爆破地震效应

炸药的爆破公害炸药造成的爆破公害是近年来提出的。

爆破，以前的用途仅限于矿山与野外土建工程，但随着爆破应用范围的扩大，人们对其公害不得不引起重视。

爆破公害涉及面很广。

这里仅就冲击波、地震效应、有毒气体、炮烟熏人作简要说明。

希望大家在工作中引起注意。

1、冲击波：炸药在空气中爆炸产生的爆炸气浪是以爆炸点为中心以球面状扩展，形成立体状冲击波，冲击波在空气中传播逐渐减弱，最后变为音波。

立体冲击波随着距离增加而衰减。

冲击波对建筑物造成损坏，由于各种条件变化。

比如受压面积，建筑物支撑、距爆炸点距离等。

2、地震效应：爆破地震效应是爆破公害中最重要问题之一，强烈的震动所引起的破坏，大体上可分为两类。

一类是建筑物所受的影响，另一类发生于地震本身。

在城市、工矿企业、居民区附近的地区进行爆破时，首先可考虑前者对已有建筑物造成损坏的可能。

修筑路塹、堤坝等巨大工程中，即必须避免建筑物基础受震破裂或变形。

3、有毒气体:炸药的配比，大体都是按零氧平衡确定的，从理论上讲，爆炸后产生的气体是二氧化碳、氮气和水蒸气，这些气体是无毒的。

但是，由于炸药加工质量（细度、混合均匀度、水分含量、炸药卷纸、含蜡量和药卷密度等）爆破介质、装炮方法等条件的变化，炸药爆炸后，总会不同程度地产生有毒气体，主要是一氧化碳和氮化物。

一公斤炸药含烟量约200~300升。

而其中约80~100升为有毒成分。

一氧化碳能阻止人体红血球吸收氧气，造成人体缺氧。

氮氧化合物的危害性更大，能刺激人体粘膜组织，特别是伤害肺组织，造成肺肿。

这些气体使人中毒的症状，轻者头痛、恶心呕吐，重者神志失常，昏迷不醒，严重时可以致命。

4、炮烟熏人：如果工作面通风不好，风量不足，炮烟不能及时排出，人员提前进入炮区，炸药量过多，变质、受潮产生爆燃、充填不足、巷道太长，炮烟长时间浮游在巷道中形成循环风，使人员慢性中毒。

从以上各种情况说明，我们要对爆破公害有新的认识，首先要掌握爆破安全知识，不但要保护好自己，也要保护好别人。

爆破地震累积效应理论和应用初步研究本文首先从爆破地震波的传播规律与作用机理、爆破地震的预测与预报和爆破震动安全判据与爆破震动控制三个方面论述了爆破震动效应的研究现状，接着阐述了爆破震动累积效应研究的前期前提性研究工作，分析了爆破震动效应研究的不足和对将来研究工作的展望，指出在不断深入探讨与完善爆破地震安全判据的同时，也意味着从不同角度来探讨和研究爆破地震效应理论的必要性。

从而提出主要针对地下工程开挖推进式重复爆破作业和矿山开采生产循环爆破作业进行爆破震动累积效应研究的创造性概念。

在全面分析爆破地震波的特征和岩体动态力学性质的基础上，阐述了爆破地震波的传播、能量、频幅与危害特征，指出爆破地震波具有非重复性与不可预见性、频谱的丰富性与集中性、危害的隐藏性与不可估量性以及传播特性方面的可变性与多样性。

同时指出在爆破地震波动载荷作用下，岩石与岩体均会产生损伤累积。

从地面与地下建(构)筑物所受的影响和地层本身的影响两方面全面阐述分析了爆破震动累积效应现象，理论和试验分析论证了爆破震动累积效应的存在，研究指出围岩介质体的爆破震动累积效应主要体现地两个方面：围岩介质性质的劣化，即破坏性效应，和介质性质的强化，即局部介质强度指标的强化调整。

在断裂力学与损伤力学理论框架下，论述了爆破震动累积作用机理，其基本框架是，介质中原有的不连续结构面(体)系列缺陷在爆破地震波的动载荷作用下，因微裂纹的发生与扩展形成宏观裂纹，宏观裂纹的贯通，则造成介质的开裂，以及岩体介质中不连续结构面(体)的扩展，和其它缺陷的再产生、扩展等。

