爆破地震效应影响因素评估分析

爆破地震效应影响因素评估分析

肖秀丰

葛洲坝易普力重庆力能民爆股份有限公司合川分公司 401520

摘要：爆破地震效应受到爆源、传播介质、地形地貌等多重复杂因素的影响，动力响应规律较为复杂，且这些影响因素之间关联性较强，加深了爆破地震危害效应控制研究的难度。因此，开展爆破地震效应的影响因素评估分析，对于减小爆炸地震动诱发的危害，确保工程周围环境安全，具有极其重要的经济和社会意义。

关键词：爆破；地震效应；评估分析

目前的城镇化建设工程中，爆破技术已成为一种不可或缺的技术手段，它大大降低了人们的劳动强度，显著加快基础工程项目的建设进程。但爆破技术对周围环境造成的影响也越来越引起人们的关注，因为爆破开挖改变了原有物体原来的约束条件，其结构及相互间力学关系发生了变化。炸药爆炸时会释放出冲击波，冲击波随着传播距离的增大，会逐渐衰减为应力波和地震波，地震波引起近地表或地面的震动称为爆破震动，可能对爆区周围的建（构）筑物造成破坏性影响。

1 影响因素的选取分析

爆破地震效应影响因素多，如炸药种类、炸药量、高程、孔网参数、延期时间、雷管段别、一次齐爆药量、爆心距等。根据已有的研究成果，对主要影响因素进行分析、甄别，将爆破地震效应影响因素划分为内部影响因素和外部影响因素。其中，内部影响因素主要包括结构特征尺寸、结构类型和支护结构状况等；外部影响因素是指作用在结构上促使内部条件发生变化的因素，包括炸药、爆破延期时间、高程差、雷管段数、爆心距、传播介质、地震波频率、地震波振幅、地震波持续时间等。工程实践表明，若选取的爆破安全距离过于保守，必将限制爆破规模；若选取的爆破安全距离过于激进，可能导致周边需保护目标的破坏。为了准确、迅速地判断爆破地震动作用下爆破工程的安全问题，便于更好地控制由于爆破地震动引起的危害效应，采用定性与定量相结合的形式，将层次分析法和模糊数学方法结合起来，根据最大隶属度原理，分析爆破地震效应的影响因素。研究结果表明：采用爆破地震效应影响因素评价指标体系、模糊评判分析模型及安全评估软件系统，能迅速、准确地判断爆破方案导致的爆破地震效应对周围环境的影响，其危险影响比较小，计算结果与实际工程爆破所得结果一致。本方法与实验分析方法相比，其原理简单、结果可靠，计算迅捷、节省时间、可快速应用于爆破实际工程中，同时又节省大量的费用。综合上述因素，并考虑工程实际经验后，建立了如图1所示的爆破地震效应影响因素评价指标体系。

图1 爆破地震效应影响因素评价指标体系

2模糊综合评判模型

面有很多研究工作，大多采用实验分析法。实验分析法直观、准确，但成本高、时间长、工作量大、难以组织，且限制条件较多。许多参数需要多次实验分析，难以适应工程项目大范围、多点位预测工作的需要。还有一些学者仅从定性方面开展纯理论研究分析，缺少实际工程应用定量参考的依据。模糊综合评判法可将定性描述与定量分析进行有机结合，且不受被评价对象因素之间的影响，根据影响爆炸地震动的主要影响因素，建立爆破地震效应模糊评判分析模型，开发爆破地震效应影响因素评估分析系统，快速、准确地对爆破地震效应进行评估、分析、判断。并把这种方法应用于爆破工程的实际分析中，既节约了时间，满足了快速预测的需求，又节省了勘察、实验及计算的费用，简单实用，具有较大的经济和社会效益。根据模糊数学原理，首先确定评价集：V=｛v1，v2，…，vm｝=｛安全，较安全，不安全，非常不安全｝，其中m为评价等级数，此处m=4。根据图1的评价指标体系，确定评价对象的主控因素集：U=｛u1，u2，…，un｝=｛炸药，高程，爆心距，分段数，间隔时间，初始抵抗线，地震波振幅，地震波频率，地震波持续时间，类型，特征尺寸，支护，结构状况｝，式中n为评价因子数，此处n=12。

3爆破地震效应安全评估系统

采用C语言编制了爆破震动安全评估系统。其中图2为评价指标体系输入界面，输入参数分为爆破参数的影响、地震波的影响、环境自身的影响、权重设置、评估结果六个模块。

图2 软件输入界面

前三模块包括了影响爆破地震效应的十二个因素，每个因素对应四个数值调节按钮，对应综合评判等级，即安全、较安全、不安全、非常不安全的效果指标值；第四模块为相对权重模块，可对各因素在该大类影响因素中所占的权重进行调节；第五模块可对爆破参数、地震波、环境自身三个条件对爆破地震效应影响的权重进行调节；第六模块为评估结果，输入数据完毕后点击运算按钮可直接得到对该方案爆破地震效应的评估结果。将工程实际应用案例数据参数输入界面2中，其计算机计算结果与前面手工计算结果一致，且其系统可简单、迅速计算出爆破方案引起的爆破地震效应。

结束语

爆破地震效应影响评价，大多采用工程经验法或实验分析法等等，这些方法虽然应用较广泛，但不能满足快速预测的需求。因此针对爆破地震效应的特点，采用模糊评判的方法判断爆破地震效应结果情况，既能满足快速预测的需求，具有较大的社会和经济效益，同时对于工程爆破技术人员制定与选择工程爆破方案，分析爆破状况，进而为采取必要的工程处理措施，具有一定的参考和依据。

参考文献

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［5］钱七虎，陈士海.爆破地震效应［J］.爆破，2004，21（2）：1-5.