药室爆破地震影响分析论文
药室爆破地震影响分析论文 摘要：通过分析实例，提出了药室爆破时控制爆破震动的方法。分析了条 形药包爆破药量计算、装药结构等和爆破地震效应存在的问题及其对策。关键词：药室爆破爆破地震振速 岩土工程中爆破引起的地震危及周围建筑物、构筑物和附近村庄民房的安 全，特别是在药室大爆破时，由于总装药量与最大一段药量都比较大，所产生的 爆破地震振速也大，爆破震动对周围环境的破坏效应也大，更值得重视和认真对 待。
爆炸地震波在岩土介质中的传播和衰减规律，到目前为止，还没有一个统 一的力学模型可以全面描述它的本质。因而，所有的数值计算结果与实测资料之 间常出现较大差异。为此，进行理论与实践的探讨求出新的公式是十分必要的；
但在目前情况下，选择现有经验公式，认真试验求取有关的参数值，从而求得更 为逼近真实的结果，是一个较为可行的途径。如在工程中，采用萨道夫斯基经验 公式，认真选择求取有关参数，求出最大一段装药量后，使振速控制在《爆破安 全规程》(GB6722-86)规定的安全振速范围内，从而使爆破地震的影响减小到允 许的程度。
1工程概况 进行药室爆破的君山位于某厂区，其岩石物理性质为：单向抗压强度为100 ～120MPa(f=10～12)，单向抗拉强度为6MPa，密度2.6t/m3，岩层属于厚层石灰 岩，山体表土覆盖较少，山体内有小溶洞裂隙等。在平整场地时，曾对其边坡进 行修整，由于山体裂隙断层的存在，经雨水的冲刷，多次发生山体滑坡，危及厂 房和运输通道，故决定对其分东西两部分进行大爆破，以消除隐患。
1.1爆区情况 东部爆区长112m，宽50m，爆破高度约40m，导硐设计标高+1240m。其 东侧为农田，南侧距厂房100m，西侧为西部爆区，北侧距最近的村庄民房134m。
西部爆区长75m，宽40m，爆高约30m，导硐设计标高+1250m。东侧为东 部爆区，南侧距库房100m，西侧距电力室120m，北侧距最近村庄民房95m。西 部爆区起爆晚于东部，以便在东侧形成1个空间，减少飞石对民房造成的损失。1.2爆破要求 (1)由于东西部爆区的北侧有民房和村庄，应避免爆破地震、飞石等的影 响和危害。
(2)爆破时要使岩石向北侧和东北侧倒塌，不向南侧方向倒塌。
2爆破方案 2.1爆破方案的确定 根据地形、地质特点和对爆破的要求，经多个方案比较后，确定总体爆破 方案为：条形分集药包，大空腔比为φ=5～6，间隔堵塞装药结构和微差毫秒爆 破的减弱松动崩塌爆破总体方案。爆破作用指数设计n=0.6。最小抵抗线：东部 wE=14～20m；
西部ww=10～13m。最小抵抗线与埋深比w/H≤0.5。
2.2最大一段药量的控制 2.2.1安全爆速 根据《爆破安全规程》，结合本次爆破现场情况，为了保证附近村庄毛石 房的安全，应使最近距离(RW=95m，RE=134m)处的振速控制在vA≤1.0cm/s。
2.2.2确定k与α值 由相似理论――量纲分析的结果，给出按萨道夫斯基经验公式计算振动速 度为 (1) 式中：k与α分别为爆破系数与衰减指数；
Q为最大一段药量；
R为测点与 爆心的距离。
将式(1)变形得 lnv=lnk+αln(Q1/3/R) 令y=lnv,a0=lnk，a1=α，x=ln(Q1/3/R)，得y=a0+a1x。通过3次试爆与测试所得数据，用最小二乘法原理进行线性回归后，计算 得出a1，a0的数值；
求得k=80，α=1.8。
2.2.3最大一段药量的计算 将东西部爆区的RE，RW，vA=1cm/s，k=80，α=1.8等值代入式(1)中，可 得Q值，即东部爆区最大一段药量不得超过1500kg，西部爆区最大一段药量不得 超过500kg。
2.3爆破参数设计 2.3.1药量计算 本次爆破均采用条形药室，药量为 Q=Knw2L(2) 式中：L为装药长度，m；
w为药室最小抵抗线，m；
Kn为单位药量综合系 数，Kn=Kf(n),f(n)=0.4+0.6n3；
