隧道爆破震动对民房的危害及安全评价
|
摘要
随着我国铁路事业的迅猛发展,越来越多的铁路隧道投入建设。在隧道实施爆破掘进过程中,常因爆破震动产生危害,引起周边建筑物、地基、边坡和巷道破坏或隧道破坏,造成民事纠纷,不仅使施工难度加大,也影响了社会稳定。
本文以襄渝二线白河段隧道工程为主要研究对象,通过隧道爆破现场测试与震害调查相结合的分析方法,对爆破震动危害机理及建筑物对爆破震动响应的敏感程度进行了深入研究。
首先,全面阐述了爆破地震波的产生机理以及在岩石介质中传播的规律;通过建立简单的单自由度体系讨论了爆破地震波的幅值、频率和持时等对建筑结构的影响,在此基础上分析了传播介质特性和爆破震动的累积效应对建筑结构的影响。然后,针对白河段隧道爆破进行震动特性测试分析,结合理论研究成果总结了爆破地震波参数的特点及衰减规律,并且根据爆破安全规程计算出爆破周围民房的安全距离;再次,通过对爆破周边的280户民房进行震害调查分析,发现房屋的破坏情况比理论计算的结果稍微严重,并且归纳总结了民房响应爆破地震波的破坏特征;最后,针对白河段地形地质特点,结合前人的理论研究成果,提出了爆破震动对毗邻建筑物破坏的控制措施。
本文的结论在一定程度上说明了爆破地震波参数的特点及对毗邻建筑物的破坏影响,且在工程实践中得以证实,具有一定的可信度,可以用于实际工程的参考。
With the development of railway, more and more new railway projects have been putting into construction. Unfortunately, there are destructions in the process of blasting, which could cause the destruction of buildings, foundations, slopes and so on that brings about the civil dispute, causes more difficult to overcomes and even the social stability.
Based on the Baihe tunnel project from Xiangfan to Chongqing multiple track railway, through the site blasting test and investigation of vibration damage, researching the theory of disservice about blasting vibration and studying the blasting vibration influence on building. Through establishing the SDOF, building structures exposing to the blasting seismic wave's displacement, frequency and duration are systemically discussed, based on those, analyzing the medium traits and the accumulation effects influence on structure. Secondly, summed up the seismic wave attenuation rules and seismic wave parametric traits, based on the vibration test of Baihe tunnel. According to the standard of blasting, working out the safe distance from blasting site to buildings. Thirdly, through the 280 dwellings of the vibration damage survey, found housing destroyed more serious than theoretical calculations slightly, summarized the dwellings' Characteristics of damage. Finally, in accordance with Baihe terrain features and the previous theoretical research results, to bring up measures of the blasting vibration's control.
The conclusion shows the characteristic of blasting seismic wave parameters and on the impact of surrounding buildings damaged in a certain extent, and it was proved to be reliable in engineering practice. So it could be a reference manual for blasting engineering.
本文以襄渝二线白河段隧道工程为主要研究对象,通过隧道爆破现场测试与震害调查相结合的分析方法,对爆破震动危害机理及建筑物对爆破震动响应的敏感程度进行了深入研究。
首先,全面阐述了爆破地震波的产生机理以及在岩石介质中传播的规律;通过建立简单的单自由度体系讨论了爆破地震波的幅值、频率和持时等对建筑结构的影响,在此基础上分析了传播介质特性和爆破震动的累积效应对建筑结构的影响。然后,针对白河段隧道爆破进行震动特性测试分析,结合理论研究成果总结了爆破地震波参数的特点及衰减规律,并且根据爆破安全规程计算出爆破周围民房的安全距离;再次,通过对爆破周边的280户民房进行震害调查分析,发现房屋的破坏情况比理论计算的结果稍微严重,并且归纳总结了民房响应爆破地震波的破坏特征;最后,针对白河段地形地质特点,结合前人的理论研究成果,提出了爆破震动对毗邻建筑物破坏的控制措施。
本文的结论在一定程度上说明了爆破地震波参数的特点及对毗邻建筑物的破坏影响,且在工程实践中得以证实,具有一定的可信度,可以用于实际工程的参考。
With the development of railway, more and more new railway projects have been putting into construction. Unfortunately, there are destructions in the process of blasting, which could cause the destruction of buildings, foundations, slopes and so on that brings about the civil dispute, causes more difficult to overcomes and even the social stability.
