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爆破振动速度、加速度、位移、频率、振动持续时间与安全判据的关系?

中华人民共和国《爆破安全规程》GB6722-2003对爆破振动安全允许标准采用的是:“地面建筑物的爆破振动判据,采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率;水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站(厂)中心控制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据,采用保护对象所在地质点峰值振动速度”

尽管国内外都有专家倡导用加速度值或速度值作为安全判据,但我们的意见是:采用质点振动速度值与振动频率以及振动持续时间相结合来作为安全判据更好,其理由有三:

理由一 :虽然加速度能直接反映地震波对建筑物的力学作用, 但通过国内外大量的爆破试验测试资料分析, 地震波的弥散性很大, 尤其是加速度和位移。相对而言, 地面质点的振动速度稳定性较好, 而且, 它使爆破振动烈度与自然地震烈度相互参照, 速度传感器的标定与信号检测较容易, 故采用振速作为安全判据较为合理

理由二:在实际测试中加速度传感器均为压电式输出的是电荷量。故此现场需要信号调理与供电,价格也较昂贵。而速度传感器均为磁电式,直接输出电压量。现场无需供电,价格相对较低。所以从实际操作中来看采用振速作为安全判据较为方便。

理由三:爆破地震对建筑物的影响不仅取决于振动位移和速度,而且还与振动持续的时间和频率有关。建筑物的自振频率较低,一般来说,在其他条件相同的情况下,低频波比高频波对建筑物的危害大。爆破振动速度、加速度、位移、频率、振动持续时间与安全判据的关系?

表1 中国2003《爆破安全规程》振动安全允许标准

序号

保护对象类别

安全允许振速/(cm/s)

<10Hz

10Hz~50Hz

50Hz~100Hz

1

土窑洞、土坯房、毛石房屋a

0.5~1.0

0.7~1.2

1.1~1.5

2

一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a

2.0~2.5

2.3~2.8

2.7~3.0

3

钢筋混凝土结构房屋a

3.0~4.0

3.5~4.5

4.2~5.0

4

一般古建筑与古迹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

矿山巷道c

15~30

8

水电站及发电厂中心控制室设备

0.5

9

新浇大体积混凝土d:

:龄期:初凝~3d

2.0~3.0

龄期:3d~7d

3.0~7.0

龄期:7d~28d

7.0~12

注1:表列频率为主振频率,系指最大振幅所对应波的频率。

注2:频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据:硐室爆破<20Hz;深孔爆破10Hz~60Hz;浅孔爆破40Hz~100Hz。

a 选取建筑物安全允许振速时,应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。

b 省级以上(含省级)重点保护古建筑与古迹的安全允许振速,应经专家论证选取,并报相应文物管理部门批准。

c 选取隧道、巷道安全允许振速时,应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、深埋大小、爆源方向、地展振动频率等因素。

d 非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速,可按本表给出的上限值选取。

若采用单一的质点振动速度作为安全判据,并不科学合理;如一旦振动的频率与建(构)筑物的自振频率一致时很容易与其产生共振现象,由工程经验知就算此时振动速度未达到安全标准以上建(构)筑物也很容易发生破坏。显然振动的持续时间越长,振动的破坏也就越大。

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