爆破对软弱覆盖土层上建筑物震动影响探究

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1、爆破对软弱覆盖土层上建筑物震动影响探究　　摘要：本文从理论上分析研究了爆破对软弱覆盖土层上建筑物爆破震动的影响。通过实测某矿爆破震动测试得到的数据，研究了软弱覆盖土层迎波面对爆破震动作用影响的机理。理论分析和实测结果都表明，建造在软弱覆盖土层上的建筑物比直接建造在基岩上的建筑物更容易遭到破坏。关键词：爆破震动；覆盖土层；迎波面Abstract:thepapertheoreticallyanalyzedtheblastingofsoftcoveraretheinfluenceofblastingvibratio

2、nonbuildings.Throughthemeasuredblastingvibrationtestingdata,amineheadingfacesoftcoverisstudiedthemechanismoftheeffectofblastingvibrationontheimpact.Theoryanalysisandthemeasuredresultsshowthatconstructioninthebuildingsonsoftcovermoreeasilythandirectlybuilton

3、abedrockofbuildingsweredamaged.Keywords:blastingvibration;Coverthesoil;Waveofattack8中图分类号：TD235文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)1引言地震波在软弱带上传播具有反射增强效应，这已经在许多工程实例中得到了证实。[1]同时，从大量爆破工程中也发现不同场地上的建筑物对爆破震动相应的强度也有很大差别。[2]本文通过研究软弱带（覆盖土）对爆破能量的反射弹性波增强作用和覆盖土对爆破震动的影响，结合某矿爆破震动

4、测试结果，研究了软弱覆盖土层对爆破震动影响的作用机理。2软弱覆盖土层迎波面地震弹性波加强机理软弱带迎波面的反射增强现象为工程实践多次证明，也为国内外的现场试验和室内模拟实验所证实。[1]H.P.Rossmaith和w.l.fowrney曾在由9mm厚的homalite1008制成的模型中作爆破试验，用动光弹观测应力波与裂隙之间的复杂作用过程。在实验资料的基础上，对界面的反射增强作用进行了理论性探讨。当爆破或地震产生并传播弹性波时，弹性波与几何条件不连续的物体，或与声阻抗不匹配的带（例如软弱带）之间相互发生作用

5、，弹性波被反射、折射和绕射，且常常引起局部应力升高，在某些情况下这些应力集中现象变得极其严重。[1]当弹性波遇到任何类型的界面或不连续面时，波的一部分能量穿过界面传播，另一部份则反射回到入射波的一侧，并产生波型转换。透射波和反射波组分大小是界面两侧岩石声阻抗的函数。声阻抗为密度ρ和压缩波速度CP的乘积。对于平面波来说，透射波中的应力和反射波中的应力，用入射应力，将其标准化后，可以写成如下方程式：[3]当>时,接受介质的波阻抗小于传播介质的波阻抗,将有一种透射压缩波和一种反射拉伸波。当=0时,=0,，完全是反射

6、拉伸波。上述的两种情况说明，虽然离震源远的地震波不能以充分高应力剪切或压缩破坏岩石。但是，反射的拉伸波脉冲却能拉伸破坏岩石产生震动。设入射波震动速度表达式为：则反射波震动速度表达式为：则迎波面上质点位移为[4]：K——反射增强系数。下表为爆破地震波在不同介质中传播时的波的反射增强情况。[1]表1反射增强系数汇总表83软弱覆盖土对爆破震动的影响3.1软弱覆盖土对爆破震动幅值的影响软弱覆盖土爆破震动幅值的放大作用，理论上可以通过爆破地震波在场地土中的传播来说明。[2]假设在基岩上只覆盖一层土，覆盖层厚度为,剪切模

7、量为G1，密度为ρ1，剪切波速为vs1；基岩为半无限弹性体，剪切模量为G2，密度为ρ2，剪切波速为vs2。当基岩内有振幅为1、频率为（T为周期）的正弦形剪切垂直向上传来时，考虑了波的反射作用，则基岩内的波为：当基岩内的波传到与覆盖土相交的界面时，将有一部分透射到覆盖土层中，并传到地面后反射。因此，覆盖土层中的波可写成：式中的A、B、C为待定的常数，可根据具体的边界条件确定。A、B、C确定后，可求得地面位移：[2]式中覆盖层振幅放大系数等于地面振幅与基岩入射波振幅之比，即因为一般，故基岩入射波的振幅均被放大。3

8、.2覆盖土层对爆破地震波持续时间的影响8爆破地震的持续时间通常极为短暂，一般仅用加速度或速度最大值便可确定地面特征。但是，当爆炸作用时间较长时，加速度或速度并不能比较全面的反映地面震动强度。这种情况下，时间持续长度也是一个非常重要的参数。事实上，在延时爆破和多点爆破情况下，地面振幅值的持续时间长度与结构破坏具有密切的联系，一次爆破过程的持时特性分析是解决这类问题的基础。对于作用时间较短的爆破脉冲地震