Based on the Baihe tunnel project from Xiangfan to Chongqing multiple track railway, through the site blasting test and investigation of vibration damage, researching the theory of disservice about blasting vibration and studying the blasting vibration influence on building. Through establishing the SDOF, building structures exposing to the blasting seismic wave's displacement, frequency and duration are systemically discussed, based on those, analyzing the medium traits and the accumulation effects influence on structure. Secondly, summed up the seismic wave attenuation rules and seismic wave parametric traits, based on the vibration test of Baihe tunnel. According to the standard of blasting, working out the safe distance from blasting site to buildings. Thirdly, through the 280 dwellings of the vibration damage survey, found housing destroyed more serious than theoretical calculations slightly, summarized the dwellings' Characteristics of damage. Finally, in accordance with Baihe terrain features and the previous theoretical research results, to bring up measures of the blasting vibration's control.
The conclusion shows the characteristic of blasting seismic wave parameters and on the impact of surrounding buildings damaged in a certain extent, and it was proved to be reliable in engineering practice. So it could be a reference manual for blasting engineering.
引文
[1]张雪亮,王树堂.爆破地震效应[M].北京:地震工程出版社,1981:58-63
[2]李翼棋,马素贞.爆炸力学[M].北京:科学出版社,1988:14-20
[3]黄志强.武汉科技大学[硕士学位论文].建筑结构对爆破震动响应的数值模拟研究.2003:25-32
[4]周听清.爆炸动力学及其应用[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2001:32-34
[5]李德林,高振儒,朱立新.爆破震动危害中几个重要因素分析[J].工程爆破,1999,5(3):64-67
[6]宋光明.爆破地震效应与减震方法探讨[J].世界采矿快报,1999,23(1):56-58
[7]A.Schwenzfeier.编著,藏士勇译,环境震动效应[M],隧道译丛,1988,14(11):5-11
[8]Guowei Ma,Hong hao,Yingxin zhou(Singapore).Assessment of structure damage to blasting induced ground motions[J].Engineering Structures.2000,16(22)1378-1389
[9]李孝林编著.频率在爆破震害中的作用及其影响因素分析[J].工程爆破,2001,18(9):15-18
[10]叶海旺,房泽法,彭志刚.爆破地震对结构的影响[J].爆破.2002,23(1):25-30
[11]黄文华等.小波变换在判断爆破地震危害中的应用[J].工程爆破.2001,15(1):55-59
[12]《爆破安全规程》(GB6722-2003)[S].北京:中国标准出版社,2004.
[13]李铮,朱瑞庚编著.爆炸地震波振速的特征系数与衰减指数的研究[J].爆炸与冲击,1991,13(5):30.
[14]R.P.Dhakal,T.C.pan.Response Characteristics of Structures Subjected to Blasting-induced Ground Motion[J].International Journal of Impact Engineering.2003.28(25):813-823.
