場(chǎng)地條件對(duì)建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)的影響

鄭紹辰 包明浩

摘 要：在我國工程領(lǐng)域當(dāng)中，爆破工程是其中一項(xiàng)至關(guān)重要的工程內(nèi)容。而有研究人員通過長(zhǎng)期研究證明，場(chǎng)地條件的差異化會(huì)導(dǎo)致其對(duì)建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)產(chǎn)生的影響也不盡相同。這也意味著想要對(duì)爆破地震作用下的建筑物的安全程度進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，還需要充分掌握?qǐng)龅貤l件對(duì)建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)所產(chǎn)生的實(shí)際影響。因此在這一背景下，本文將通過結(jié)合相關(guān)研究文獻(xiàn)，著重圍繞場(chǎng)地條件對(duì)建筑爆破震動(dòng)響應(yīng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行簡(jiǎn)要分析研究。

關(guān)鍵詞：場(chǎng)地條件；建筑物；爆破震動(dòng)響應(yīng)

引言

在爆破作用下地殼內(nèi)會(huì)有大量彈性波傳播，這一彈性波同地震本身產(chǎn)生的地震波基本相同，但考慮到爆破地震缺乏足夠的能量并且通常傳播距離極短，因此其自身擁有包括幅值和震動(dòng)頻率相對(duì)較高、持續(xù)時(shí)間短暫等在內(nèi)的眾多獨(dú)特特點(diǎn)。根據(jù)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，爆破地震時(shí)不允許對(duì)建筑物產(chǎn)生任何細(xì)微損壞影響。但在實(shí)際爆破中受場(chǎng)地條件的影響，其度建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)的影響作用也存在明顯差異，因此本文將通過對(duì)此進(jìn)行初步探究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究人員提供必要參考和幫助。

一、場(chǎng)地覆蓋土層厚度影響建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)

（一）影響建筑物爆破震動(dòng)幅值

有研究人員指出，相比于以基巖為基礎(chǔ)的建筑物，以覆蓋土層為基礎(chǔ)的建筑物的爆破震動(dòng)幅值更大，并且當(dāng)土層厚度越發(fā)增大下，建筑物爆破震動(dòng)幅值也會(huì)隨之不斷增高。其通過對(duì)某露天礦的震動(dòng)波形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)除卻測(cè)點(diǎn)處土層厚度之外，在其他所有測(cè)試條件下所獲得的監(jiān)測(cè)結(jié)果均基本相同。并且根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)土層厚度為3.6m時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)峰值震速為每秒0.925m，當(dāng)土層厚度為4.5m和6.8m時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)峰值震速分別為每秒0.934以及0.948cm。由此可知，場(chǎng)地土對(duì)于爆破震動(dòng)幅值會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的放大效果。

（二）影響地震波持續(xù)時(shí)間

通常爆破地震不會(huì)持續(xù)過長(zhǎng)，在對(duì)地面特征進(jìn)行確定的過程中，使用加速度或是速度最大值即可。但如果爆炸作用需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，則僅僅使用加速度、速度最大值難以對(duì)地面震動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行真實(shí)、全面地反映[1]。因此需要引入一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)即事件持續(xù)長(zhǎng)度。通過結(jié)合相關(guān)研究資料可知，在延時(shí)以及多點(diǎn)爆破的過程中，地面振動(dòng)幅值持續(xù)時(shí)長(zhǎng)一般和結(jié)構(gòu)破壞之間有著明顯的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，分析一次爆破過程持續(xù)時(shí)間特性，也是了解場(chǎng)地覆蓋土層影響爆破地震波持續(xù)時(shí)間的關(guān)鍵所在。對(duì)于脈沖地震波，如果有相對(duì)疏松的覆蓋層存在于基巖表面，則由此形成的各瑞利波簡(jiǎn)諧波會(huì)按照不同速度進(jìn)行傳播，因此在傳播時(shí)間一定的情況下，各簡(jiǎn)諧波的傳播距離也將產(chǎn)生差異性。也就是說，當(dāng)傳播距離越來越大時(shí)，爆破地震波振動(dòng)持續(xù)時(shí)間也將越來越長(zhǎng)。

二、場(chǎng)地卓越周期影響建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)

