爆破地震波波长对建筑物基础的影响
爆破振动对建筑物影响的研究
Serial N o.419M ay .2004 矿 业 快 报EXPR ESS I N FORM A T I ONO F M I N I N G I NDU STR Y 总第419期2004年5月第5期 马建兴,(1957-),男,高级实验师,014010内蒙古包头市。
・试验研究・爆破振动对建筑物影响的研究马建兴 刘 勤 颜春军(内蒙古科技大学建筑与土木工程学院) 摘 要:对爆破地震波的传播特性,爆破地震与天然地震的区别,观测建筑物振动的原则以及频谱分析的研究,提出了一些看法,对从事该研究的人员具有一定的意义。
关键词:爆破振动;地震;频谱分析中图分类号:TD 23511 文献标识码:A 文章编号:100925683(2004)0520020202Research Effect of Bla sti ng V ibra tion on Bu ild i ngsM a J ianx ing L iu Q in Yan Chun jun(A rch itectu re and C ivil Engineering Schoo l ,U ST I M )Abstract :B ased on the tran s m issi on characteristics of b lasting earthquake w aves ,the dif 2ferences betw een b lasting vib rati on and earthquake ,ob servati on p rinci p le of bu ildings vib ra 2ti on and study of sp ectrum analysis ,som e op in i on s are p u t fo rw ard ,w h ich have certain m een 2ing fo r researchers in th is field .Keywords :B lasting vib rati on ;Earthquake ;Sp ectrum analysis1 爆破地震波的传播特点我们知道爆破释放的能量使周围介质产生振动,这个振动通过介质内部相互之间的作用,以应力和应变的相互转化形式,向四面八方传播,即为地震波。
隧道开挖爆破震动对地表建筑物影响
隧道开挖爆破震动对地表建筑物影响随着我国交通事业的蓬勃发展,穿越闹市区的浅埋隧道工程将会越来越多,由于工程条件的限制,这些隧道有很大一部分需要采用爆破法进行开挖,但爆破产生的震动效应有可能危及到周围建筑物的安全。
因此,为保证建筑物的安全和隧道等地下工程的顺利建设,有必要对爆破地震波作用下的震动效应及其对结构的陂坏进行研究。
本文首先简单介绍了爆破地震波产生、类型及其传播规律,并探讨研究爆破震动效应对于建筑结构两种震动破坏机制,即直接效应和动态响应效应。
然后以重庆新红岩隧道爆破开挖为工程背景,根据监测数据研究浅埋隧道爆破时地表震动特性及其变化规律,并应用matlab信号处理功能,对爆破地震波的主频、能量分布等进行分析,并分析了爆破地震波的反应谱的特征。
最后以普通结构动力学理论为依据,通过ANSYS有限元软件,对某框架结构工程实例在爆破震动作用下的的动力反应进行计算分析,与抗震设防烈度震动作用下的结构动力反应进行比较,对其进行了安全性评估。
通过以上,本文得到的结论：1)爆破地震波所含的频率成分较多,频带较宽。
然而不同的爆破方法时,爆破震动信号的频谱成分有大差别。
采用非电雷管主频的分布范围基本在40～75HZ 之间。
采用不同延期时间的电子雷管爆破时主频值的分布都较非电雷管爆破时的频率大。
在近距离范围内,爆破地震波的高频震动成分含量较高,而在远距离区域内,高频振动成分含量减少,地震波的低频成分含量相对增加。
2)主振频率较好反映了能量的分布。
