爆破振動安全判據研究

摘要：回顧了國內外爆破振動安全判據的發展歷程并分析了其存在的問題，最后提出了爆破振動安全判據未來的研究方向。

關鍵詞：爆破;爆破振動;安全判據

隨著社會經濟的發展及科學技術的進步，爆破被廣泛地應用于礦山開挖、道路交通、水利水電建設、城鎮房屋拆除等工程領域。爆破為人類生產建設提供極大便利的同時也給周圍環境構成了潛在的威脅，尤其是爆破振動效應造成的周邊建筑物開裂、門窗損壞、精密儀器失準等一系列問題極易引發民事糾紛。提出一種科學、合理、實用的爆破振動安全判據對爆破周邊的影響對象進行安全性評估一直是眾多科研人員所致力于解決的關鍵問題，其將為爆破作業提供有效的指導。本文主要論述了國內外爆破振動安全判據的發展過程，針對每一種安全判據存在的問題做了簡要分析，最后提出了其未來的研究方向。

1 單因素安全判據

位移、速度、加速度都可以作為衡量爆破振動強度的物理量，但經研究發現速度和加速度是較為理想的指標。至于二者中哪一個更適合作為爆破振動影響的評估標準，每個國家或行業的規定都不盡相同。

1.1 以加速度作為爆破振動安全判據

部分專家分析認為，加速度能夠與爆破振動產生的慣性力聯系起來，便于進行建筑結構內力分析及換算對建（構）筑物結構產生影響的地震作用。因此，在爆破振動安全標準研究初期，包括美國在內的一些國家都是采用加速度作為爆破振動控制指標。我國最新修訂的《爆破安全規程》（GB 6722-2014）中也新增了核電站及受地震慣性力控制的精密儀器、儀表等特殊保護對象需要采用爆破振動加速度作為安全判據的規定，但值得注意的是，此規程中并沒有給出具體的參考數據，有待進一步研究完善。

1.2 以速度作為爆破振動安全判據

大量試驗和觀測表明，爆破地震動破壞程度與質點振速大小的相關性最好，且振速與巖土性質有較穩定關系。此外，利用速度可以和地震波所攜帶的能通量與所產生的地應力相聯系，并和結構中產生的動能和內應力建立關系。在后期的爆破技術發展過程中，峰值振速作為爆破振動安全判據被法國、日本、澳大利亞、美國等大多數國家所采用。我國最早制訂的《爆破安全規程》（GB 6722-1986）也同樣采用了此指標，見表1。

2 振速-頻率聯合安全聯合判據

隨著爆破技術在工程實踐中的深入應用，人們發現僅僅采用峰值振速這種獨立閾值理論具有很大的局限性。在某些爆破作業中，按《爆破安全規程》（GB 6722 -1986）進行安全評估后本應該出現損壞的建筑物在實際爆破中卻相安無事，而峰值振速很小的卻出現了意想不到的損壞。

在總結前人經驗的基礎上，國內外學者對爆破振動安全標準又進行了大量研究，結果發現建（構）筑物的破壞與爆破振動的頻率也具有密不可分的關系。特別地，當爆破振動頻率與建（構）筑物自振頻率相接近時容易造成共振反應，從而導致建（構）筑物出現較大損壞。在后續的發展過程中，振速-頻率聯合安全判據逐漸取代了原來的峰值振速理論并成為如今應用最為廣泛的爆破振動評判標準。我國從《爆破安全規程》（GB6722 -2003）開始對毛石房屋、非抗震大型砌塊建筑物、鋼筋混凝土結構房屋等保護對象的頻率首次進行了規定，到《爆破安全規程》（GB6722 -2014）又對03版規程中未涉及的水工隧道、礦山巷道、新澆大體積混凝土等保護對象的頻率做了相應的規定，詳見表2和表3。

3 多因素安全判據

結構的破壞是與結構動力響應有關的多種因素綜合作用的結果，其與爆破地震波的強度、頻率特性、持續時間以及結構的固有頻率、阻尼比等因素都有關。因此，有學者認為振速-頻率聯合安全判據僅是對獨立閾值理論的延伸，不能全面體現爆破振動效應的影響因素和危害實質。隨著工程爆破實踐的深入發展與爆破技術理論的不斷完善，越來越多的多因素安全判據被學者們提出。

婁建武等提出基于反應譜分析的RSI安全評價指標，第一次在爆破振動安全判據中考慮了結構動力特性的影響;凌同華從能量角度提出了綜合考慮爆破地震動三要素影響的TEDI;李洪濤等建立了考慮爆源形式、爆破振動頻帶分布和結構物動力特性影響的等效峰值振速評判準則;趙明生等提出了能反映爆破振動特性和建（構）筑物的響應特性的響應速度安全判據。從理論上講，這些多因素判據能更全面地對爆破周邊保護對象進行安全評估，也極大地推動了爆破技術的發展步伐。但由于缺乏大量工程實測數據的支撐和檢驗，在未來的推廣應用中其可靠性與合理性還得接受進一步的考證。

4 未來的研究方向

（1） 考慮爆破振動持續時間的影響。從爆破地震動三要素來講，持續時間也是一個不可忽略的影響因素，特別是其在微差爆破技術中所產生的累積損傷效應值得關切。因此，眾多學者呼吁要在工程爆破中考慮持續時間造成的影響。

（2） 綜合考慮爆破地震波特性與建（構）筑物自身特性。建（構）筑物的破壞是多種因素綜合作用的結果，目前研究中過份強調爆破地震波特性的影響而對建（構）筑物自身特性考慮不足，應當綜合考慮二者的相互作用。

（3）建立工程爆破數據庫。由于爆破工程的復雜性，目前很多安全判據無法得到大量實測數據的驗證。通過建立工程爆破數據庫實現數據的共享，可以有效解決此類問題。

5 結語

爆破技術是工程實踐領域的一個重要環節，爆破振動安全判據的制定則關乎著人類的生命財產安全。隨著研究的深入，相關知識理論將會不斷得到完善，爆破技術也將會在工程領域發揮更加有效的作用。

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作者簡介：朱衛斌（1995—），男，云南曲靖人，碩士研究生，研究方向：工程抗震。