爆破地震；建筑結(jié)構(gòu)；安全可靠性；研究

前言：近年來，基于建筑領域蓬勃發(fā)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(fā)展得到了越來越多的關注。由于爆破產(chǎn)生的振動、沖擊波、飛石、有害氣體、噪聲及煙塵等對周邊環(huán)境能夠構(gòu)成破壞，尤其是對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(jié)構(gòu)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(zhì)多樣性等特點的影響，爆破地震產(chǎn)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(fā)生變化，為此，就現(xiàn)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(chǎn)生爆破地震波，勢必會影響周邊環(huán)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(xù)時間等參數(shù)的分析和研究，能夠更好地了解和掌握地震波對建筑結(jié)構(gòu)安全、可靠性的影響[1]。爆破地震產(chǎn)生的能量十分巨大，但是，在相關研究中發(fā)現(xiàn)，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(jié)構(gòu)的安全可靠性分析

（一）分析方法

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

（二）現(xiàn)場分析

建筑結(jié)構(gòu)類型不同，那么在遇到爆破地震情況時，結(jié)構(gòu)安全可靠程度也會有所差別，如地表建（構(gòu)）筑物破壞受損、道路邊坡發(fā)生滑坡、水庫大壩受損等等。數(shù)據(jù)信息建立在理論與實際結(jié)合基礎上，并對現(xiàn)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(jié)構(gòu)動力響應數(shù)據(jù)的分析能夠發(fā)現(xiàn)，能夠獲取爆破產(chǎn)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(huán)節(jié)，導致建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、開裂等現(xiàn)象時有發(fā)生，而建筑結(jié)構(gòu)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(tǒng)單一參數(shù)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(jié)構(gòu)響應特性雙方面，反應譜能夠?qū)τ谝幌盗挟斨械牟煌淖哉耦l率單自由度系統(tǒng)進行分析，更加直觀、具體的反映爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。就爆破地震反應譜數(shù)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(jié)構(gòu)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(xiàn)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(jié)構(gòu)安全度，為此，本文利用時程分析整個地震在特定時間內(nèi)產(chǎn)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(jié)構(gòu)安全、可靠性進行分析能夠發(fā)現(xiàn)，兩種振動條件下，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)樓層位移時，建筑結(jié)構(gòu)變化曲線呈現(xiàn)更加陡峭的現(xiàn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，著重對結(jié)構(gòu)進行相應調(diào)整。

三、爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)造成的危害及預防

爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞，主要是通過表面滲透至建筑內(nèi)部，結(jié)合理論及實踐監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)造成危害表現(xiàn)在以下幾個方面：

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

第二，延性不足。受到節(jié)點強度不足、延性不夠等因素的工作作用，結(jié)構(gòu)整體性能在面對爆破地震時，會發(fā)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(diào)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生的影響。

第四，對邊坡的危害。邊坡穩(wěn)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(jié)理、裂縫發(fā)育等位置表現(xiàn)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(shù)，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(jié)論：根據(jù)上文所述，本文在借鑒現(xiàn)有研究成果基礎之上，對爆破地震對建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的各類要素，并在工程設計及施工中進行相應調(diào)整和優(yōu)化，提高工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，保障居民人身及財產(chǎn)安全。誠然，我國建筑領域尚處于發(fā)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(jié)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(fā)展，進而最大程度發(fā)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.