建筑结构爆破震动效应预测方法研究

定 。 因 此 ， 目前地 衷效应 的研 究大称是 建立在统计分析 和现场 州贵
前用于预浏、评枯爆破地衷效应的方法主要有 饭下 基１ 之 上 的 。目 １ ４
几种 ：
１ ．２ 。１
单 一参数 法
单一参数法是通过大贵的现场试脸和现浏 ，将建筑物的破坏与
爆破地衷的强度联 未起来进行统计分析，确定某个单一的地衷强度
爆破设计选择最 佳的延期时问【 ｓ Ｔ ｉ －１］
（ ） ｎ ｅ ｒ ｏ ａ ｌ 模 型『 ， ３ Ｍ ｔ Ｃ ｏ ｅ Ｍ ｎ ｅ ｒｏ ａ ｌ认 为由爆破 衷动 引起的质点运动 Ｓｒ ）可用下 ｏ ｔ Ｃ （ ｔ
面主 连式计算 ：
Ｓ ｔ 二． ，（－ ，ｂ ） ｒ ）一 Ｓ ｔｄ－ ， （ ＝Ｊ 艺ａ 式中：Ｓ ｔ一 （ 时域单段 （ ） 或单孔）爆破源函数 ，
度与建筑结构玻坏的相关性最好 ，所以各 国都逐渐采用最大振速作 为评定标准。芳名的Ｍ． 萨退夫斯基套式杭是通过预浏地衰动质 Ａ．
点的最大速度 作 为衡１指标 的『＝ 一一
人们 关心的地 基与结构点上 ，取 儿个 实侧抓动 波形记 录 ，用两个Ｐ Ｖ Ｐ
值比值的平均佳作为地墓衷动记录Ｐ Ｖ Ｐ 值的放大倍数。这种方法只能
在随着ＰＶ Ｐ值的改变地基衰动的预率成分大体保特不变的情况下适用 。
而实际上 ，Ｐ Ｖ Ｐ 位的放大 因预率 的不同而不同，并昨恒定不变的。
此外这种方法堆以准确反映爆源性质和场区地形地质条件的影响 ， 也无法具体考虑建筑结构的动力特性和材抖性能，因而使得这种方
重现 ，多排徽 差爆破 的每个 炮孔其有相 同的源函数 ，且饱孔 的空间 ．
分布 不影响地襄波的传播途径。传播介值的影响可在实浏的单孔波 形 中得到体现。Ａｄ ｒｏ认 为预浏的爆破 衷动是延期时间的函数 。 ｎ ｅ ｓｎ 并通过 系统地变化延期时问，绘制预浏爆破衷动什立叶诺的幅值与
延期时问、预率之问关来的 “ 灰度 困”。通过 “ 灰度图”，可以为
１ ２・ 动力分析法〔， ・ ３ ，
随着爆破技 末的广泛应 用，工程爆玻的规模越来越大 ，对坏破
工程的可撞性和安全性的要求亦越来趁高。上述安全评定方法虽存 ｉ单方便的优． ，但 与现代爆破 工程的要求之 问的矛质也越来越明 ｀ ￥ ０ ．
显 了。
近年来，由干电子计算机的广泛应用和计算技术的发展 ，爆破 工程中也开始沿用地衷工程学中反应讲理论和动力分析法，对爆破 地震进行倾讲和反应讲分析 ，计 茸爆玻 地衷作用时坛构的动 力友应
模型，寻我一个准确性与可用性相结合的预浏方法，实现在爆前即
可对爆破 震动效应进行预浏估计爆破 衷动对结构 的影响 ，以及 通过
系统变化 ，并可通过这种方法选择最佳的爆玻参获。
Ｒ
式中：Ｖ －地衷动质点的最大速度 ， Ｑ 一炸 药圣 ， Ｋ ａ 一与介质特性有关的参数 ， ， Ｒ 一爆ｒ 距。 ｚ ｝
预浏结构ＰＶ ａ Ｐ ｔｃｅ ｏｉｙ Ｐ （ｅｋ ｒｉｌ Ｖ ｌｃｔ）位的主要步骤是：在 Ｐ ａ ｅ
参数作为评价爆玻地衰安全的撞制参圣，并给出 相应撞制指标。国
