场地条件对建筑物爆破震动响应的影响

郑绍辰 包明浩

摘 要：在我国工程领域当中，爆破工程是其中一项至关重要的工程内容。而有研究人员通过长期研究证明，场地条件的差异化会导致其对建筑物爆破震动响应产生的影响也不尽相同。这也意味着想要对爆破地震作用下的建筑物的安全程度进行精准评估，还需要充分掌握场地条件对建筑物爆破震动响应所产生的实际影响。因此在这一背景下，本文将通过结合相关研究文献，着重围绕场地条件对建筑爆破震动响应产生的影响进行简要分析研究。

关键词：场地条件；建筑物；爆破震动响应

引言

在爆破作用下地壳内会有大量弹性波传播，这一弹性波同地震本身产生的地震波基本相同，但考虑到爆破地震缺乏足够的能量并且通常传播距离极短，因此其自身拥有包括幅值和震动频率相对较高、持续时间短暂等在内的众多独特特点。根据我国相关标准要求，爆破地震时不允许对建筑物产生任何细微损坏影响。但在实际爆破中受场地条件的影响，其度建筑物爆破震动响应的影响作用也存在明显差异，因此本文将通过对此进行初步探究，希望能够为相关研究人员提供必要参考和帮助。

一、场地覆盖土层厚度影响建筑物爆破震动响应

（一）影响建筑物爆破震动幅值

有研究人员指出，相比于以基岩为基础的建筑物，以覆盖土层为基础的建筑物的爆破震动幅值更大，并且当土层厚度越发增大下，建筑物爆破震动幅值也会随之不断增高。其通過对某露天矿的震动波形进行监测，发现除却测点处土层厚度之外，在其他所有测试条件下所获得的监测结果均基本相同。并且根据相关数据显示，当土层厚度为3.6m时，与之相对应的质点峰值震速为每秒0.925m，当土层厚度为4.5m和6.8m时，与之相对应的质点峰值震速分别为每秒0.934以及0.948cm。由此可知，场地土对于爆破震动幅值会产生相应的放大效果。

（二）影响地震波持续时间

通常爆破地震不会持续过长，在对地面特征进行确定的过程中，使用加速度或是速度最大值即可。但如果爆炸作用需要花费较长的时间，则仅仅使用加速度、速度最大值难以对地面震动强度进行真实、全面地反映[1]。因此需要引入一个至关重要的参数即事件持续长度。通过结合相关研究资料可知，在延时以及多点爆破的过程中，地面振动幅值持续时长一般和结构破坏之间有着明显的内在关联性，分析一次爆破过程持续时间特性，也是了解场地覆盖土层影响爆破地震波持续时间的关键所在。对于脉冲地震波，如果有相对疏松的覆盖层存在于基岩表面，则由此形成的各瑞利波简谐波会按照不同速度进行传播，因此在传播时间一定的情况下，各简谐波的传播距离也将产生差异性。也就是说，当传播距离越来越大时，爆破地震波振动持续时间也将越来越长。

二、场地卓越周期影响建筑物爆破震动响应

事实上导致场地条件不同对建筑物爆破震动响应影响产生差异性的一大关键原因，便在于因受到爆破地震波的作用，各场地条件下所产生的动力性质也会产生差异性，因此需要通过利用场地卓越周期对场地土层动力特性进行精准评估。根据魏海霞（2010）的相关研究可知，覆盖层厚度同场地土层卓越周期之间具有明显的内在关联性，其通过反复进行试验，发现当土层厚度达到3.6m时，场地土层卓越频率将达到45Hz，而当土层厚度增加至6.8m时，场地土层卓越频率也将随之增加至36Hz。这也意味着，当覆盖层厚度越来越大时，场地土层卓越周期也将随之增大，反之如果覆盖层厚度越发减小，则场地土层卓越周期也会越来越小。有研究学者指出，多层土地基中，如果存在硬夹层，则会使得多层土卓越周期出现相应减小的情况，并且随着夹层与基地之间的距离越来越短，多层土周活跃周期减小幅度将会越发明显。而如果存在软夹层，则会使得多层土卓越周期出现相应的增大情况，当夹层与基地之间的距离越来越近时，卓越周期增加幅度也会变得越来越大[2]。

受此影响，在建筑物自振周期同场地卓越周期近乎一致的情况下，建筑物因发生类共振现象而出现严重破坏的可能性越大，因此在实际爆破工程当中，工作人员需要注重避免建筑物自振周期同场地卓越周期相接近，从而有效防止对建筑物造成破坏。在具体进行工程爆破的过程中也需要重点加强对建筑物的保护处理，立足实际情况对爆破参数进行相应调整，从而顺利完成工程爆破。

三、工程地质条件影响建筑物爆破震动响应

毛晖（2004）通过结合前人的相关理论，并利用专业的仪器观测对建筑物爆破震动进行相应分析，指出工程地质条件也会在一定程度上影响建筑物爆破震动响应。其通过分别对比高处和低处的建筑物，发现前者往往具有更大的震动响应。而在场地固定不变的情况下，沿水平方向，当土壤类型发生改变时，则工程地质条件只会局部影响建筑物爆破震动响应[3]。但其也在试验中发现，当建筑物所处土壤为两种或是两种以上类型，则将会出现较大的建筑物爆破震动响应。不仅如此，根据其给出的试验结果显示，当地下水位深度在1m到5m时，会产生巨大的建筑物爆破震动响应。但随着地下水位深度的逐渐加深，建筑物爆破震动响应反而不再明显。因此其也指出，在水位一定的情况下，随着水位的不断增高，建筑物爆破震动响应也会越来越大。

结束语：本文在采用文献研究法探究场地条件对建筑区爆破震动响应的影响过程中，指出场地土的存在不利于建筑物抗爆破震动，并且当覆盖层厚度逐渐增大下，建筑物爆破振动幅值也会明显增加。而随着震动持续时间的不断延长，场地土卓越周期增加明显，均会在一定程度上增加建筑物被破坏的可能性。而当建筑物处于较高水位土层或是高处建筑物，也比较容易产生较大的爆破震动响应。因此在实际进行工程爆破的过程中，还需要工作人员通过结合场地具体条件，对爆破参数进行合理调整，从而有效保障建筑物安全度。

参考文献

[1]王海峰.青岛地铁爆破施工对沿线建筑物的影响及其防护研究[D].青岛理工大学，2015.

[2]魏海霞.爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D].山东科技大学，2010.

[3]毛晖.建筑物爆破震动的安全控制技术研究[D].中南大学，2004.

作者简介

郑绍辰（1991.06--）；性别：男，籍贯：山东省德州人，学历：硕士研究生，毕业于山东科技大学；现有职称：无；研究方向：隧道及地下工程。

（作者单位：山东省青岛市黄岛区山东科技大学）