K为单位炸药消耗量，kg/m3；
n为爆破作用指数。
计算结果，西部爆区硐室(条形药室)总装药量为4.3t，最大一段起爆药量 控制在500kg。东部爆区药室总装药量为15.25t，最大一段起爆药量控制在1500kg。
2.3.2爆破网络与爆破方量 东、西爆区均采用多段毫秒爆破，非电复式起爆(药室导硐外用电爆网络 与雷管，用以激发导爆管网络)。东部爆破工程量为9.8万m3，西部爆破工程量为 4.1万m3，总计为13.9万m3。依据选定的爆破方案、药室布置、装填结构、空腔 比和药室最小抵抗线等进行爆破参数设计。东部爆区设计为A，B号两个硐室；
西部爆区设计为1个C号硐室。有关爆破参数设计见附表。
3爆破地震效应 3.1爆破振速验算 根据式(1)计算，东部爆区爆破时，最大一段爆破药量Q=1500kg，RE=134m， k=80，α=1.8，则v=0.94cm/s；
西部爆区爆破时，Q=500kg，RW=95m，k=80，α=1.8， 则v=0.92cm/s。两区的振速均小于安全规程规定的安全振速。3.2爆破减震措施 为了减小爆破地震的影响，采用的措施和设计，如控制最大一段药量试爆 监测；
用最小二乘法原理进行线性回归求得萨道夫斯基公式中的K与α值；
条形 分集药包；
大空腔比φ=5～6(由于药包的空腔效应从理论和实践上认识还有些模 糊，目前很难知道是否选用了最佳的空腔比，一般情况下取3～6)；
采用间隔装 药结构；
在起爆上使用公认的多段微差毫秒爆破。此外，在挖掘硐室巷道的同时， 还在+1230水平(山脚的农田边)挖出了深1.5m、宽1.0m左右的围墙基础的沟(防震 沟)，环绕着西部爆区和大部分东部爆区。
在爆破后观察，所有村庄的民房(毛石房)均无变形和裂缝扩展，表明爆破 地震得到了很好的控制。应当指出的是：在东部爆区的东侧为一大片农田土地， 未挖围墙基础的沟(即无防震沟)，在爆破后致使约50～60m2的田土凸臌起0.3～ 0.5m。说明爆破地震受较深的沟壑的阻隔产生了衰减，即所挖基础的沟起到了防 震的作用。目前，关于地形变化对爆破地震波传播的影响还缺乏研究，难以估算 沟壑对爆破地震衰减的影响程度，这是今后爆破工程中需要进行研究解决的一个 问题。
附表爆破参数设计 硐室 编号 药室 编号 最小抵抗 线w/m 药室长度 L/m 计算药量 Q/kg子药包 起爆顺序 编号 Qi/kg A A1 17.0 13.0 2900 A11 A12 1400 1500 12 11 A2 17.8 12.5 2900 A21 A22 1400 1500 10 9B B2 19.5 30.0 6750 B26 B25 B24 B23 B22 B21 1500 1500 750 750 750 1500 8 7 6 5 4 3 B1 14.512.0 2700 B11 B12 1350 1350 2 1 合计 15250 15250 C C11 500 9 C12 500 8 C1 12.5 22.5 2880 C13 C14 500500 7 6 C15 460 5 C16 420 4 C21 420 3 C2 13.0 10.5 1420 C22 500 2 C23 500 1 合计 4300 43004结语 (1)爆破地震与岩性、地形地貌、爆破装药量等因素有关。特别要严格限 制一次起爆装药量。
(2)采用合理的装药结构，如在药室爆破中，采用条形分集药包、较大的 空腔比和间隔装药，可控制爆破地震的大小。
(3)采用微差爆破，可减小爆破地震的影响。在总装药量和其他爆破条件 相同情况下，微差爆破能使地震质点速度较齐发爆破平均降低40%～60%。
(4)在一定条件下，采用隔离沟的办法来减小爆破的影响，效果十分明显。
(5)应尽量采用爆破地震效应小的爆破方式和方向，如采用爆破作用指数n ＜1的松动爆破，使受保护的方向为最小抵抗线w所指的方向。