爆炸地震效应

爆炸地震效应英语:seismic effect of explosions)是指因炸药岩层土壤层中爆炸而对地层和建筑物产生同天然地震相似的影响。爆炸地震波在传播过程中由于介质阻尼的作用,其能量产生持续衰减,并且随着传播距离增大,振幅降低,振动持续时间变长[1]。这种地震波可能对距离爆炸中心较远处的结构产生不利影响,甚至引起破坏,故其潜在的危险性被认为是爆炸附属动力学现象的一个基本研究内容[2]

研究历史

在地下进行爆破工作时会导致地面发生强烈震动,这种震动往往会对地面结构产生影响。但由于爆破震动问题十分复杂,长期以来对工程结构的动力分析基本都是采用单一的地面震动参数作为安全评估的标准[3][4]。这一标准虽然操作、应用简便,但由于该判据只考虑到影响地面爆破地震强度的主要因素是爆心距和药量,而影响爆破地震强度和地震波特征的主要因素还有介质体物理力学参数和传播途径等,因此存在着很大的局限性[5]。另外,对于同一建筑物而言,即使两次爆破的地震动峰值速度相同,但频率不同时,引起的破坏程度也会随之不同[6]。大量的工程案例显示,在爆破工程中峰值震动速度并未超过安全判据却能造成结构造成结构失稳、开裂变形等问题。与此相反,也有大量的案例显示在爆破地震安全判据严重超过现有允许值却也可以发生对建筑物构成无任何威胁的情况[7][8][9]。因此,探索爆炸地震效应的相关理论、定义和概念,尤其是对爆破地震安全判据中的某些问题进行研究十分必要[3]

破坏强度与震速的关系

萨道夫斯基俄语Садовский, Михаил Александрович曾提出过爆炸地震波破坏的强度取决于地震波质点运动的速度,用公式表达即为,其中v代表速度、k代表经验系数、Q代表爆破中的装药量[10][11]。而1978年,伦德伯格在萨道夫斯基提出的公式基础上对其进行了修订,用公式表达即为,其中k代表经验系数、α、β代表与场地有关的衰减指数。2007年,罗正等人通过对上述两个公式的预测误差进行比较,退出了广义公式的预测震速与实测震速值的平均误差值比后者要小很多的结论[12]

参考来源

  1. ^ 吕涛; 李海波; 周青春; 夏祥; 刘亚群; 李俊如. 传播介质特性对爆破振动衰减规律的影响. 防灾减灾工程学报. 2008, 28 (3): 335–341 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.1672-2132.2008.03.014. (原始内容存档于2018-07-15) (中文(简体)‎). 
  2. ^ 林大超; 施惠基; 白春华; 张奇. 爆炸地震效应的时频分析. 爆炸与冲击. 2003, 23 (1): 31–36 [2018-07-15]. doi:10.3321/j.issn:1001-1455.2003.01.006. (原始内容存档于2018-07-15) (中文(简体)‎). 
  3. ^ 3.0 3.1 李杰; 王明洋; 王德荣. 地下爆炸地震效应的评价标准探讨. 岩土力学. 2010, 31 (12): 3842–3848 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.1000-7598.2010.12.024. (原始内容存档于2018-07-15) (中文(简体)‎). 
  4. ^ 中华人民共和国冶金部安全技术研究所. GB 6722-2003 爆破安全规程. 北京: 中国标准出版社. 2003 (中文(简体)‎). 
  5. ^ 言志信; 王永和; 江平; 王后裕. 爆破地震测试及建筑结构安全标准研究. 岩石力学与工程学报. 2003, 22 (11): 1907 [2018-07-15]. doi:10.3321/j.issn:1000-6915.2003.11.032. (原始内容存档于2018-07-15) (中文(简体)‎). 
  6. ^ Wu Chengqing; Hong Hao. Numerical study of characteristics of underground blast induced surface ground motion and their effect on above-ground structures. Part I. Ground motion characteristics (PDF). Soil Dynamics & Earthquake Engineering. 2005, 25 (1): 27–38 [2018-07-15]. doi:10.1016/j.soildyn.2004.08.001 (英语). 
  7. ^ 黄树棠; 张雪亮. 爆破地震效应. 北京: 地震出版社. 1981: 157 (中文(简体)‎). 
  8. ^ Dai Kaoshan; Chen Shen'en. Strong ground movement induced by mining activities and its effect on power transmission structures. Mining Science and Technology (China). 2009, 19 (5): 563–568 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.2095-2686.2009.05.003 (英语). 
  9. ^ 阳生权; 廖先葵; 刘宝琛. 爆破地震安全判据的缺陷与改进. 爆炸与冲击. 2001, 21 (3): 223–228 [2018-07-15]. doi:10.3321/j.issn:1001-1455.2001.03.011. (原始内容存档于2018-07-15) (中文(简体)‎). 
  10. ^ 娄云雷; 陈建敏; 叶李胜; 张碧龙; 覃家琪; 张永定; 梁森荣. 爆破震动中萨道夫斯基公式及其修正公式的对比研究. 地质论评. 2013, 59 (z1): 1174–1175 [2018-07-15]. (原始内容存档于2018-07-15) (中文(简体)‎). 
  11. ^ 王明洋. 地下爆炸的地震效应问题. 第十届全国青年岩石力学与工程学术大会. 2008: 4 (中文(简体)‎). 
  12. ^ 罗正; 陈寿如; 王恒富; 邓重阳. 广义的爆破震动速度计算公式及其应用. 采矿技术. 2007, 7 (3): 147–148 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.1671-2900.2007.03.068. (原始内容存档于2018-07-15) (中文(简体)‎). 

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