爆破能量分布很不均匀,在其频域中除了以主振频域外,还存在多个子频带,各频带的能量大小不相同,这样造成爆破中存在多个与频率对应的峰值,由此可见采用单主频的爆破安全判断标准存在偏颇。
非电雷管的震动能量分布范围相对集中在低频范围,而电子雷管分布在高频带的能量要比非电雷管高频带的能量大。
3)爆破地震波震动反应谱的峰值区间对应的周期约在0.01～0.05s(对应的频率为20～100HZ)范围内,随后谱峰值迅速衰减。
地震对建筑结构的影响
地震对建筑结构的影响地震是一种自然灾害，它的到来往往造成房屋和建筑物的倒塌、破坏和损失。
在地震发生后，建筑结构的稳定性和强度将面临严峻的考验。
本文将探讨地震对建筑结构的影响，并介绍一些减轻地震影响的方法。
一、1. 结构震动地震产生的震动是对建筑结构最直接以及最明显的影响。
地震波传播至建筑物时，会引起结构的振动，当地震波强度较大时，结构振动会明显加剧。
这种震动作用下，建筑结构的部件受到力的作用，可能引起结构的破坏甚至倒塌。
2. 波动效应地震波传播过程中会形成波动效应，即波浪在建筑物内部的反射、折射和干涉。
这种效应会产生增大的地震力，对建筑结构构件造成额外的负荷，增加结构的损坏风险。
3. 地基液化地震中，若建筑物所处的地基松散，且含水量较高，就有可能发生地基液化现象。
地基液化会导致地基土壤丧失了承载能力，建筑结构将失去稳定性，因而容易受到破坏。
4. 应力集中地震力在建筑结构中的传递过程中，往往会导致应力的集中。
在某些部位，应力值会远大于结构的设计强度，造成该处的破坏。
这种应力集中现象对结构的损伤特别明显，需要特别注意。
二、减轻地震影响的方法1. 设计合理的结构在建筑结构设计时，应考虑地震力的影响，采用合理的结构形式和构造方法。
例如，采用抗震墙、框架结构等能够增强结构稳定性的设计方案。
此外，还应根据地震区特点，确定相应的抗震设防烈度，以确保结构的抗震性能。
2. 选择适宜的建材建筑结构使用的建材应具备一定的抗震性能。
例如，钢材、钢筋混凝土等材料具有较好的强度和韧性，能够在地震中更好地承受力的作用，从而减轻结构受损程度。
3. 实施抗震加固对一些老旧建筑，或者抗震性能较差的建筑，可以采取抗震加固措施。
常见的抗震加固方法包括：加固墙体、增加结构承重能力、加强结构连接等。
这些加固措施能够提升结构的整体抗震性能，使建筑物更加安全可靠。
4. 定期维护检查为了确保建筑结构的安全性，定期维护检查是必不可少的。
通过定期检查，可以及时发现结构存在的隐患，加以修复和处理。
爆破地震效应
爆破地震效应
爆破地震效应是指在爆破过程中，由于炸药释放的能量引起的地震波传播引起的地表震动。
这种效应通常会对周围的建筑物、道路和其他基础设施造成影响。
爆破地震效应的强度取决于爆破的规模和距离。
爆破规模越大，爆破距离越近，则地震效应就越强。
因此，在进行爆破作业时，必须采取一系列措施来减轻地震效应对周围环境的影响。
这些措施包括：选择合适的爆破方式和炸药类型、控制爆破规模和距离、在爆破前对周围环境进行充分的调查和评估、采取适当的隔离和防护措施等。
在进行大型爆破作业时，还需要进行实时监测和反馈控制，以确保爆破过程不会对周围环境造成过大的影响。
此外，应根据当地法律法规和标准制定相应的爆破管理方案，确保爆破作业的安全和环保。
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隧道爆破震动对既有构筑物影响分析与研究
隧道爆破震动对既有构筑物影响分析与研究摘要：爆破震动是爆破的主要危害之一，在爆破地震波的作用下，建筑物结构内部都可能会产生连续拉扭及超载作用，从而可能造成房屋墙面抹灰脱落、结构体裂缝开裂或延伸等现象。
为保证工程爆破时周围建筑物的安全，有必要对爆破的振动效应进行实测和控制，从爆破地震的特殊性出发，考虑主频率，持续时间对建筑物的影响。
从而确保周围建筑物的安全。