事實(shí)上導(dǎo)致場(chǎng)地條件不同對(duì)建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)影響產(chǎn)生差異性的一大關(guān)鍵原因，便在于因受到爆破地震波的作用，各場(chǎng)地條件下所產(chǎn)生的動(dòng)力性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生差異性，因此需要通過利用場(chǎng)地卓越周期對(duì)場(chǎng)地土層動(dòng)力特性進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估。根據(jù)魏海霞（2010）的相關(guān)研究可知，覆蓋層厚度同場(chǎng)地土層卓越周期之間具有明顯的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，其通過反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)土層厚度達(dá)到3.6m時(shí)，場(chǎng)地土層卓越頻率將達(dá)到45Hz，而當(dāng)土層厚度增加至6.8m時(shí)，場(chǎng)地土層卓越頻率也將隨之增加至36Hz。這也意味著，當(dāng)覆蓋層厚度越來越大時(shí)，場(chǎng)地土層卓越周期也將隨之增大，反之如果覆蓋層厚度越發(fā)減小，則場(chǎng)地土層卓越周期也會(huì)越來越小。有研究學(xué)者指出，多層土地基中，如果存在硬夾層，則會(huì)使得多層土卓越周期出現(xiàn)相應(yīng)減小的情況，并且隨著夾層與基地之間的距離越來越短，多層土周活躍周期減小幅度將會(huì)越發(fā)明顯。而如果存在軟夾層，則會(huì)使得多層土卓越周期出現(xiàn)相應(yīng)的增大情況，當(dāng)夾層與基地之間的距離越來越近時(shí)，卓越周期增加幅度也會(huì)變得越來越大[2]。

受此影響，在建筑物自振周期同場(chǎng)地卓越周期近乎一致的情況下，建筑物因發(fā)生類共振現(xiàn)象而出現(xiàn)嚴(yán)重破壞的可能性越大，因此在實(shí)際爆破工程當(dāng)中，工作人員需要注重避免建筑物自振周期同場(chǎng)地卓越周期相接近，從而有效防止對(duì)建筑物造成破壞。在具體進(jìn)行工程爆破的過程中也需要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)建筑物的保護(hù)處理，立足實(shí)際情況對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而順利完成工程爆破。

三、工程地質(zhì)條件影響建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)

毛暉（2004）通過結(jié)合前人的相關(guān)理論，并利用專業(yè)的儀器觀測(cè)對(duì)建筑物爆破震動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)分析，指出工程地質(zhì)條件也會(huì)在一定程度上影響建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)。其通過分別對(duì)比高處和低處的建筑物，發(fā)現(xiàn)前者往往具有更大的震動(dòng)響應(yīng)。而在場(chǎng)地固定不變的情況下，沿水平方向，當(dāng)土壤類型發(fā)生改變時(shí)，則工程地質(zhì)條件只會(huì)局部影響建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)[3]。但其也在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)建筑物所處土壤為兩種或是兩種以上類型，則將會(huì)出現(xiàn)較大的建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)。不僅如此，根據(jù)其給出的試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)叵滤簧疃仍?m到5m時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)。但隨著地下水位深度的逐漸加深，建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)反而不再明顯。因此其也指出，在水位一定的情況下，隨著水位的不斷增高，建筑物爆破震動(dòng)響應(yīng)也會(huì)越來越大。

結(jié)束語：本文在采用文獻(xiàn)研究法探究場(chǎng)地條件對(duì)建筑區(qū)爆破震動(dòng)響應(yīng)的影響過程中，指出場(chǎng)地土的存在不利于建筑物抗爆破震動(dòng)，并且當(dāng)覆蓋層厚度逐漸增大下，建筑物爆破振動(dòng)幅值也會(huì)明顯增加。而隨著震動(dòng)持續(xù)時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，場(chǎng)地土卓越周期增加明顯，均會(huì)在一定程度上增加建筑物被破壞的可能性。而當(dāng)建筑物處于較高水位土層或是高處建筑物，也比較容易產(chǎn)生較大的爆破震動(dòng)響應(yīng)。因此在實(shí)際進(jìn)行工程爆破的過程中，還需要工作人員通過結(jié)合場(chǎng)地具體條件，對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，從而有效保障建筑物安全度。

參考文獻(xiàn)

[1]王海峰.青島地鐵爆破施工對(duì)沿線建筑物的影響及其防護(hù)研究[D].青島理工大學(xué)，2015.

[2]魏海霞.爆破地震波作用下建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)及安全判據(jù)研究[D].山東科技大學(xué)，2010.

[3]毛暉.建筑物爆破震動(dòng)的安全控制技術(shù)研究[D].中南大學(xué)，2004.

作者簡(jiǎn)介

鄭紹辰（1991.06--）；性別：男，籍貫：山東省德州人，學(xué)歷：碩士研究生，畢業(yè)于山東科技大學(xué)；現(xiàn)有職稱：無；研究方向：隧道及地下工程。

（作者單位：山東省青島市黃島區(qū)山東科技大學(xué)）