第十二章-爆破安全距离的确定

第十二章爆破安全距离的确定第一节爆破地震安全距离的确定一、爆破地震效应根据爆破介质的不同，炸药爆炸后约有2~20％的能量转化为地震波，它是一种弹性波。当其在介质内传播时，可以引起爆源附近地基及其上建筑物或构筑物产生颠簸和摇晃，即通常所说的地震。自然地震与爆破地震烈度参见表12-1和表12-2。根据大量工程实践总结得出的地震烈度与自然地震、爆破地震相应物理量的关系见表12-3（供参考）。表12-1自然地震烈度表烈度主要标志1人无感觉，只有仪器才能记录到2个别完全静止不动的人才能感觉到3室内少数静止不动的人能感到震动；悬挂物有时会轻微摇动4室内大多数人和室外少数人有震动感觉，少数人会从梦中惊醒，门、窗、顶棚、器皿等有时会轻微作响5室内几乎大多数人和室外大多数人都能感觉到震动，使多数人从梦中惊醒；挂钟摇摆，不稳的物体翻倒或落下；墙上灰粉撒落，抹灰层上可能出现细小裂缝6一般有少数民房受到损坏，简陋的棚窑有少数被破坏，甚至有倾倒的；潮湿疏松土有时会出现裂缝；山区偶尔有不大的滑坡7一般大多数民房被损坏，少数被破坏，坚固的房屋也有可能被破坏；民房烟囱顶部受到损坏；个别牌坊、塔和工厂烟囱会有轻微损坏；井泉水水位有时会变化8一般多数民房被破坏，少数倾倒；坚固的房屋也有可能被倾倒；有些碑石和纪念碑受损坏、移动或翻倒；山坡的松土和潮湿的河滩上，裂缝宽达10cm以上；水位较高处，常夹有泥沙和水流出；土石松散的山区，常常有相当大的崩滑；人畜有伤亡9一般多数民房倾倒；许多坚固的房屋遭受破坏，少数倾倒10许多坚固的房屋被倾倒；地表裂缝成带；断续相连，总长可达几公里；裂缝有时局部地穿过坚实的岩层11房屋普遍被毁坏；山区有大规模的滑崩，地表产生相当大的竖直和水平断裂；地下水剧烈变化12广大地区内，地形地表水系及地下水剧烈变化；动物和植物遭到毁灭表12-2爆破地震烈度表烈度等级烈度名称地面运动垂直最大速度(cm/s)破坏现象描述地面运动垂直最大加速度参考值(g)人的感觉建筑物和结构物地表现象Ⅰ微震＜2.5无损坏无＜0.25Ⅱ弱震2.5~5.0一般人都能感到地动简易房屋轻微损坏高陡边坡上碎石、砾石土少量塌落0.25~0.50Ⅲ中强震5.0~10感到强烈的地动简易房屋损坏，一般房屋轻微损坏。地下坑道二帮松动，小石块少量震落陡坡上的孤石、悬石位移、滚落。覆盖层中出现小裂隙，堆积层与基岩交界处产生裂纹0.50~1.0Ⅳ强震10~25地动剧烈，甚至使人跳离地面简易房屋破坏，一般房屋损坏。沙浆地面出现裂纹，地下坑道局部塌方，涵洞伸缩缝，地下管道接头可能轻微变位土夹石边坡有较多的塌方，岩石边坡个别塌落。砂土、弃石渣开始坍溜。地表出现裂缝，临空面处岩石原有裂隙扩张，节理面轻微错动1.0~2.5Ⅴ破坏震25~50极其剧烈的地动，人不能站稳建筑物破坏和严重破坏。地下坑道顶板落石，塌方甚多。涵洞、地下管道可能挤压变形。混凝土结构物产生开裂土夹石边坡大量坍塌，岩石边坡少量塌方。地表有较多的裂缝，靠近陡坎处出现大裂缝，公路路面局部破坏，岩石顺层理、节理面错动、张开、挤压2.5~5.0Ⅵ毁坏震＞50建筑物严重重破坏。地下坑道严重塌方，甚至震垮堵死。涵洞、地下管道毁坏。混凝土结构物出现破坏顺层理面大块岩石可能崩落。地表割裂，有很多大裂缝。公路严重破坏。基石露头产生裂纹，部分岩石破碎，大块坚石位移＞5.0表12-3自然地震烈度与爆破地震的物理量关系烈度天然地震爆破地震加速度（cm/s2）速度（cm/s）位移（mm）最大速度（cm/s）1＜020.2~0.430.4~0.840.8~1.5512~251.0~2.00.5~1.01.5~3.0625~502.1~4.01.1~2.03.0~6.0750~1004.1~8.02.1~4.06.0~12.08100~2008.1~16.04.1~8.012.0~24.09200~40016.1~32.08.1~16.024.0~48.010400~80032.1~64.016.1~32.0＞48.01．描述爆破振动强度的物理量通过国内外实测结果分析表明：反映爆破振动强度的诸物理量与炸药量、爆心距、岩土性质及场地条件等因素有密切关系。