爆破振动作用下边坡极限平衡分析的等效加速度计算方法

爆破振动作用下边坡极限平衡分析的等效加速度计算 马建兴 , 马强 , 王文才 ()内蒙古科技大学 资源与安全工程学院 , 内蒙古 包头 014010 摘 要 : 从爆破震动观察方法开始 , 论述了测点布置 、震动参数选择 、数据分析与处理及实测爆破震动波形 频谱分析 , 对从事爆破实验技术人员有一定的参考作用 。 关键词 : 爆破震动 ; 测点布置 ; 频谱分析 ( ) 文章编号 : 1672 - 4305 2009 03 - 0082 - 03 中图分类号 : X839 文献标识码 : A Experi mental research on the blasting vibration MA J ian - xing, MA Q iang, WAN G W en - ca i ( Schoo l of R e sou rce s and Safe Enginee ring, Inne r Mongo lia U n ive rsity of Sc ience and Techno logy, )B ao tou 14010 , Ch ina A b stra c t: Sta rting w ith ob se rving m e thod of the b la sting vib ra tion, th is p ap e r sta ted the d ispo sa l of m ea su re do ts, the choo se of vib ra tion p a ram e te r, da ta ana lysis and p roce ss and the frequency sp ec trum ana lysis of wave shap e ob ta ined by on - the - spo t su rvey. It m ade som e refe renced effec t fo r techn i2 c ian s engaged in b la sting exp e rim en ts. Key word s: b la sting vib ra tion; the d ispo sa l of m ea su re do ts; the frequency sp ec trum ana lysis 些问题提出一些看法和认识 。 爆破震动效应作为一种爆破公害是爆破工程中 一项重要的研究课题 。《爆破工程 》实验 ,要求学生 1 观测方法 掌握这一实验测试技术 。该技术涉及许多与爆破有 关的知识 ,让学生根据实际情况 ,进行爆破震动的观 1. 1 宏观调查 测实验和理论学习研究 ,取得了一定成果 。由于爆 ( )1 在爆破前后 ,对岩体表面的裂隙 、断层进行 破震动这一问题比较复杂 ,影响因素很多 ,就测定的 调查和地质描述 。根据爆破前后破坏现象的对比分 参数而言 , 有位移 、速度 、加速度等多种影响因素 。 析 ,确定岩体的破坏特征 ,提出爆破对岩体破坏的影 本文试对现有爆破震动计算公式 、仪器测试中的一 响范围 。 ( ) 的电路性能分析功能强大 ,它可把电路中的各种参 参考文献 R efe rence s: 数设置成变量 ,然后在仿真结果中以图形形式给出 贾新章. 电子电路 CAD 技术 —基于 O rCAD 9. 2 [M ]. 陕西 :西 [ 1 ] 结果 ,这在电路分析和优化方面具有很大的作 安电子科技大学出版社 , 2002. 用 。在电路实验中 ,对于一些综合性和设计性实验 , 王勤. 电路实验与实践 [M ]. 北京 : 高等教育出版社 , 2004. [ 2 ] 邓相国 ,邱太俊. PSp ice在电子设计课程中的应用与实践 [ J ]. 学生可彻底摆脱实验室设备条件的约束 ,先用电路 [ 3 ] 性能分析方法进行仿真设计 ,得到最佳后 ,再到 ( ) 实验室科学 , 2007 6 : 103 - 104. 1. 2 仪器观测系统 3. 2 主频率 ( )1 仪器的选择 根据被测对象选择所用仪器 。