关键词：爆破震动；地震效应；主振频率；持续时间隧道内部进行爆破时，一部分能量引起炸药周围岩土体的扰动，并以波的形式向外传播。
由爆破源释放出来的震动波传到地面后引起地面运动，这种地面运动会对地表构筑物产生一定的影响甚至破坏，这就要求在实施爆破掘进时，应全面考虑爆破震动产生的影响。
而爆破震动所引起地面运动可以用地面上质点的加速度、速度或位移的时间函数来表示。
对于爆破地震控制的研究重点是控制爆破震动最大速度或最大加速度，确定爆破震动的传播规律，这个规律可用来预测地表震动强度与爆心距、装药量大小之间的关系，从而可确定爆破地震的安全距离，达到对现有构筑物的安全保障。
1. 工程概况烧锅隧道位于承德市双滦区烧锅村滦河电厂的山丘地段。
烧锅隧道采用分离式双洞，其中左幅隧道全长1075m，右幅隧道全长1185m。
隧道按高速公路双向四车道设计，洞区地面标高为370m-460m，进口段山体坡面向东北倾斜，坡度整体约为45%，地形较为陡峭；出口段，上体坡面向西倾斜，坡度整体约为25%，地形较为舒缓，在地貌上场地属于丘陵地带。
进、出洞口地形为山丘坡脚地形。
表1 隧道路线平、纵一览表2．工作内容此次监测采用Mini-Blast I型爆破测震仪（如图所示）对建筑物筑物周围的震动信息进行同时监测，准确的给出因爆破震动所产生的影响。
图1Mini-BlastⅠ型爆破测振仪目前烧锅隧道既有构筑物为多个输电线塔和一片距离隧道100米处的墓地，因墓地距离爆破点较远，并且其抵抗爆破振动的能力较强，因此不作为主要构筑进行安全评估监测，目前主要进行评估监测的构筑为右幅隧道爆破掘进面上方处的一输点电塔，电塔高28m，输送电压为220kv，据隧道洞顶垂直高度为32.4m，据右幅隧道设计线4m偏右，据隧道进口水平距离为54m。
隧道爆破对地表建筑物的危害及防治
隧道爆破对地表建筑物的危害及防治1.1 爆破地震波产生阶段影响因素分析1.1.1 炸药的影响炸药的影响包括炸药种类的影响和炸药量的影响。
目前业界的大部分专家学者认为炸药种类不同对爆破地震波影响也不同。
实验表明：作为炸药重要性能参数之一的爆轰压力对爆破震动大小和频率有影响，炸药的爆轰压力上升时间越短，爆破震动越大，爆破震动波的频率也越高。
从炸药的波阻抗方面讲，如果炸药的波阻抗与岩石、土的波阻抗相近的情况下，爆破损失的能量少，炸药的能量传递的效果良好，爆破的震动效果就降低；反之爆破损失能量大，而损失的能量会增强爆破的震动。
1.1.2 段数的影响段数的影响主要体现在降震效果和延长爆破地震波作用时间。
研究表明分段装药比不分段装药的降震效果好30%-50%。
随着炸药的段数增加，地震波的主震相会相应的降低，但是地震波的作用时间会增长，所以段数也不是越多越好。
合理的装药段数，既能减少爆破作用时间又能降低爆破地震波的主震相，因此可以有效的降低震动效应。
1.1.3 装药结构形式的影响这里主要分析耦合装药和不耦合装药的装药结构形式。
试验表明：在一定岩石和炸药条件下，采用不耦合装药（或空气柱间隔装药），可以增加用于破碎或抛掷岩石的爆破能量，提高炸药能量的有效利用率，降低药量使用。
与亲合装药相比它降低质点振动速度峰值，降低了爆破震动的效果。
1.1.4 起爆方案的影响岩土爆破作业中有很多爆破方式（定向爆破、预裂、光面爆破、微差爆破、控制爆破等），不同的爆破方式对爆破地震波的产生有不同影响。
通过研究发现当起爆方向线与保护目标垂直时，振动速度峰值最大，药包组成直线布置会加强垂直方向的地震波。
对于毫秒级的微差爆破来说，延迟不同的时间间隔引起的爆破振动强度也不同。
1.2 爆破地震波传播过程中的影响因素分析1.2.1 大地系统的地质条件大地系统的地质条件主要考虑的是爆破周围的地形、地表覆盖层厚度、断层等。
同时研究表明，场地地表覆盖土对地震波的作用时间也有影响。
采矿爆破振动对地面建筑影响的鉴定及其结论解读
采矿爆破振动对地面建筑影响的鉴定及其结论解读爆破是让矿区正常运行的一项重要工作，例如：矿石回采、土石剥离和一些土石方工程都需要进行爆破工作。