因此节理裂隙等岩体中不连续面(体)的动载荷累积效应尤其显著。

同时提出爆破震动累积作用机理包括单一震动波的作用机理和多个爆破震动波作用机理。

单波机理是指单一的爆破地震波的累积作用机理，即前一时刻爆破地震波对介质体的作用通过改变介质的物理、力学性质和状态参与后续爆破地震波对介质体的作用。

多波机理指多个相互独立的爆破地震波对介质材料和结构体累积作用机理，机理框架是按照记忆效应原理，介质材料的破坏效应遵循小范围屈服原理，介质材料的记忆状态不管是在微观还是宏观上均遵循阶跃效应的机制，状态与状态间的动态累积，或发生阶跃变化，或保持在原来状态不变。

全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材（2003年6月气象出版社发行）第六章爆破有害效应爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下；空气或水中)、个别飞石、毒气或噪音等。

这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱，但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

第一节爆破地震波当炸药包在岩石中爆炸时，邻近药包周围的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。

当应力波通过破碎圈后，由于应力波的强度迅速衰减，它再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生扰动，这种扰动以地震波的形式往外传播，形成地动波。

引起岩石震动的部分能量，占炸药爆炸时释放总能量的小部分，在岩石中约占2％～6％，在土中约占2％～3％，湿土中约占5％～6％。

爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。

为了衡量爆破震动的强度，目前国内外用震速作为判别标准。

当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。

通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。

爆破引起的地震波速度通常采用下述的经验公式计算：式中：Q——炸药量，kg；齐发爆破取总药量，秒差爆破取最大一段的药量；R——从爆源中心到被保护物的距离，m；K、a——系数，通过试验确定，也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。

目前，我国对各种建、构筑物所允许的安全震动速度规定如下：(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm／s；(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2～3cm／s；(3)钢筋混凝土框架房屋和修健良好的木房为5．0cm／s；(4)水工隧洞为10cm／s；(5)地下巷道：岩石不稳定但有良好的支护为10cm／s；岩石中等稳定有良好的支护为20cm／s；岩石坚硬稳定，无支护为30cm／s。

爆破有害效应爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下；空气或水中)、各别飞石、毒气或噪音等。

这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱，但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应依据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

第一节爆破地震波当炸药包在岩石中爆炸时，邻近药包四周的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。

当应力波通过破碎圈后，由于应力波的强度迅速衰减，它再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生扰动，这种扰动以地震波的形式往外传播，形成地动波。

引起岩石震动的部分能量，占炸药爆炸时释放总能量的小部分，在岩石中约占2％～6％，在土中约占2％～3％，湿土中约占5％～6％。

爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。

为了衡量爆破震动的强度，目前国内外用震速作为判别标准。

当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。

通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。

爆破引起的地震波速度通常采纳下述的经验公式计算：式中：Q炸药量，kg；齐发爆破取总药量，秒差爆破取最大一段的药量；R从爆源中心到被保护物的距离，m；K、a系数，通过试验确定，也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。

目前，我国对各种建、构筑物所同意的安全震动速度规定如下：(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm／s；(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2～3cm／s；(3)钢筋混凝土框架房屋和修健优良的木房为5．0cm／s；(4)水工隧洞为10cm／s；(5)地下巷道：岩石不稳定但有优良的支护为10cm／s；岩石中等稳定有优良的支护为20cm／s；岩石坚硬稳定，无支护为30cm／s。

