关于工程爆破振动的影响及降振策略的研究

关于工程爆破振动的影响及降振策略的研究

易意林

中国核工业第二二建设有限公司  湖北武汉 430061

摘要：研究工程爆破振动对周边环境和结构产生的影响，并提出有效的降振策略。通过文献综述，分析了工程爆破振动的影响因素以及其对建筑物、土壤和地下设施等方面可能造成的损害。进一步探讨了现有降振技术和方法，包括振动监测与预测、结构减振设计、降低爆破能量等，以降低工程爆破振动的影响。

关键词：工程爆破振动；影响；降振策略

引言

工程爆破振动是在建筑和基础设施建设过程中经常遇到的问题。这种振动会对周围环境和结构造成一定程度的影响，可能引起建筑物的震动、地基的沉降、管道的破裂等问题。因此，研究工程爆破振动的影响及降振策略具有重要的实际意义。

1.工程爆破振动对周边环境的影响

1.1建筑物的振动响应和损害

工程爆破振动会引起周围建筑物的振动响应，具体表现为震动传递到建筑物的结构体系中，导致建筑物内部和外部的振动。爆破振动会使建筑物内部的墙体、地板、楼梯等元素发生振动，对人员和设备产生不适甚至安全风险。此外，振动还可能导致噪声和震感，对建筑物内部使用功能和舒适性产生不利影响。建筑物表面可能因爆破振动而发生激烈的振动，进而引起各种皮肤效应，如开裂、脱落、损伤等。工程爆破振动对建筑物的潜在损害取决于振动的振幅、频率、持续时间以及建筑物的结构特性。如果爆破振动的振幅和频率接近或超过建筑物的自然频率，就会导致共振现象，使建筑物结构受到严重损伤，如裂缝、倒塌等。爆破振动也可能引起建筑物内部和外部元素的破坏，包括墙体开裂、玻璃破碎、外墙瓦片脱落等。振动可能影响建筑物内部各种设备的正常运行，如电梯、管道系统等，从而对建筑物功能造成不利影响。

1.2地下设施的振动影响

振动能量通过地面或土体直接传播到地下设施结构，引起地下设施结构体系的振动响应。振动能量在土体中辐射传播，通过相对刚性较大的地下设施结构（如管道、隧道等）传递，引起地下设施局部区域的振动。爆破振动的振幅、频率和持续时间将直接影响地下设施的振动响应。通常来说，较大振幅和低频率的振动会对地下设施产生更大的影响。地下设施的结构类型、材料特性、埋深等因素都会影响其对振动的响应程度。比如，较柔软的土体可以起到一定程度的减振作用。地下设施的损伤程度、老化、维护情况等也会影响其对振动的敏感性。更脆弱或破损的地下设施可能更容易受到爆破振动的影响。振动振幅较大时，地下设施的结构可能发生裂缝、变形或破坏，甚至引发局部或整体的崩塌。地下设施中的管道、电缆、设备等可能因振动而移位、断裂、失效，导致供水、供电、通信等设施的故障。

2.影响工程爆破振动的主要因素

爆破参数包括药量、装药位置、装药方式、爆破顺序等。这些参数会直接影响爆破产生的振动波形和能量释放情况，从而影响振动传播的特性和影响范围。不同类型和性质的炸药具有不同的爆炸特性，如爆速、爆轰波衰减规律等。这会导致爆破振动的频率、幅值、时程等方面的差异。地质条件对工程爆破振动的传播和衰减起着重要作用。不同地质条件下的土层、岩体对振动的传播速度和范围有不同的影响。爆破震源与观测点之间的距离和方位关系也会影响振动的衰减程度。较远距离观测点的振动幅值较小，而位于震源主要传播方向上的观测点受到的振动相对较大。地表和建筑物的特性会对振动的传播和反射产生影响。例如，不同的地表或建筑物对振动的传播路径和速度有所差异，从而影响振动的幅值和频率。