内外学者先后采用地面最大加速度 、最大速度以及能全比〔，（ ＝ ２ Ｅ ａ ｆ ，式中ａ ２ ２ ／ 为地面衰动最大Ｐ速度 ，ｆ Ｏ 为地面衷动的主频率）等
作为撞制指标。在英国，也 曹经采用过地面衰动最大位移作为撞制 指标 。近年来 ，大贵的浏试 资并和工程实践表 明，地面最大衷动速
动的率越周期个数决定的。‘ 率越周期指的是振幅足 够大以至显著影 响波形的周期。它由各个炮孔 的波动登加产生。随着距爆源距 离的
猎加 ，波的耗丧特性将产生复杂周期的扰动，每一周期称有不同的 预率成分。为了简化 ，Ｄｅａ仅设各个脉冲率越周期有相 同的幅值 ａｍｎ 和频率。该模型以波动理论与实浏数据为基抽 ，在一定距离处 ，搜
和结构中产生的应力和应变。这种方法能比较准确地进行衷害分析
并指导杭衰设计 ，是一种先进的方法。用动力分析 法和反应讲理论 预浏结构反应时 ，应首先建立杭衷设计反应讲 。挽襄设计反应讲是 对大责爆 破实脸结果进行统计分新得到的。知果能够很好解决杭襄 设计反应讲的问题 ，动力分析法将取代经脸枯计法七 即。 ”ｒ 由于爆破地衷波可以人 为地产生，现代炸破技未使人们可以按 照研 究工作 的禽要来考滤爆炸源的设计 ，产生符合一定讲特性的地
的 问题 。
１２ ．
爆破地震效应的研究现状及发展
炸药在土宕介质中垠炸时所释放的一部分能＊ 波动的形式向 １ ａ 外传摇，形成攀破地衷波。爆玻地衷波的传拐规律及其对传播介质 和建筑结构的形响 ， 一般称为爆破地衷效应［ １ ｅ爆破地宋效应主 ７ 要研究爆破 引起的地面运动变化规律及其衰动弧度对建筑物、机４ Ｖ 设备、人 等的影响 。研 究的主要 目的在于选释退 宜的爆玻方式和 药 蚤，使得爆破效果最佳 ，而 由此 引起的爆破地震动强度将不危及建 筑物、构筑物以及需要保护的工程设施等的安全 。由于爆玻地襄波 在地层中的传摇是一个复杂的力学过租，炸药的性能、能贵、装药 结构、引爆方式、堵寒条件以及爆破的地形地质条件称会影响爆玻 地农效应 ，此外 ，土芳介质 的动力学性质也很难用计算方法精确确
应讲分析相结合，沿用天然地襄中地襄烈度的棍念形成的。前苏联 学者来用周期从０１秒到０８秒范围内反应讲平均值的讲烈度的概 ．５ ．０ 念．考虑 了地衷波讲特性和结构的自 抹周期等因素，比单一参数法 前进了 一步。但是从爆破地衷反应讲曲线的特性可知，该段语值衰
减很快 ，未用平均位必然会带来很大误差，加之地衰烈度的棍念本 身并不产格 ，所以这种方法也是一种粗略 的方法。
由于其它波的分离，使瑞刊波携带的能贵占据主导地位。模型的设 计要点包括：爆破的几何关系，瑞利波的传播性质，波从爆源至传
感器的时问等。Ｄ ｅａ 充分考虑 了瑞利波的衰减特性与耗嵌 ，恨定 ａｍ ｎ
在某一特定位豆，地质条件、爆破过程保持不变的情况下，衰减系 数为常数 ，并可根据侧宋数据反推。谙度登加是这个模型的主要缺 点。这是因为，在该模型中，爆破衷动的持续时问是由组成这个波
３
衷波。只要运 当地配笠观侧仪器，可以获得多种可供分析 的地襄和