但是在进行爆破工作时，其产生的振动形成的地震波会对地面建筑物的安全造成影响，从而会引起一系列的侵权纠纷等问题。
本文主要是以分析具体的案例，列出采矿爆破振动对地面建筑影响的鉴定方法，对侵权纠纷的进行结论解读。
标签：采矿爆破；振动效应；建筑物；鉴定结论爆破是让矿区正常运行的一项重要工作，例如：矿石回采、土石剥离和一些土石方工程都需要进行爆破工作。
但是在进行爆破工作时，爆破产生的地震波通过传递，经过建筑物的地下结构传递到建筑物的地上机构，引起建筑自身的结构产生振动。
目前我国的采矿作业的环境周围都有大量的建筑物，因此在建筑物的周围进行爆破工作是必不可少的环节；但是实际的爆破环境十分复杂和爆破理论不完善与成熟，就会在矿区引起强烈的爆破地震效应，导致周围的建筑物出现裂缝甚至是倒塌现象，这样就会常常引起一系列的侵权纠纷。
文章主要通过对实际案例的分析，总结出对采矿爆破引起的振动对地面建筑物影响的鉴定方法和对其侵权纠纷的进行结论解读。
1 实际案例的基本情况某矿区始建于2005年，主要通过井下巷道爆破的方法进行采矿工作，由于矿区周围村民的房屋大多都是在20世纪80年代左右建设的砖木房和少数的土坯房，村民们就多次以爆破振动影响其房屋为理由，与矿区发生纠纷。
随着我国市场经济的形成，矿区得到了不断的发展，对其开采量也随之加大，因此矿区的爆破工作也更加的频繁和爆破所用剂量也在不断的增加；对矿区的驻地居民的房屋建筑的影响也加剧，因此矿区驻地村民与矿区的纠纷也在不断的加剧。
通过对矿区驻地村民的房屋进行观察，大多数村民的房屋都存在着墙体开裂的现象，新旧不一，通过从村民的反应情况来看，在矿区进行爆破工作时，能够感觉到振动感和玻璃门窗都有颤动的声响。
2 爆破振动对地面建筑影响的鉴定方法在进行爆破工作时，其产生的能量可以引起周围质点在平衡位置上相继的振动，对在一定范围内的建筑物也产生不利的影响。
爆破地震效应
爆破地震效应
爆破地震效应是指在进行建筑物拆除或挖掘工程时，使用爆炸物炸毁建筑物或挖掘地下土壤时，会产生类似于地震的效应。
这种效应可能会对周围环境和建筑物造成不同程度的影响，甚至可能导致人员伤亡和建筑物倒塌。
爆破地震效应的主要原因是爆炸产生的冲击波和声波，它们会在空气和地面上传播，并引起地震波。
这些地震波会在建筑物内部或周围的土壤中传播，使建筑物的基础受到震动和破坏。
此外，爆炸产生的高温和高压也会对周围的建筑物和环境造成破坏和损害。
为避免爆破地震效应对周围环境和建筑物造成损害，需要进行详细的爆破设计和安全措施。
这包括选择适当的爆炸物，控制炸药的数量和位置，进行周密的安全检查和保护措施等。
此外，还需要对爆炸现场周围的建筑物和人员进行充分的疏散和安全防护措施，以确保人身安全和财产安全。
总之，爆破地震效应是进行建筑物拆除或挖掘工程时所必须面对的风险之一。
只有通过科学的爆破设计和安全措施，才能有效地减少这种效应对周围环境和建筑物造成的损害和影响。
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爆破地震波波长对建筑物基础的影响
随着爆破技术的不断发展和完善以及城镇建设改革的需要，工程爆破的应用范围己由最初的采矿、修路发展到今天的城市大型建（构）筑物的拆除、基坑的开挖以及城区道路和机场的平整建设等；爆破的环境也己由人烟稀少的荒郊野外转移到人口密集的城镇。
工程爆破的应用极大地降低了人们的劳动强度，加快了建设速度，提高了工作效率。
但是随着爆破技术的广泛应用，人们越来越关注爆破对周围环境和建筑物造成的影响，尤其是爆炸时产生的灰尘、震动等问题更加得到了重视。
二、爆破地震波
（一）爆破地震波的形成
炸药爆炸释放出来的能量以两种形式表现出来，一种是冲击波，另一种是爆炸气体。
随着传播距离的增大，冲击波衰减为应力波和地震波，地震波引起的（近地表）地面振动称为地震动。
