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【摘要】隧道在交通行业有着举足轻重的地位，隧道在爆破开挖过程中会产生振动，由于振动而产生地表建筑物和隧道自身围岩的失稳，会造成很大的损失。本文通过对隧道爆破的历史到现在的发展进行了描述，介绍了影响隧道影响爆破振动的原因和国内外建筑物爆破振动的标准，提出了控制爆破振动的两个方法：控制单段用药量、光面爆破。分析了目前形式，提出了今后的研究方向，可为相关研究人员提供参考。
【关键词】隧道爆破；爆破振动
1、引言
在一千多年中国就发明了黑火药，爆破工程最早起源于此。在800多年前黑火药被引入到欧洲，在500多年前黑火药被用来进行矿山的开采。随着两百多年的发展， 爆破工程爆破行业中取得了巨大的发展。随着隧道爆破大量地进入人口密度集中的城市地区，隧道掘进爆破引起的震动危害问题越来越受到人们的重视。由于考虑到成本的问题，爆破开挖是当前最为经济合理的施工方法。由于目前地下作业的工程离地面越来越近，这样使得爆破作业影响到地面建筑物的稳定性和安全性。从而带来各种民事纠纷，对施工有着很大的影响 [1]。
2、隧道爆破振动的几大因素
2.1 爆源和传播路径两大关系
2.1.1 爆源
人们常采用建筑物的地基的质地振动速度来判断地震波对建筑物的影响。表示爆破振动的参数有质点振动速度、加速度、位移。振动的频率和持续的时间。但是在工程施工控制过程中，只是用质点的振动速度、加速度和位移来确定爆破振动的强度。通过大量实测结果表明：爆破振动的强度与质点离爆破源的距离、一次性起爆量、爆破的岩土性质有着密切的关系。虽然实验条件不同，但是大致符合以下形式的经验公式：
A--反应爆破质点强度的物理量：
Q--炸药量
R--测点至爆源中心的距离
K、M、N--反应不同爆破方式、地质、场地条件等因素系数
公式认为爆破震动速度随距离变大而减小，随着炸药量的增加而变大，柱状装药产生的地震波为柱状地震波，集中装药而产生的底子薄为球面波。人们假设在评价爆破振动对建筑物的危害时，要考虑速度和加速度作为破坏的依据，还要考虑爆破振动持续的时间对建筑物的累计破坏作用、振动的频率和建筑物自身所的频率的关系。从而可以提出可以采用兩个参数作为爆破振动的安全依据，那就是质点峰值振动速度和振动频率。
2.1.2传播路径
根据《爆破安全规程》规定中的描述，控制爆破的装药量可以体现为控制质点的最大速度来表现。但是由于当前对爆破的主要研究还是采用经验法和现场实验法，这样不能非常精确的控制复杂地质条件下爆破对建筑物的影响。因为规范中的爆破安全数值是采用露天地表爆破，地震波的传播方向是沿着地面纵向和横向。由于爆破源处于比较深的岩层中，爆破所产生的地震波会产生应力波，这种波传递到地表的时候会产生反射现象，并且形成压缩和拉伸的波。
3、国内和国际上建筑物爆破振动标准
3.1国内的振动爆破标准
由于《爆破安全规范》中考虑因为振动频率的影响因素，中国工程爆破协会召开“爆破振动安全距离合理判据”专题研究探讨会，总结下面几个论点：
1）爆破所产生的安全问题总结为内因和外因，外因是地震波产生的震动和地震荷载的形态，内因是建筑物自身结构的抗震能力 [4]。
2）表达爆破振动的参数比较多，过去人们都把振动速度作为判断比较可靠、稳定性的根据，现在大部分观点为质点振动和频率是爆破振动大小判断的标准，物体振动基本的物理量为频率和振速，频率是被震动物体对震动的反应，振速表示质点的震动幅度。所以，可以判断爆破振动的大小采用振速和频率两个综合参数，其中，振速为主要判断标准，频率则为修正参数的依据 [2]。
3.2国外的振动爆破标准
国外关于爆破振动安全判断，目前仍然采用地表振动速度作为衡量振动强度的唯一指标，今年来一些实验和数据表明，在相同的震动条件下，震动所持续的时间和不同频率对建筑物的影响是不同的，这表明爆破震动的频率对建筑物的稳定性是重要的。所以，人们提出要用速度和加速度作为破坏判断的依据，还应该考虑爆破振动持续的时间对建筑物的累计破坏作用、振动频率与建筑物固有频率之间的关系。因此目前提出质点峰值振动速度和振动频率两个基本参数作为爆破振动安全标准。西方一些国家在编制爆破标准会考虑爆破振动的频率和振速的共同作用。