结构反应 资抖 。 因此动 力分析 法在扰爆 衷结构 的研 究和应 用方面比
天然地衷更为方便 ，更有其明显的优越性。可以预杆爆破地衰效应 的研 究必将会促进动力分析 法的发展 ，同时也 为地衰工程提供一种 可幸的实脸手段 。
１ ２． 预测完整时间厉程模型 ・ ４
由于单一物理贵预报 的缺点及 为解决动力法中攀破设计反应讲
的问题，导致了预报完整时问历程方法的产生。具有代表性的有：
（ ）Ｄ ｅ ｎ ａ模型“ ， １ ａｍ ‘
Ｄｃａ１８年提出以登加每个饱扎爆破产生的瑞利波脉冲为基 ３ ａｍｎ９
Ａ的拍浏模型。Ｄ ｅ ａ认 为， 在距爆 源一定距离处（ ０－ ２ ０ ， ａｍ ｎ （ ０ １０ 未） ３
１ 爆破地震效应的研究现状及本课题研究的主要内容
１． １ 概述
爆破工程 引起的地襄效应是爆破套害中重要的研 究镶题之一 。
随着爆玻技未的广泛应用，它渐为人们所关注。几乎所有的爆玻工 程都沙及 到地衷效应的 问题 ，地宋效应的报浏及其相应标准的建立
已成为爆破工程中不容忽视的重要环节，直接关系到爆破工程能否 安全顺刊地进行以及能否获得经济效益，同时也可对攀破地宋效应 的危害做出真实、客观的评价 ，消除人们的种种质提。地衰效应的 研究是一个昨常复杂的问题，影响的因素较多。国内外研究者建议
２
法给出的指标往往带有片面性和保宁性，对不同场区和不同类型建 筑结构适应性较 差。实际应 用时。只能凭设计施工人 员的经脸予以
修正。
１・ ２ 爆破地震烈度法ｔ， ２． “
这种方法以宏观衰害为依据 ．企图以单一参数 法与动 力法的反
学者提出的各种模型都侧重于爆破衷动的某一方面，或是振动的最
大振幅，或是振动的主倾率。要建立缔合、准确 的模 型 ，还需做大
贵 的工 作 。
１． 课题研究的主要内容 ３
本课题的主要 目的在于针对 目前 广泛应 用单一参数法评枯爆 破 襄动效应 的缺点 ，结合 国内外丈献介绍的各种预浏爆破衷动效应 的
ｄ 一 段（ Ｊ ） ， 第ｊ 或第ｊＬ 延期时问， ａ 一地客效应影响系数．用炸药的相对威力和平方根药 ，
圣衰减定律来计算 。
占 一第Ｊ 或第ｊ 延期时间误差。 孔） Ｊ 段（
其它预浏模型还有有限元模型‘， ， 、降低襄动强度模型『， “等。
爆破地衷波的模拟、预９是一项昨常复杂的工作。 目前 国内外 １ １
未用的预浏爆破地震动强度 的模 型及建筑物破坏的定１烈度工程标
准。其差异称很大，这祝给其体应用带来很 多困难ｒ 幻。 随着先进 的侧试方法及计葬技未的岌展 ，为爆破地装效应的研 究提供 了新的 手段和方法。知何准确地预浏爆破地震效应 ，建立切合实际的预浏 模型 ，一直是爆破工作者致力子研 究的热． 点之一 ，也是本丈特计论
浏结果与实浏结果吻合较好。 （ ） ｄ ｒｏ 模型〔 ７ ２ Ａ ｅ ｓｎ ｎ ａ
Ａｄ ｒｏ 通过整Ａ单孔临空爆破波形来模拟多排徽差爆破的衰 ｎｅ ｓｎ ｄ
动 形 Ａ一 ， ， 二 《， 的 破 Ｉ 定 ； 波 。ｎ ｄ ， 二 ，二 定 ， 参 ＊给 。 能 ｔ Ｔ Ａ ， ＂