当这种震动达到一定强度时，就会对爆区周围的建筑物造成一定的破坏。
炸药在岩（土）体中爆炸时，一部分能量对炸药周围的介质引起扰动，并以波动形式向外传播。
通常认为：在爆炸近区（药包半径的10～15倍），传播的是冲击波。
在中区（药包半径的15～150倍）为应力波。
当应力波继续向外传播，波的强度进一步衰减，其作用只能引起质点做弹性振动，而不能引起岩石破坏，这种波称为弹性波。
地震波是一种弹性波，它包含在介质内部传播的体波和沿地面传播的面波。
爆破过程中造成岩石破裂的主要原因是体波的作用，而造成爆破地震破坏的主要原因是面波的作用。
在短距离内，所有的三种波（（P 波、S波、R波）几乎是一起到达，因而辨认地震波的类型是非常复杂的。
而在远距离处，传播速度较慢的S波，R波开始与P波分离，就能辨认它们。
（二）爆破地震波的传播特点
爆破地震波在岩土介质中的传播，是复杂的波动过程的合成，纵波与横波以及面波、直达波与反射波及折射波等组成的复杂振动，通过介质从爆源向四周传播，由于纵波、横波和面波的传播速度各不相同，在岩土介质中传播不断产生反射波、折射波等后生波，与直达波之间不断发生相长与相减叠加，使得爆破地震波的波形参数随时间不断发生变化。
爆破地震波随着传播介质的不同，其传播特性也不同，尤其在缺陷介质中的传播更具多样性。
爆破点周围的地层起过滤系统的作用，以不同的速率抑制或衰减爆破地震波频谱。
爆破地震波在传播过程中，可能会因为各种原因而具有其几何扩展特性。
其另一个特点是能量释放的过程持续时间一般较短，并且具有一定的突然发生的瞬态冲振动的特性。
对于爆破地震波的传播特性，其在空气和水中的特性己被广泛认识。
但是对于在岩土介质当中来说，情况则要复杂得多。
因为岩土具有不同的物理力学性质，其物理力学性质有时是连续的变化，有时又是突然跃迁变化的，加之岩石本身的地质因素，天然岩体并非均质体，岩体中含有大量的断层、节理及裂隙等，使得岩体具有非连续性和显著的各向异性。
节理的存在使得爆炸能量分布不平衡，严重阻碍应力波的传播，造成应力波能量的急剧衰减，所以要确定爆破震动波的传播特性则要困难得多。
（三）爆破地震波的周期和頻率
一般用最大振幅A所对应的一个波的周期作为地震波的参数，频率为其倒数。
由于地震波明显的瞬态振动特征，为一频域较宽的随机信号，用频谱分析方法得出频谱可描述其频率特征。
涅尔谢索夫等人认为爆破地震波的周期与药量或当量Q有关，通过总结得出，在爆点附近，瑞雷波的周期基本上不改变。
三、爆破地震波的波长对建筑物动力响应的影响
不同波长的地震波对建筑物的影响是不同的。
当地震波波长比建
筑物基础尺寸大得多，或基础为刚性基础时，建筑物的基础在地震波作用发生振动时，基础上各个点的振动轨迹是相似的，所以建筑物基础不产生相对位移，基础结构各构件的变形是一致的。
而当地震波长与建筑物尺寸相当，且结构的基础并不是刚性的，或者不是整体的，建筑物的基础各点在地震波作用下运动是不相同的，基础各个点将发生水平方向差动或竖直方向差动。
四、结论
综合上面的讨论，我们知道：当建筑物的频率与爆破地震波频率相近时，建筑物对地震波速度响应得到加强；而当爆破地震波频率比建筑物自振频率大得多时，建筑物对地震波速度响应较弱。
当建筑物的长度比爆破地震波波长大得多时，建筑物对地震波速度响应较弱。
我们在理论上解决了一些实际问题，譬如在爆破地震波发生时，近区域的建筑没有遭到破坏，而处在远区域的建筑物却受到了很大的影响。
通过结论，我们知道：远区的建筑物较近区的建筑物更容易发生共振现象，且共振的破坏作用要大得多，通过分析我们还知道动力响应的动力系数与阻尼比有关系。
阻尼比大，则动力系数小；反之就起到了很大的破坏作用。
五、小结
关于爆破振动和建筑物对爆破振动的响应己经有很多人进行了初步的探讨，但是深入的理论研究文献还是比较鲜见的，因此在这个领域需要扩展的空间还很大，需要有更多的人投入到这些方面的研究工作来。
（作者单位：襄阳职业技术学院）。