4、减少爆破振动的影响
4.1控制单段起爆的药量
从大量的实际工程和理论实验证明，爆破时使用的炸药量、爆破距离和围岩地质情况是影响爆破振动的主要因素。我们可以分析萨道夫斯基经验公式来分析影响爆破振动的因素：
式中，v为爆破震动的速度；Q 为爆炸药量；R为爆源与监测点之间的距离；K、α 分别表示为与地质条件有关的系数和衰减指数。
从上面的公式可以得出，振速与距离成反比，与药量多少成正比。而由于爆破的距离是无法人为改变的，地质条件也是无法更改[3]，可以控制的是爆破时装炸药的量。所以现在工程中最实用的是采用延期爆破，这样就可以把药量爆破所产生的能量分段数释放出去，而不至于一次性释放产生较大的振动，所以爆破振动就由单段起爆药量控制了。
4.2预裂爆破
预裂爆破在控制爆破工程中运用比较多，首先在要爆破的围岩轮廓上打炮眼，装上适量的炸药，在爆破过程中，率先起爆轮廓线炮孔的炸药，这样轮廓面上会形成一条贯通的裂缝，这条裂缝可以起到阻止地震波直接作用到周边围岩上，这条裂缝就是预裂缝。预裂缝可以阻断和反射振动波，使减少爆破对围岩的稳定性，从而降低爆破所产生的影响。工程中的预裂爆破过程中要考虑的因素有很多，比如地质条件、预裂缝中炮孔的间距、爆破装药量等 [5]。当前在爆破工程中控制爆破的参数有理论法、经验公式和经验对比法。其中经验对比法使用的比较多。
结语：
随着地下工程越来越多的被修建，爆破所产生的影响也越来越被人们重视，爆破震动的控制也日益是研究的重点。本文从爆破的起源讨论了现今爆破的使用范围，讨论了爆破震源和传播的，总结了国内外的爆破振动的标准，总结了可以控制单段起爆药量和预裂爆破来最大限度的减小爆破震动对周边围岩的影响，为类似的工程有着借鉴的作用。
参考文献：
[1]汪旭光，于亚伦.关于爆破震动安全判据的几个问题[J].工程爆破，2001，7（2）：88-91.
[2]卢文波，赖世骧，朱传云，等.三峡工程岩石基础开挖爆破震动控制安全标准[J].爆炸与冲击，2001，21（1）：67-71.
[3]娄建武，龙源，方向，等.基于反应谱值分析的爆破震动破坏评估研究[J].爆炸与冲击，2003，23（1）：41-46.
[4]许红涛，卢文波.几种爆破震动安全判据[J].爆破，2002，19（1）：8-10.
[5]毕卫国，石崇.爆破振动速度衰减公式的优化选择[J].岩土力学，2004，25（s1）：99-102.
【关键词】隧道爆破；爆破振动
1、引言
在一千多年中国就发明了黑火药，爆破工程最早起源于此。在800多年前黑火药被引入到欧洲，在500多年前黑火药被用来进行矿山的开采。随着两百多年的发展， 爆破工程爆破行业中取得了巨大的发展。随着隧道爆破大量地进入人口密度集中的城市地区，隧道掘进爆破引起的震动危害问题越来越受到人们的重视。由于考虑到成本的问题，爆破开挖是当前最为经济合理的施工方法。由于目前地下作业的工程离地面越来越近，这样使得爆破作业影响到地面建筑物的稳定性和安全性。从而带来各种民事纠纷，对施工有着很大的影响 [1]。
2、隧道爆破振动的几大因素
2.1 爆源和传播路径两大关系
2.1.1 爆源
人们常采用建筑物的地基的质地振动速度来判断地震波对建筑物的影响。表示爆破振动的参数有质点振动速度、加速度、位移。振动的频率和持续的时间。但是在工程施工控制过程中，只是用质点的振动速度、加速度和位移来确定爆破振动的强度。通过大量实测结果表明：爆破振动的强度与质点离爆破源的距离、一次性起爆量、爆破的岩土性质有着密切的关系。虽然实验条件不同，但是大致符合以下形式的经验公式：
A--反应爆破质点强度的物理量：
Q--炸药量
R--测点至爆源中心的距离
K、M、N--反应不同爆破方式、地质、场地条件等因素系数
公式认为爆破震动速度随距离变大而减小，随着炸药量的增加而变大，柱状装药产生的地震波为柱状地震波，集中装药而产生的底子薄为球面波。人们假设在评价爆破振动对建筑物的危害时，要考虑速度和加速度作为破坏的依据，还要考虑爆破振动持续的时间对建筑物的累计破坏作用、振动的频率和建筑物自身所的频率的关系。从而可以提出可以采用兩个参数作为爆破振动的安全依据，那就是质点峰值振动速度和振动频率。
2.1.2传播路径