主频率就是最大震幅所对应的频率 ,一般在爆 如距爆源较近 , 破震动测试中 ,量取周期比量取频率要直观一些 ,故 采用强震仪 ;较远则用弱震仪 ;或根据被观测对象的 在测量时均量取周期 。 频率高低选用仪器 。测试仪器如图 1所示 。 3. 3 持续时间 爆破震动的持续时间是指从测点震动开始到结 束的所有时间 。由于该参数受仪器灵敏度的影响 , 一般有如下几种量取方法 : ( )1 持续时间取震动波形震幅值超过某一数值 的时间之和 ; 图 1 测试仪器框图 ( )2 持续时间从震动波形最大幅值 a 倍开始 , 一直到最大幅值 a 倍为止这一段时间 ,一般 a 值取 ( )2 仪器的标定系统 1 /5,1 /6。 在爆破震动观测之前 ,必须经过标定才能正式 测试 ,标定设备如图 2所示 。 4 数据分析与处理 目前 ,国内外一致认为用质点震动的最大速度 作为爆破震动强度的判据 ,但各国所使用的临界速 度并不一致 ,对不同的保护对象其临界速度差值的 出入也较大 ,具体值可见表 1、表 2。 图 2 标定设备框图 ( )表 1 建筑物的临界安全速度 cm / s 2 测点布置 测点的布置直接影响着震动测量的效果 。观测 数据的可用价值 ,一般应考虑如下几个问题 : ( )1 测点要有足够的数量 ,最少不得少于 3 个 ; ( )2 在条件容许的情况下 , 第一个测点应尽量 靠近爆源 ; ( )3 比例药量选为某一定量 ; ( )4 研究爆破震动对建筑物或构筑物的动力反 ( )表 2 边坡稳定的临界安全速度 cm / s ()应 ,还需在不同地点 或高层 安置测点 。 3 爆破震动参数的选择 由于爆破震动是非周期性的 ,不能像测量稳定 震动现象那样测出震幅或频率等单一参数即可 ,而 () 必须对其震幅 、频率 或周期 、持续时间等进行全 方位的测量 。 杂 ,其影响因素较多 。爆破震动质点强度计算公式 现仍处于半经验阶段 。但有两个因素是共同的 ,一 个是测点距爆心的距离 ;另一个是最大一段装药量 。 目前 ,国内常用的计算公运用的式有 : ( )1 前苏联萨道夫斯基公式 1 / 3 a() V = K Q/R 其中 : V ———质点震动速度 , cm / s; Q ———最大一段装药量 , kg; R ———测点距爆心的距离 , m; K、a———与 介 质 、现 场 条 件 等 有 关 的 常 数 。 ( )() 2 日本运用的的公式 公式符号意义同前 。 0. 75 2V = KQ/R ( )() 3 阿特威尔的公式 公式意义符号同前 。 2 a) (V = K Q /R ( )(4 北京科技大学提出的公式 公式符号意义 ) 同前 。 1 / 3 a() V = K Q/R 一般用萨道夫斯基公式计算为多 。 从频谱分析及多次震动观测得出 : ( )1 建筑物的震动主要频率为 15H z,而地面震 动的频率为 23H z。 ( )2 该次爆破震动的主要能量集中在 9 ,20H z 频率段 ,通过多次的震动观测及动力学分析可知该 5 实测爆破震动波形的频谱分析 楼的自震频率也在这一频率范围 。这也就是为什么 爆破震动的原始波形如图 3所示5. 1 楼上的震动影响比楼下震动影响大的原故 。 6 结论 通过频谱分析 ,我们就能清楚知道 ,爆破震动对 建筑物的影响 ,从而能得出建筑物的自震特性 、动力 放大效应及震型特点的参数 。 ( ) 参考文献 R efe rence s: [ 1 ] 张 学 亮 , 黄 树 棠. 爆 破 地 震 效 应 [ M ]. 北 京 : 地 震 出 版 社 , 1981. 孟吉复 , 董振华. 爆破震动反应谱的测试与分析 [M ]. 湖北 : [ 2 ] 湖北科技出版社 , 1984. 霍永 基. 工程 爆破 文集 [ M ]. 武 汉 : 中国地 质 大 学 出 版 社 , [ 3 ] 1993. 收稿日期 : 2008 - 07 - 03 ( ) 作者简介 :马建兴 1957 - ,男 ,河北迁安人 ,内蒙古科技大 学高级实验师 ,主要从事采矿工程及爆破工程实