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爆破振動速度、加速度、位移、頻率、振動持續時間與安全判據的關系?

中華人民共和國《爆破安全規程》GB6722-2003對爆破振動安全允許標準采用的是:“地面建筑物的爆破振動判據,采用保護對象所在地質點峰值振動速度和主振頻率;水工隧道、交通隧道、礦山巷道、電站(廠)中心控制室設備、新澆大體積混凝土的爆破振動判據,采用保護對象所在地質點峰值振動速度”

盡管國內外都有專家倡導用加速度值或速度值作為安全判據,但我們的意見是:采用質點振動速度值與振動頻率以及振動持續時間相結合來作為安全判據更好,其理由有三:

理由一 :雖然加速度能直接反映地震波對建筑物的力學作用, 但通過國內外大量的爆破試驗測試資料分析, 地震波的彌散性很大, 尤其是加速度和位移。相對而言, 地面質點的振動速度穩定性較好, 而且, 它使爆破振動烈度與自然地震烈度相互參照, 速度傳感器的標定與信號檢測較容易, 故采用振速作為安全判據較為合理

理由二:在實際測試中加速度傳感器均為壓電式輸出的是電荷量。故此現場需要信號調理與供電,價格也較昂貴。而速度傳感器均為磁電式,直接輸出電壓量。現場無需供電,價格相對較低。所以從實際操作中來看采用振速作為安全判據較為方便。

理由三:爆破地震對建筑物的影響不僅取決于振動位移和速度,而且還與振動持續的時間和頻率有關。建筑物的自振頻率較低,一般來說,在其他條件相同的情況下,低頻波比高頻波對建筑物的危害大。爆破振動速度、加速度、位移、頻率、振動持續時間與安全判據的關系?

表1 中國2003《爆破安全規程》振動安全允許標準

序號

保護對象類別

安全允許振速/(cm/s)

<10Hz

10Hz~50Hz

50Hz~100Hz

1

土窯洞、土坯房、毛石房屋a

0.5~1.0

0.7~1.2

1.1~1.5

2

一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物a

2.0~2.5

2.3~2.8

2.7~3.0

3

鋼筋混凝土結構房屋a

3.0~4.0

3.5~4.5

4.2~5.0

4

一般古建筑與古跡b

0.1~0.3

0.2~0.4

0.3~0.5

5

水工隧道c

7~15

6

交通隧道c

10~20

7

礦山巷道c

15~30

8

水電站及發電廠中心控制室設備

0.5

9

新澆大體積混凝土d:

:齡期:初凝~3d

2.0~3.0

齡期:3d~7d

3.0~7.0

齡期:7d~28d

7.0~12

注1:表列頻率為主振頻率,系指最大振幅所對應波的頻率。

注2:頻率范圍可根據類似工程或現場實測波形選取。選取頻率時亦可參考下列數據:硐室爆破<20Hz;深孔爆破10Hz~60Hz;淺孔爆破40Hz~100Hz。

a 選取建筑物安全允許振速時,應綜合考慮建筑物的重要性、建筑質量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。

b 省級以上(含省級)重點保護古建筑與古跡的安全允許振速,應經專家論證選取,并報相應文物管理部門批準。

c 選取隧道、巷道安全允許振速時,應綜合考慮構筑物的重要性、圍巖狀況、斷面大小、深埋大小、爆源方向、地展振動頻率等因素。

d 非擋水新澆大體積混凝土的安全允許振速,可按本表給出的上限值選取。

若采用單一的質點振動速度作為安全判據,并不科學合理;如一旦振動的頻率與建(構)筑物的自振頻率一致時很容易與其產生共振現象,由工程經驗知就算此時振動速度未達到安全標準以上建(構)筑物也很容易發生破壞。顯然振動的持續時間越長,振動的破壞也就越大。

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