要表现为 :
(1) 对于线性体系 ,强震持续时间的增加
将使地震动与结构反应出现较大值的概率明
显提高 ;
(2) 对于无退化的非线性体系 ,震动持续
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211 系统特征参量的选择 爆破地震波参量中 ,除了振动的速度峰 值 、振动的主频以外 ,振动的持续时间对于建 (构) 筑物的破坏也有重要作用 ,因此将这三 个参量作为系统特征 ,爆破工程参数中总药 量 、最大段药量和段数 ,各段之间的时间间隔 直接影响爆破地震的大小 。 212 相关因素变量的选择 实践表明爆破现场到测点的距离和高度 差决定测到的爆破地震参量 ,所以 ,相关因素 变量包括总药量 、最大段药量 、段数 、距离和 高度五项 。
段数
峰值 V 主频 V 持续时间
0. 52 0. 54 0. 67
0. 560 0. 522 0. 617 0. 539 0. 558 0. 716
6
1. 73 1. 735 1. 777
距离
0. 546 0. 590 0. 562 1. 698
高度
0. 662 0. 815 0. 539 2. 016
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·4 ·
2002 年第 3 期
体长度成垂直的振动 。据[1 ] 称 ,根据人的势 态人体有其自己的自然频率 ,如站着 ,1212c/ s ;俯伏着 ,324c/ s ;坐着 426c/ s ;主要的整体共 振是在亚音频带 1210c/ s ,特别在 425c/ s 时 , 在这些频率时的共振降低了对感觉的临界值 并使人不舒服 。
·2 ·
2002 年第 3 期
时间长 使 结 构 出 现 较 大 永 久 变 形 的 概 率 提 高;
(3) 震动持续时间长的地震波的破坏能 力大 。
参数 ,也有提到振动的持续时间但唯数很少 。 解放军理工大学工程兵学院采用灰关联分析 方法[4 ] , 对 各 因 素 的 作 用 程 度 进 行 量 化 比 较。
间。
图 3 同次爆破中的 t —R 的关系
313 持续时间与距离的关系 前苏联学者[3 ] 得出的结果 ,即 t 与药量 的依赖关系不明显 ,与距离 R 的关系近似满 足以下经验公式 :
lgt = - 116 + lg ( R/ 1000) 式中 t ———时间 ,s ;
R ———与爆源距离 ,m 。 314 持续时间与振动感觉 31411 引起振感的原因 地震干扰的持续时间也对人体反应具有 明显的影响 ,实践表明 ,由于爆破方法和地质 条件有数秒间连续振动的情况 ,一般说来 ,齐 发爆破时振动持续时间在 1 秒以下 ,秒差迟 发爆破时多重复这样的爆破振动 ,微差爆破 一般振动数百毫秒 。已观察到在覆盖中 (如 充填物 、粘土等地层) 地震运动大于 2 秒[1 ] , 频率运动可容测出为“摇动”,而不是高频振 动 ,且常常受到抱怨 。 31412 人的势态对振动的感觉 人对振动的感觉取决于频率和质点速度 的成分要多于持续时间 。人的感觉还取决于 人的年龄 、职业 (即坐着干活的或活动性的) 以及他们的位置 (躺下还是站着) [1 ] 。业已 确定 ,当人们站着时对垂直振动更为敏感 ,躺 下时对水平振动的感觉最大 ,特别是对与身
然而对震动持续作用时间的专题研究较
少 ,原因 :爆破震动持续时间的危害作用主要
表现在结构反应进入非线性之后[3 ] ,而反应
谱的显著缺点是它没有明确表示震动持续时
间 ,只考虑了线性反应中持续时间的影响 ,因
而试验研究很少 ,也未引起人们的重视 。
震动持续时间的主要影响在于结构反应
一旦超过弹性极限后 ,可能发生强度丧失 ,主
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·1 ·
爆破地震参量与振动持续时间
西南科技大学 张志呈
【摘 要】 本文介绍爆破参数对震动速度 、频率和持续时间的影响因素 ,叙述振动持续时间 不为人们重视及其危害作用 。
【关键词】 爆破地震 持续时间 灰关联 灰关联矩阵
程的专家和学者认为 ,对于爆破振动 ,采用振 动速度这个单一判据十分片面 ,频率响应是 一个不可缺少的重要因素 。因为 ,当建 (构)
筑物地基传入的地震动的主要周期 ( f
=
1) T
接近建筑物的自振周期时 ,由于共振作用 ,将
产生更大的振动 ,容易引起建 (构) 筑物的破 坏。
例如 ,爆破点近处较旧的建筑物没有破 坏 ,而远处较好的建筑物却遭破坏 ,这不符合 爆破质 点 振 动 速 度 随 距 离 增 加 而 减 小 的 规
31413 持续时间与振动感觉的实验 日本的三轮 、米川[7 ] 对于振动感觉进行 了一系列的研究 ,爆破持续时间的振动也进 行了实验 ,阐明了振动持续时间与振动感觉 的关系 。如图 4 所示 。