虽然各个国家试验条件各不相同，但大致上都可总结得出以下形式的经验公式：nmRKQA式中A——反映爆破振动强度的物理量（振动速度或加速度）；Q——炸药量，kg；R——测点到爆源中心距离，m；K、m、n——反映不同爆破方式、地质、场地条件的系数和指数。2．爆破振动破坏判据的确定根据我国的情况，在进行观测工作的基础上，国家安全标准《爆破安全规程》规定了不同类型建（构）筑物的爆破振动安全允许标准，见表12-4。当一次使用炸药量较多、或建（构）筑物距爆源很近时，爆破地震能够对周围建（构）筑物造成某种程度的损坏（如抹灰层出现裂缝、墙体中原有裂缝延伸、扩大等）和破坏（如基础开裂、结构损坏等）。爆破振动速度与建（构）筑物的影响程度对照参见表12-5。爆破振动速度对建筑物的破坏关系见表12-6。表12-4爆破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(10-50)Hz(50-100)Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋a0.5~1.00.7~1.21.1~1.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a2.0~2.52.3~2.82.7~3.03钢筋混凝土框架房屋a3.0~4.03.5~4.54.2~5.04一般古建筑与古迹b0.1~0.30.2~0.40.3~0.55水工隧道c7~156交通隧道c10~207矿山巷道c15~308水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土d龄期：初凝~3天2.0~3.0龄期：3~7天3.0~7.0龄期：7~28天7.0~12注：1．表列频率为主频率系指最大振幅所对应波的频率；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）重点保护古建筑物与古迹的安全允许振速，应经专家认证选取，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，危岩状况、断面大小、深埋大小、爆破方向、地震振动频率等因素。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。表12-5爆破振动速度与建（构）筑物影响程度对照表序号建（构）筑物名称振动速度（cm/s）影响程度1土窑洞0.5无掉块2计算机房0.5无影响3玻璃熔化炉0.6无影响4固定安装的水银开关1.5跳闸5电视台建筑3.5无损坏6一般建筑物5.0抹灰裂缝7圆形钢筋混凝土水池7.0无损坏8钢结构贮油罐7.5无损坏9工业建筑运输栈桥10.0无损坏10单层钢筋混凝土建筑20.0无损坏11素混凝土支架巷道25.0无损坏12岩石稳定的巷道30.0轻微损坏13砖砌平房39.2山墙开裂14钢筋混凝土涵洞（＞200#）50.0无损坏15机械设备100.0传动轴不正16混凝土底座上预制金属物150.0底座破裂表12-6振动速度对建筑物的破坏关系质点振动速度（cm/s）由于爆破振动所造成的破坏情况对建筑物和结构物对地表小于2.5无损坏无变化2.5～5.0简易房屋轻微损坏高陡坡上的碎石和土少量塌落5.0～10简易房屋损坏；一般房屋轻微损坏；坑道两侧松动；小石块少量震落陡坡上孤石、悬石滚落；覆盖层中出现小裂缝；堆积层与基岩交界处产生裂缝10～25简易房屋破坏；一般房屋损坏；砂浆地面裂缝；坑道局部塌方；涵洞伸缩缝及地下管道接头可能轻微变位士夹石边坡轻微塌方；岩石边坡个别塌落；砂石、弃石碴开始塌落；地面出现裂缝；节理面轻微错动25～50建筑物破坏或严重破坏；坑道顶板落石，塌方甚多，涵洞、地下管道挤压变形；混凝土结构物开裂土夹石边坡大量塌方；岩石边坡少量塌方；地表有较多裂缝；陡坡处出现大裂缝；公路路面局部破坏；岩石顺层理面、节理面错动、张开、挤压大于50建筑物严重破坏；坑道严重塌方，甚至震垮堵死；涵洞地下管道毁坏，混凝土结构物破坏顺层理面大块岩体可能塌落；地面割裂，出现许多裂缝；公路严重破坏；基石露头产生裂纹；部分岩石破碎；大块坚石位移二、爆破地震安全距离的计算爆破地震安全允许距离，可按式（12-3）计算。