[15]孟吉复,惠鸿斌.爆破测试技术[M].北京:冶金工业出版社,1992
[16]杨林德,马险峰等.冲击波荷载下大楼地下室的三维动力分析[J].同济大学学报,1998.26(5):488-491
[17]廖振鹏.工程波动理论[M].科学出版社,2002,10(3):136-137
[18]朱德达.我国爆破地震效应的研究[J].长沙矿山院季刊,1988,8(1):39-46
[19]波林格G A著.刘锡荟,熊建国译.爆炸振动分析[M].北京:科学出版社,1975:89-99
[20]张志呈.爆破地震波的频率特征及其影响因素[J].四川冶金,2005,5(3):1-4
[21]张奇,白春华,刘庆明.爆炸地震波频谱特性研究[J].北京理工大学学报,1999,19(3):306-308
[22]张志呈.浅谈评价爆破地震效应的方法和标准[J].爆破器材,1998,8(3):12-16
[23]爆破地震工程结构动力分析[M].钱胜国等编著,中国水利水电出版社,2006
[24]王前信著.工程结构非常规抗震计算方法[M].地震出版社,2002
[25]唐中华.爆破地震频率对建筑物破坏的影响[J].建筑安全,1998,12(11):14-16
[26]魏晓林,郑炳旭.爆破震动对邻近建筑物的危害[J].工程爆破,2000,25(3):65-73
[27]刘军,吴从师.建筑结构爆破震动响应的时程预测[J].矿冶工程,2000,20(4):24-26
[28]朱瑞赓,李铮.爆破地震波的现场测量及其安全距离[J].爆炸与冲击,1982,23(1):60-67
[29]谢勇涛.襄渝铁路增建二线小净距隧道的设计与施工措施研究[J].铁道建筑技术,2006,25(6):21-22
[30]谢勇涛,黄双林.襄渝铁路新建二线小净距隧道的探讨[J].西部探矿工程,2006,5(6):13-14
[31]孙芳强.新蛇皮沟隧道施工对既有隧道的稳定性影响研究[硕士学位论文],西安:长安大学,2005
[32]鲍光谟.露天深孔微差爆破参数的确定[J].金属矿山,1981,5(9):1-7
[33]凌同华.爆破震动效应及其灾害的主动控制[博士学位论文],长沙:中南大学,2004
[34]冯文元,冯志华.建筑结构检测与鉴定实用手册[M].中国建材工业出版社,2007
[35]言志信,王永和,江平等.爆破地震测试及建筑结构安全标准研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(11):1908-1909
[36]危险房屋鉴定标准[S],中国建筑工业出版社,2004
[37]田运生等.爆破地震波作用下民房破坏分析和破坏特征[J].爆破,2005
[38]杜修力,欧进萍.建筑结构地震破坏评估模型[J].世界地震工程,1991,7(3):47-58
[39]周丙章.砌体房屋的抗震设计[M].北京:地震出版社,1991,32-187
[40]且化清,秦承昌.溧阳老震区民房裂缝原因调查研究[J],地震学刊,1990
[41]徐祥文,黄崇福.民房震害预测专家评定统计模型的探讨[J].地震研究,1993
[42]陈德志.高速公路建设中爆破有害因素对民房影响的控制及安全评价[硕士学位论文].武汉:武汉理工大学,2001:36-40
[43]阳生权.爆破地震累积效应理论和应用初步研究[博士学位论文].中南大学,2002:56-60
[44]李孝林.建筑物对爆破地震的响应[J].噪声与振动控制.2000,12(3):20-23
[45]冯叔瑜,朱节忠.岩土工程大量爆破及其设计[M].北京:冶金工业出版社,1968:384-385
[46]刘清泉,减玉田,李玉民.露天大爆破震动监测与分析[J].山东矿业学院学报,1989,25(3):34-38
[47]赵幸源.隧道爆破开挖动力分析模型和有关参数的选取与分析[J].爆破,1990
[48]吴腾芳,王凯.微差爆破技术研究现状[J].爆破,1997 14(1):53-57
[49]凌同华,李夕兵.地下工程爆破振动信号能量分布的小波包分析[J].爆炸与冲击,2004,24(1):63-68
[50]LI Xibing,LING Tonghua.The Laws of Energy Distribution for Blasting Vibration Signals Based on Wavelet Packet Decomposition[J].In:5th Asia-Pacific Conference on Shock&Impact Loads On Structures 2003:251-257