3.工程爆破现有的降振技术与方法

3.1振动监测与预测技术

振动监测与预测技术它可以对爆破活动产生的振动进行实时监测和预测，以便采取相应的措施来减轻振动影响。振动传感器是用于监测振动信号的设备，可以测量地面或建筑物结构的振动加速度、速度或位移等参数。常见的传感器包括加速度计、速度计、位移传感器等。在工程爆破区域内布置振动监测网格，将多个振动传感器均匀分布并连续监测振动数据。通过对这些数据的及时汇总和分析，可以了解振动的传播路径、幅值和频率等信息。利用数学模型和计算机模拟可以预测工程爆破振动的传播和衰减规律。这些模型基于爆炸力学原理，考虑爆破特征、地质参数等，可以模拟振动波形和时间序列，提供爆破振动的预测结果。通过对振动监测数据进行处理和分析，可以对振动的特征参数进行确定，如振幅、频率、持续时间等。同时，还可以根据历史数据和统计方法，推断工程爆破振动的概率和可能影响范围。

3.2结构减振设计

结构减振设计是一种有效的降低工程爆破振动影响的方法。通过对建筑物或结构体系进行减振设计，可以减轻振动的传递和响应，保护建筑物和周围环境的安全。隔离减振是通过在建筑物或结构体系与地基之间设置隔振系统，降低振动在结构中的传递。常用的隔离减振技术包括弹性隔振支座、螺旋弹簧隔振器、金属弹簧隔振器等。惯性质量减振是通过增加结构系统的质量和刚度差异，使结构在振动过程中产生位移反相而达到减振效果。常见的惯性质量减振器包括质量调谐减振器、摆式质量减振器等。阻尼减振是通过增加结构系统的阻尼，将振动能量转化为热能或其他形式的能量消耗，降低振动响应。常见的阻尼减振器包括阻尼板、液体阻尼器、钢筋阻尼器等。减震墙是一种特殊的结构元素，通过在建筑物中设置具有较大能量吸收能力的墙体，来减缓地震或振动引起的结构变形和损伤。减震墙通常由耐震强度较低的可破坏性材料构成，如橡胶墩、切缝墙等。

3.3降低爆破能量

为了减轻工程爆破振动的影响，一种有效的方法是降低爆破能量。通过控制和减少炸药的使用量和爆破参数，可以减小振动波的能量释放，从而降低振动对周围环境和结构的影响。合理控制炸药的使用量是降低爆破能量的关键。通过精确计算、合理设计和实际监测，在满足工程需要的前提下适当控制炸药的用量，避免过量使用。合理选择和优化炸药的装药方式，可以使爆破能量更有效地释放，并降低振动波的能量。常见的装药方式包括单孔装药、多点起爆装药、扇形装药等，根据具体情况选择最合适的装药方式。通过合理的爆破顺序控制，将振动能量分散在不同时间和空间，减小同时释放的能量峰值。比如，从一端向另一端逐渐推进的爆破顺序可以减小振动波的反射和叠加效应。对于需要爆破的周边结构或敏感设施，可以采取合适的前期处理措施进行加固，提高其抵抗振动的能力。例如，在结构周边设置抑振墙、加固地基、改善土质条件等，降低振动对结构的传递。

结束语

工程爆破振动对周围环境和结构的影响是一个复杂而重要的问题。研究工程爆破振动的影响及降振策略，旨在有效减轻振动对建筑物、设施和居民的潜在危害，保障工程施工的安全性和可持续发展。在过去几十年里，许多研究者和工程专家对工程爆破振动进行了广泛的探索和研究。总之，关于工程爆破振动的影响及降振策略的研究是为了保障工程施工的安全性和可持续发展。通过深入研究和合理应用相关知识，可以有效减轻振动对周围环境和结构的影响，提高工程爆破活动的安全性和可控性。

参考文献

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