图 4 振动持续时间和振动感觉的关系
图 4 表示其试验结果 ,纵坐标为振幅比 。 振幅比 = [ (连续振动的振幅) / (感觉相当于 连续振动同样大小的振动的持续时间短的振 幅) ] 。
21312 结果分析[1 ] (1) 采用微差爆破的情况下 ,最大段药量 对爆破地震波的振动峰值和主频有着主要的 影响作用 ,相比较而言 ,总药量对爆破振动的 影响作用比较弱 。 (2) 影响爆破振动持续时间的主要因素
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段数
10 17 18 25 11 20 7 9 9 3 6 8
距离 (m)
395 300 1000 395 200 900 280 160 160 83 170 280
高度 (m)
66 66 133 37 18 44 44 6. 5 0 0 0 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
峰值 (cm·S - 1)
2. 6924 0. 4572 0. 2667 0. 6350 0. 5207 0. 1016 0. 5842 0. 4318 0. 1651 0. 4445 0. 4318 0. 1778
3 爆破持续时间的试验与计算方法
爆破振动的持续时间反应了振动衰减的 快慢 ,持续时间的计算目前还没有成熟的方 法 ,有关这方面的试验研究也不多 ,综述如 下:
311 持续时间试验 西南交通大学土木系[5 ] 在三峡工程左 岸临时船闸中部 11914m 高的弱风化底板花 岗岩体进行了 3 组 6 次试验 ,每次 爆破布置 6 个测点如图 1 ,其中 3 次爆破地震波形如图 2 ,爆破孔径为 100mm ,孔深 117 - 212m ,最 大装药量不超过 3kg ,根据第 2 、第 6 次爆破 绘制了 t —R 关系曲线图 ,如图 3 所示 。从图 中可以发现 ,在同一次爆破中 ,地震波作用时 间与距离几乎成反比例变化 ,图中第 6 次爆 破的 t —R 曲线位于第 2 次爆破的上方 ,说明 在相同距离处 ,爆破药量愈大 ,其地震作用时 间愈长 ,其余 4 次爆破地震波作用时间也存 在与此相同的变化关系 。
实验表明[3 ] , 震动持续时间从 1S 变为 50S ,破坏能力平均增大 40 倍 。
实验证明 :在地面质点振动速度值相同 的情况下 ,建 、构筑物将会出现不同的振动频 率和振动持续时间 。即使相同的建 、构筑物 在振速相同的条件下 ,不同的振动频率和振 动持续时间 ,对建 、构筑物的结构动力影响也 是不一样的 。这是由于建 、构筑物种类繁多 , 结构各异 ,爆破类型很多 ,起爆方式不一 ,爆 破条件和爆破地震波通过的介质情况复杂等 造成的 。因此 ,研究爆破振动强度必须从内 因和外因两个方面作详细的试验研究 。
主频 ( Hz)
39. 63 10. 25
8 19 6 17 9. 38 34 16. 5 22. 5 53 15. 13
持续时间 ( ms)
578 3048 1188 1038 2188 590 2788 618 650 898 518 639
表 2 计算出的灰关联矩阵
灰关联矩阵
总药量
最大段 药量
律 。其原因 ,振动频率随距离而降低 ,远处低 频振波接近房屋的固有频率 ,房屋共振反应 强烈 ,所以远处振动效应加强 ,这主要是振动 频率不同所致 。因而提出频率也作为爆破安
全判据之一 ,并在美国 、德国等早已将频率写 入安全爆破规程 ,近十年来许多国家也进行 试验研究 。
113 爆破地震波持续时间
1 爆破地震参量内容的选取
爆破地震动的峰值 (最大振幅) 、频率和 持续时间被称为地震动的三要素 ,而最大振 幅又与速度 、加速度密切相关 ,若已知位移 、 速度和加速度三个参数中的任一个 ,经过积 分或微分便可求出另二个 。故地震动的速 度 、频率和持续时间也是表征地震动强度的 三个必不可少的参量 。
表 1
台阶爆破的计算和测定数据
序号 总药量 (kg)
1
7338
2
10000
3
2300
4
18000
5
10000
6
18000
7
4000
8
2038
9
1440
10
264
11
700
12
1536
最大段药 量 ( kg)
750 918 1300 864 980 1150 960 260 310 110 144 374
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为段数 ,其次为总药量 ,显然 ,段数越多 ,爆破 振动的持续时间越长 ,总药量对它的影响可 能是在一般情况下 ,总药量越大 ,段数越多 。