根据《爆破安全规程》规定中的描述，控制爆破的装药量可以体现为控制质点的最大速度来表现。但是由于当前对爆破的主要研究还是采用经验法和现场实验法，这样不能非常精确的控制复杂地质条件下爆破对建筑物的影响。因为规范中的爆破安全数值是采用露天地表爆破，地震波的传播方向是沿着地面纵向和横向。由于爆破源处于比较深的岩层中，爆破所产生的地震波会产生应力波，这种波传递到地表的时候会产生反射现象，并且形成压缩和拉伸的波。
3、国内和国际上建筑物爆破振动标准
3.1国内的振动爆破标准
由于《爆破安全规范》中考虑因为振动频率的影响因素，中国工程爆破协会召开“爆破振动安全距离合理判据”专题研究探讨会，总结下面几个论点：
1）爆破所产生的安全问题总结为内因和外因，外因是地震波产生的震动和地震荷载的形态，内因是建筑物自身结构的抗震能力 [4]。
2）表达爆破振动的参数比较多，过去人们都把振动速度作为判断比较可靠、稳定性的根据，现在大部分观点为质点振动和频率是爆破振动大小判断的标准，物体振动基本的物理量为频率和振速，频率是被震动物体对震动的反应，振速表示质点的震动幅度。所以，可以判断爆破振动的大小采用振速和频率两个综合参数，其中，振速为主要判断标准，频率则为修正参数的依据 [2]。
3.2国外的振动爆破标准
国外关于爆破振动安全判断，目前仍然采用地表振动速度作为衡量振动强度的唯一指标，今年来一些实验和数据表明，在相同的震动条件下，震动所持续的时间和不同频率对建筑物的影响是不同的，这表明爆破震动的频率对建筑物的稳定性是重要的。所以，人们提出要用速度和加速度作为破坏判断的依据，还应该考虑爆破振动持续的时间对建筑物的累计破坏作用、振动频率与建筑物固有频率之间的关系。因此目前提出质点峰值振动速度和振动频率两个基本参数作为爆破振动安全标准。西方一些国家在编制爆破标准会考虑爆破振动的频率和振速的共同作用。
4、减少爆破振动的影响
4.1控制单段起爆的药量
从大量的实际工程和理论实验证明，爆破时使用的炸药量、爆破距离和围岩地质情况是影响爆破振动的主要因素。我们可以分析萨道夫斯基经验公式来分析影响爆破振动的因素：
式中，v为爆破震动的速度；Q 为爆炸药量；R为爆源与监测点之间的距离；K、α 分别表示为与地质条件有关的系数和衰减指数。
从上面的公式可以得出，振速与距离成反比，与药量多少成正比。而由于爆破的距离是无法人为改变的，地质条件也是无法更改[3]，可以控制的是爆破时装炸药的量。所以现在工程中最实用的是采用延期爆破，这样就可以把药量爆破所产生的能量分段数释放出去，而不至于一次性释放产生较大的振动，所以爆破振动就由单段起爆药量控制了。
4.2预裂爆破
预裂爆破在控制爆破工程中运用比较多，首先在要爆破的围岩轮廓上打炮眼，装上适量的炸药，在爆破过程中，率先起爆轮廓线炮孔的炸药，这样轮廓面上会形成一条贯通的裂缝，这条裂缝可以起到阻止地震波直接作用到周边围岩上，这条裂缝就是预裂缝。预裂缝可以阻断和反射振动波，使减少爆破对围岩的稳定性，从而降低爆破所产生的影响。工程中的预裂爆破过程中要考虑的因素有很多，比如地质条件、预裂缝中炮孔的间距、爆破装药量等 [5]。当前在爆破工程中控制爆破的参数有理论法、经验公式和经验对比法。其中经验对比法使用的比较多。
结语：
随着地下工程越来越多的被修建，爆破所产生的影响也越来越被人们重视，爆破震动的控制也日益是研究的重点。本文从爆破的起源讨论了现今爆破的使用范围，讨论了爆破震源和传播的，总结了国内外的爆破振动的标准，总结了可以控制单段起爆药量和预裂爆破来最大限度的减小爆破震动对周边围岩的影响，为类似的工程有着借鉴的作用。
参考文献：
[1]汪旭光，于亚伦.关于爆破震动安全判据的几个问题[J].工程爆破，2001，7（2）：88-91.
[2]卢文波，赖世骧，朱传云，等.三峡工程岩石基础开挖爆破震动控制安全标准[J].爆炸与冲击，2001，21（1）：67-71.
[3]娄建武，龙源，方向，等.基于反应谱值分析的爆破震动破坏评估研究[J].爆炸与冲击，2003，23（1）：41-46.
[4]许红涛，卢文波.几种爆破震动安全判据[J].爆破，2002，19（1）：8-10.
[5]毕卫国，石崇.爆破振动速度衰减公式的优化选择[J].岩土力学，2004，25（s1）：99-102.