爆破振動監測技術分享以及注意事項

爆破地震效應及監測過程

炸藥爆炸會產生沖擊波，該波在巖石中傳播會逐漸衰減為應力波，能量逐漸減小。當其再破壞巖石，只能引起巖石質點的彈性振動，便形成地震波。地震波的能量只占爆炸總能量的2-6%。根據地震波傳播路徑的不同，可分為兩類:一類是沿著巖體內部傳播，稱為體波；另一類是沿巖石表面傳播，稱為面波。體波又可分為縱波和橫波，面波可分為瑞利波和拉夫波。其中，瑞利波頻率低、衰減慢、振幅大，周期和擾動時間長，所攜帶能量很大，是造成爆破地震的主要因素。

爆破地震安全評價的方法

主要有三種方法：爆破地震烈度法、動力分析法和單一參數法。前兩種方法或精度不夠或理論不夠完善，均很少采用。單一參數法控制指標有地面質點最大振速、最大加速度、最大位移、能量比等，其中質點最大振速法最為方便，各國大多采用其為安全評定標準。

我國《爆破安全規程》(GB6722-2003)中地面建筑物的爆破振動判據，采用保護對象在地點峰值振動速度和主振頻率。質點振動速度可由相互垂直度的水平徑向速度、水平切向速度和垂直速度合成，其中水平徑向速度、水平切向速度均較小，所以我們只需測得垂直速度即可。

爆破振動監測一般過程

測點的選取

地面建筑物和構筑物為保護對象。根據已有研究成果，爆破時基礎的速度峰值大于柱子的速度峰值；柱子的速度峰值大于墻體、屋面板和圈梁的速度峰值；基礎上表面的速度峰值大于下表面的速度峰值；墻體下方的速度峰值大于墻體上方的速度峰值。因此，測點選取基礎上表面；若基礎埋于土層下，則選擇最靠近基礎且堅實的散水作為測點。

探頭的布置

一般來說，若地質情況不變，離爆源近的點振速大于遠離爆源的點。故保護對象選擇離爆源最近的建筑。探頭置于轉角處基礎上，通過延長線，可使一臺儀器同時測得三點處的振速，以便更全面的了解爆破對整座建筑的影響。探頭需要使用石膏與基礎粘結牢固。

現場監測實施

監測點位置確定后，使用生石膏粉加水調制成漿糊狀，將傳感器黏結在隧道內平整面的測點上，約10min石膏凝固后即可進行測試。在安裝過程中，垂直速度傳感器應該盡量保持與水平面垂直；水平速度傳感器的安裝應該與水平面平行，水平速度傳感器的水平方向有一氣泡，如安裝處于水平狀態時氣泡應該在刻度的中間位置。可以聯系北京天璣科技索要傳感器相關資料。

如采用三相速度測試（垂、徑、切向）,用垂直傳感器測量垂向的速度，用兩只水平傳感器分別測量徑向、切向的速度。安裝徑向水平傳感器應該水平指向爆心，切向水平速度傳感器則與徑向垂直并且和地面保持水平。

爆破震動監測中應注意事項

爆破震動監測點的選取應注意下列幾點：

為了確保隧道結構的安全，需要在隧道內合理布設測點。測點數目要足夠多，以便有足夠的數據分析地面震動傳播的衰減規律以及和爆心距等參數的關系。應考慮不同地貌、地質條件的影響，便于了解分析這些因素條件對爆破震動效應的影響規律。測點數目及布設可根據實際情況進行調整。

測試結果分析

波形分析

爆破振動波形的特征是短間隔多次振動，因為一次爆破通常都是分段起爆，每段爆破將根據藥量和爆破條件的變化（如夾制條件、炮孔分散性、裝藥結構等不同）而產生不同的振動峰值，因此在波形分析中根據不同時刻的峰值變化，首先將不同起爆段分別對應的峰值振速查找出，這樣一次爆破測振可獲得更多的比例距離條件下的峰值振速信息，增加了振動數據統計分析的可靠性、準確性，也提高了振動測試的效率。

主振頻率

現今振動測試儀配套軟件中都已帶有FFT分析工具軟件，今后需要提供小波分析、HHT分析等多種分析方法，選取所關心的振動波形段進行頻譜分析是測試結果分析的重要部分，頻譜分析需要作統一規定。

振動持續時間

爆破振動持續時間分為一段振波持續時間和全部爆破振動持續時間。一段振波可分成主振段和尾振段。從初至波到幅值衰減到A=Amax/e以為主振波，主振波歷時為段振波持續時間，根據段振波持續時間可確定合理微差起爆間隔時間，可分析介質的阻尼特征等。全部爆破振動持續時間指振動波初始到結束的持續時間，大多數情況下對全部爆破振動持續時間并不關心，但它也是反應爆破振動強弱的重要指標之一，在考慮振動疲勞破壞時有一定意義。

地震波傳播速度(Vw)

利用地震波波形時標，可以讀出振波初至該測點的時刻，計算出不同測點初至波的時差(tW=tB-tA)，以及不同測點至爆源的距離差(RW=RB-RA)，地震波波速VW=RW/tW。當測點距離太近時，由于時差太小，若采樣頻率過低，地震波波速計算精度低、誤差大。因此需作波速計算時應使兩點間距加大，并且保證兩測點同時觸發記錄。

只有在進入建筑群段前經過反復的爆破實驗并根據監測數據及其回歸分析，進一步優化調整了爆破參數，采取了控制掘進進尺、控制單段最大裝藥量、多次分批引爆以及分臺階分部小導洞掘進等措施，從而將爆破震動效應控制在較低的水平，來確保地表建筑群的安全和爆破作業的安全。

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