[51]朱传云,卢文波,董振华,岩质边坡爆破振动安全判据综述[J].爆破,1997,14(4):15-17
[52]Paul W N.对毫秒延时爆破振动的认识[J].世界采矿快报,1987,4(2):21-23
[53]吴腾芳,王凯.微差爆破技术研究现状[J].爆破,1997,14(1):53-57
[54]赵炳祈,红透山铜矿爆破震动测试与分析[硕士学位论文].沈阳:东北大学,2003:18-20
[55]卢文波.岩石爆破中应力波的传播及其效应研究[博士学位论文].武汉:武汉水利水电大学,1994:23-25
[56]吴子骏.降低梯段深孔爆破振动的探讨[C].见:中国力学学会工程爆破专业委员会.土岩爆破文集(第二辑)[C].北京:冶金工业出版社,1985:103-104
[57]王明洋,钱七虎.爆炸应力波通过节理裂隙带的衰减规律[J].岩士工程学报,1995,17(2):42-46
[58]薛孔宽,赵式本,黄桂英.空腔爆破-降低爆破震动的有效途径[J].爆破,1987,4(4):23-28
[59]迈耶尔 w.影响爆破地震和空气冲击波拷贝和频率的各种因素(徐天瑞译)[M].Transaction of Mining and Metallurgy section A,1984,93(10):173-180
[60]许红涛.岩石爆破动态卸载机理及震动效应研究[硕士学位论文].武汉:武汉大学,2003:36-40
[61]Berta Giogio.Blasting-induced vibration in tunneling[J].Tunnel and underground space technology,1994,(2):25-47
[62]顾文彬,孔劲松,吴腾芳.环状分布装药容器中爆炸荷载研究[J].爆破器材,1999,28(5):19-22
[63]言志信,结构拆除及爆破震动效应研究[博士学位论文].重庆:重庆大学,2002:56-62
[64]陈寿如,宋光明,史学志等.近河堤采矿爆破的震动监测与控制[J].中国有色金属学报,2000,10(1):136-139
[65]煤炭科学研究总院重庆分院.杭州市万松岭隧道施工爆破振动速度监测报告[C].重庆:煤炭科学研究总院重庆分院岩土所,2004:110-114
[66]范孝锋,周传波,陈国平.爆破震动影响因素的灰关联分析[J].爆破,2005,22(2):100-102
[67]朱伯龙.结构抗震试验[M].北京:地震出版社,1989:25-321
[68]施楚贤.砌体结构理论与设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1992:56-258
[69]李宏男,结构多维抗震理论与设计方法[M].北京科学出版社,1998:149-182
[70]万元林,黄忆龙.工程爆破中的灾害及其控制[J].爆破器材,2001,30(5):30-34
[2]李翼棋,马素贞.爆炸力学[M].北京:科学出版社,1988:14-20
[3]黄志强.武汉科技大学[硕士学位论文].建筑结构对爆破震动响应的数值模拟研究.2003:25-32
[4]周听清.爆炸动力学及其应用[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2001:32-34
[5]李德林,高振儒,朱立新.爆破震动危害中几个重要因素分析[J].工程爆破,1999,5(3):64-67
[6]宋光明.爆破地震效应与减震方法探讨[J].世界采矿快报,1999,23(1):56-58
[7]A.Schwenzfeier.编著,藏士勇译,环境震动效应[M],隧道译丛,1988,14(11):5-11
[8]Guowei Ma,Hong hao,Yingxin zhou(Singapore).Assessment of structure damage to blasting induced ground motions[J].Engineering Structures.2000,16(22)1378-1389
[9]李孝林编著.频率在爆破震害中的作用及其影响因素分析[J].工程爆破,2001,18(9):15-18
[10]叶海旺,房泽法,彭志刚.爆破地震对结构的影响[J].爆破.2002,23(1):25-30
[11]黄文华等.小波变换在判断爆破地震危害中的应用[J].工程爆破.2001,15(1):55-59
[12]《爆破安全规程》(GB6722-2003)[S].北京:中国标准出版社,2004.
[13]李铮,朱瑞庚编著.爆炸地震波振速的特征系数与衰减指数的研究[J].爆炸与冲击,1991,13(5):30.