爆破地震地震学用震级和烈度来衡量地震的大小。

（1）震级震级也称地震强度，用以说明某次地震本身的大小。

它是直接根据地震释放出来的能量大小确定的。

用一种特定类型的、放大率为2800倍的地震仪，在距震中100km处，记录图上量得最大振幅值（以1/1000mm计）的普通对数值，称为震级。

例如，最大振幅为0.001mm时，震级为“0”级；最大振幅值为1mm时，震级为“3”级；最大振幅值为1m时，震级为“6”级。

地震震级的能量可用爆炸能量来说明。

在坚硬岩石（如花岗岩）中，用2～3×106kg炸药爆炸，相当于一个4级地震。

一个8级地震的功率大约相当于100万人口城市的发电厂在20～30年内所发出电力的总和。

由此可见，虽然地震仅仅发生于瞬时的变化，但地震释放出来的能量却是巨大的。

（2）烈度烈度是指某一地震在具体地点引起振动的强度标准，它标志着地震对当地的实际影响，作为工程建筑抗震设计的依据。

烈度不是根据地震仪器测定的。

判断烈度大小是根据人们的感觉、家具及物品振动情况、房屋及建筑物受破坏的情况，以及地面出现的崩陷、地裂等现象综合考虑后确定的。

因此，地震烈度只能是一种定性的相对数量概念，且有一定的空间分布关系。

必须指出：地震震级与地震烈度是两个不同的概念，不可混淆。

如把地震比作装药爆炸，那么，装药量就相当于地震震级，而装药在爆炸时的破坏作用则是地震烈度。

一个地震只有一个震级，但在不同地区可以有不同的烈度，因为在一个地震区域内，不同部位的破坏程度是不同的。

在地底下发生地震的地方，叫震源。

地面上与震源相对处，叫震中。

显然，震中区的烈度（叫震中烈度）就比其他地方的大。

所以震中烈度就是最大烈度，用以表示该次地震的破坏程度。

天然地震烈度表2、爆破地震波（1）爆破地震波的产生当装药在固体介质中爆炸时，爆炸冲击波和应力波将其附近的介质粉碎、破裂（分别形成压碎圈和破裂圈），当应力波通过破裂圈后，由于它的强度迅速衰减，再也不能引起岩石的破裂而只能引起岩石质点产生弹性振动，这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播，与天然地震一样，也会造成地面的震动，这种弹性波就叫爆破地震波。

爆破地震作用的沟槽效应引言地震波在传播过程中遇到具有一定深度的沟槽(或预裂缝)时，将受到阻碍作用，沟槽以后的震动强度减小。

这种沟槽隔震原理被广泛应用于露天边坡的预裂爆破和基础拆除爆破开挖防震沟等降震设计。

然而，除了众所周知的地震波传播到沟槽坡面上因反射而具有隔震作用外，沟槽对地震波的传播还有无其它效应?对此，人们至今尚未作深入研究。

本文通过土介质中爆破地震作用的沟槽效应测试，得到爆破地震波经过沟槽时质点振动规律具有分区特性的结论，并对爆破震动作用的沟槽效应机理进行了深入研究，深化了对沟槽隔震作用机理的认识。

2 爆破地震沟槽效应的测试影响爆破地震的因素很多。

为了避免节理、裂隙、岩层等各种地质条件对爆破地震波传播的影响，突出沟槽对爆破地震波传播的动力响应，试验选在均质黄土中进行，孔径40mm，孔深70cm，采用2号岩石铵梯炸药，单孔药量150g，堵塞长度56cm，8号电雷管起爆。

测试系统采用CD-1型磁电式速度传感器拾震，GZ-2型测振仪放大，SC-16型光线示波器记录波形。

为了对比，在同等条件下进行无沟槽和有沟槽的爆破震动测试。

测点布置见图1（a）和图1（b）所示。

图1 爆破地震沟槽效应测点布置、R～V拟合曲线及爆破震动作用分区（a）无沟槽时的测点布置；（b）有沟槽时的测点布置及爆破震动作用分区；（c）爆破震动衰减情况的R～V拟合曲线.—没有沟槽或不受沟槽影响的测量值；×—受沟槽影响的测量值；－—不受沟槽影响的R～V拟合曲线(实线部分)；…—受沟槽影响的R～V拟合曲线(虚线部分)对于有沟槽的地震效应测试，在爆破前，由人工挖掘沟槽一个。

为了较好地反映沟槽的隔震效果，设计沟槽深度为1m（大于爆源深度），沟槽长度7m（使地震波经过55°以上的绕射角才能到达沟槽以后的各测点），沟槽底宽0．8m，沟口宽1m，沟槽与爆破地震波传播方向垂直。

测点相对于爆源布置成测线，测线垂直于沟槽，测点分布于沟槽两边，沟槽近区加密布点，沟槽底部和两壁也布置了测点。