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爆破振动监测技术分享以及注意事项


爆破振动监测技术分享以及注意事项

爆破地震效应及监测过程


炸药爆炸会产生冲击波,该波在岩石中传播会逐渐衰减为应力波,能量逐渐减小。当其再破坏岩石,只能引起岩石质点的弹性振动,便形成地震波。地震波的能量只占爆炸总能量的2-6%。根据地震波传播路径的不同,可分为两类:一类是沿着岩体内部传播,称为体波;另一类是沿岩石表面传播,称为面波。体波又可分为纵波和横波,面波可分为瑞利波和拉夫波。其中,瑞利波频率低、衰减慢、振幅大,周期和扰动时间长,所携带能量很大,是造成爆破地震的主要因素。

 

爆破地震安全评价的方法


主要有三种方法:爆破地震烈度法、动力分析法和单一参数法。前两种方法或精度不够或理论不够完善,均很少采用。单一参数法控制指标有地面质点最大振速、最大加速度、最大位移、能量比等,其中质点最大振速法最为方便,各国大多采用其为安全评定标准。

 

我国《爆破安全规程》(GB6722-2003)中地面建筑物的爆破振动判据,采用保护对象在地点峰值振动速度和主振频率。质点振动速度可由相互垂直度的水平径向速度、水平切向速度和垂直速度合成,其中水平径向速度、水平切向速度均较小,所以我们只需测得垂直速度即可。

 

 

爆破振动监测一般过程

 

测点的选取


地面建筑物和构筑物为保护对象。根据已有研究成果,爆破时基础的速度峰值大于柱子的速度峰值;柱子的速度峰值大于墙体、屋面板和圈梁的速度峰值;基础上表面的速度峰值大于下表面的速度峰值;墙体下方的速度峰值大于墙体上方的速度峰值。因此,测点选取基础上表面;若基础埋于土层下,则选择最靠近基础且坚实的散水作为测点。

 

探头的布置


一般来说,若地质情况不变,离爆源近的点振速大于远离爆源的点。故保护对象选择离爆源最近的建筑。探头置于转角处基础上,通过延长线,可使一台仪器同时测得三点处的振速,以便更全面的了解爆破对整座建筑的影响。探头需要使用石膏与基础粘结牢固。

 

现场监测实施


监测点位置确定后,使用生石膏粉加水调制成浆糊状,将传感器黏结在隧道内平整面的测点上,约10min石膏凝固后即可进行测试。在安装过程中,垂直速度传感器应该尽量保持与水平面垂直;水平速度传感器的安装应该与水平面平行,水平速度传感器的水平方向有一气泡,如安装处于水平状态时气泡应该在刻度的中间位置。可以联系北京天玑科技索要传感器相关资料。

 

如采用三相速度测试(垂、径、切向),用垂直传感器测量垂向的速度,用两只水平传感器分别测量径向、切向的速度。安装径向水平传感器应该水平指向爆心,切向水平速度传感器则与径向垂直并且和地面保持水平。

 

爆破震动监测中应注意事项

 

爆破震动监测点的选取应注意下列几点:


为了确保隧道结构的安全,需要在隧道内合理布设测点。测点数目要足够多,以便有足够的数据分析地面震动传播的衰减规律以及和爆心距等参数的关系。应考虑不同地貌、地质条件的影响,便于了解分析这些因素条件对爆破震动效应的影响规律。测点数目及布设可根据实际情况进行调整。

 

测试结果分析


波形分析


爆破振动波形的特征是短间隔多次振动,因为一次爆破通常都是分段起爆,每段爆破将根据药量和爆破条件的变化(如夹制条件、炮孔分散性、装药结构等不同)而产生不同的振动峰值,因此在波形分析中根据不同时刻的峰值变化,首先将不同起爆段分别对应的峰值振速查找出,这样一次爆破测振可获得更多的比例距离条件下的峰值振速信息,增加了振动数据统计分析的可靠性、准确性,也提高了振动测试的效率。

 

主振频率


现今振动测试仪配套软件中都已带有FFT分析工具软件,今后需要提供小波分析、HHT分析等多种分析方法,选取所关心的振动波形段进行频谱分析是测试结果分析的重要部分,频谱分析需要作统一规定。

 

振动持续时间


爆破振动持续时间分为一段振波持续时间和全部爆破振动持续时间。一段振波可分成主振段和尾振段。从初至波到幅值衰减到A=Amax/e以为主振波,主振波历时为段振波持续时间,根据段振波持续时间可确定合理微差起爆间隔时间,可分析介质的阻尼特征等。全部爆破振动持续时间指振动波初始到结束的持续时间,大多数情况下对全部爆破振动持续时间并不关心,但它也是反应爆破振动强弱的重要指标之一,在考虑振动疲劳破坏时有一定意义。

 

地震波传播速度(Vw)


利用地震波波形时标,可以读出振波初至该测点的时刻,计算出不同测点初至波的时差(tW=tB-tA),以及不同测点至爆源的距离差(RW=RB-RA),地震波波速VW=RW/tW。当测点距离太近时,由于时差太小,若采样频率过低,地震波波速计算精度低、误差大。因此需作波速计算时应使两点间距加大,并且保证两测点同时触发记录。

 

只有在进入建筑群段前经过反复的爆破实验并根据监测数据及其回归分析,进一步优化调整了爆破参数,采取了控制掘进进尺、控制单段最大装药量、多次分批引爆以及分台阶分部小导洞掘进等措施,从而将爆破震动效应控制在较低的水平,来确保地表建筑群的安全和爆破作业的安全。

 

 

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