mQVKRm,)(/1式中R——爆破地震安全允许距离，m；Q——炸药量，kg，齐发爆破为总药量，延期爆破为最大一段药量；V——保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s；m——药量指数，取1/3；K、α——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按表12-7选取，或通过现场试验确定。表12-7爆区不同岩性的K、α值群药包爆破，各药包至保护目标的距离差值超过平均距离的10％时，用等效距离Re和等效药量Qe分别代替R和Q值。Re和Qe的计算采用加权平均值法。对于条形药包，可将条形药包以l~1.5倍最小抵抗线长度化分为多个集中药包，参照群药包爆破时的方法计算其等效距离和等效药量。岩性Kα坚硬岩石50～1501.3～1.5中硬岩石150～2501.5～1.8软岩石25～3501.8～2.0三、爆破振动测试1．爆破振动测试主要内容爆破振动测试主要包括两个方面的内容：（1）研究爆破过程中地震波的衰减规律，地质构造及地形条件相对应的影响，地震波参数和爆破方式的关系。（2）研究建筑物、构筑物对于爆破振动的响应特征，这一响应特征和爆破方式、构筑物结构特点的关系。2．爆破振动测试的一般方法图12-1爆破振动测试系统示意图打印机计算机振动记录仪速度传感器第二节爆破冲击波安全距离的确定一、空气冲击波安全距离的确定地下爆破时，对人员和其他保护对象的空气冲击波安全允许距离由设计确定。露天裸露爆破大块时，一次爆破的装药量不得大于20kg，并应按下式确定空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全允许距离。mQRk,253式中Rk——空气冲击波对掩体内人员的最小允许距离，m；Q——一次爆破的装药量，kg，秒延期爆破取最大一段药量计算，毫秒延期爆破按一次爆破为总药量计算。地表大药量裸露爆破时，应核算不同保护对象所承受的空气冲击波超压值，并确定相应的安全允许距离。在平坦地形条件下爆破时，可按下式计算超压。RQRQRQP3123231.13.414，105Pa式中△P——空气冲击波超压值，105Pa；Q——一次爆破的梯恩梯炸药当量，kg；秒延期爆破为最大一段药量，毫秒延期爆破为总药量；R——装药至保护对象的距离，m。空气冲击波超压的安全允许标准：对人员为0.002MPa；对建筑物按表12-10取值。表12-10建筑物的破坏程度与超压关系破坏等级1234567破坏等级名称基本无破坏次轻度破坏轻度破坏中等破坏次严重破坏严重破坏完全破坏超压△P，105Pa＜0.020.02～0.090.09～0.250.25～0.400.40～0.550.55～0.76＞0.76筑物破坏程度玻璃偶然破坏少部分破呈大块，大部分呈小块大部分破成小块到粉碎粉碎———木门窗无损坏窗扇少量破坏窗扇大量破坏，门扇、窗框破坏窗扇掉落、内倒，窗框、门扇大量破坏门、窗扇摧毁，窗框掉落——砖外墙无损坏无损坏出现小裂缝，宽度小于5mm，稍有倾斜出现较大裂缝，缝宽5mm～50mm，明显倾斜，砖跺出现小裂缝出现大于50mm的大裂缝，严重倾斜，砖跺出现较大裂缝部分倒塌大部分到全部倒塌木屋盖无损坏无损坏木屋面板变形，偶见拆裂木屋面面板、木檩条拆裂，木屋架支坐松动木檩条拆断，木屋架杆件偶见折断，支坐错位部分倒塌全部倒塌瓦屋面无损坏少量移动大量移动大量移动到全部掀动———钢筋混凝土屋盖无损坏无损坏无损坏出现小于1mm的小裂缝出现1mm～2mm宽的裂缝，修复后可继续使用出现大于2mm的裂缝承重砖墙全部倒塌，钢筋混凝土承重柱破坏顶棚无损坏抹灰少量掉落抹灰大量掉落木龙骨部分破坏下垂缝塌落——内墙无损坏板条墙抹灰少量掉落板条墙抹灰大量掉落砖内墙出现小裂缝砖内墙出现大