[14]R.P.Dhakal,T.C.pan.Response Characteristics of Structures Subjected to Blasting-induced Ground Motion[J].International Journal of Impact Engineering.2003.28(25):813-823.
[15]孟吉复,惠鸿斌.爆破测试技术[M].北京:冶金工业出版社,1992
[16]杨林德,马险峰等.冲击波荷载下大楼地下室的三维动力分析[J].同济大学学报,1998.26(5):488-491
[17]廖振鹏.工程波动理论[M].科学出版社,2002,10(3):136-137
[18]朱德达.我国爆破地震效应的研究[J].长沙矿山院季刊,1988,8(1):39-46
[19]波林格G A著.刘锡荟,熊建国译.爆炸振动分析[M].北京:科学出版社,1975:89-99
[20]张志呈.爆破地震波的频率特征及其影响因素[J].四川冶金,2005,5(3):1-4
[21]张奇,白春华,刘庆明.爆炸地震波频谱特性研究[J].北京理工大学学报,1999,19(3):306-308
[22]张志呈.浅谈评价爆破地震效应的方法和标准[J].爆破器材,1998,8(3):12-16
[23]爆破地震工程结构动力分析[M].钱胜国等编著,中国水利水电出版社,2006
[24]王前信著.工程结构非常规抗震计算方法[M].地震出版社,2002
[25]唐中华.爆破地震频率对建筑物破坏的影响[J].建筑安全,1998,12(11):14-16
[26]魏晓林,郑炳旭.爆破震动对邻近建筑物的危害[J].工程爆破,2000,25(3):65-73
[27]刘军,吴从师.建筑结构爆破震动响应的时程预测[J].矿冶工程,2000,20(4):24-26
[28]朱瑞赓,李铮.爆破地震波的现场测量及其安全距离[J].爆炸与冲击,1982,23(1):60-67
[29]谢勇涛.襄渝铁路增建二线小净距隧道的设计与施工措施研究[J].铁道建筑技术,2006,25(6):21-22
[30]谢勇涛,黄双林.襄渝铁路新建二线小净距隧道的探讨[J].西部探矿工程,2006,5(6):13-14
[31]孙芳强.新蛇皮沟隧道施工对既有隧道的稳定性影响研究[硕士学位论文],西安:长安大学,2005
[32]鲍光谟.露天深孔微差爆破参数的确定[J].金属矿山,1981,5(9):1-7
[33]凌同华.爆破震动效应及其灾害的主动控制[博士学位论文],长沙:中南大学,2004
[34]冯文元,冯志华.建筑结构检测与鉴定实用手册[M].中国建材工业出版社,2007
[35]言志信,王永和,江平等.爆破地震测试及建筑结构安全标准研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(11):1908-1909
[36]危险房屋鉴定标准[S],中国建筑工业出版社,2004
[37]田运生等.爆破地震波作用下民房破坏分析和破坏特征[J].爆破,2005
[38]杜修力,欧进萍.建筑结构地震破坏评估模型[J].世界地震工程,1991,7(3):47-58
[39]周丙章.砌体房屋的抗震设计[M].北京:地震出版社,1991,32-187
[40]且化清,秦承昌.溧阳老震区民房裂缝原因调查研究[J],地震学刊,1990
[41]徐祥文,黄崇福.民房震害预测专家评定统计模型的探讨[J].地震研究,1993
[42]陈德志.高速公路建设中爆破有害因素对民房影响的控制及安全评价[硕士学位论文].武汉:武汉理工大学,2001:36-40
[43]阳生权.爆破地震累积效应理论和应用初步研究[博士学位论文].中南大学,2002:56-60
[44]李孝林.建筑物对爆破地震的响应[J].噪声与振动控制.2000,12(3):20-23
[45]冯叔瑜,朱节忠.岩土工程大量爆破及其设计[M].北京:冶金工业出版社,1968:384-385
[46]刘清泉,减玉田,李玉民.露天大爆破震动监测与分析[J].山东矿业学院学报,1989,25(3):34-38
[47]赵幸源.隧道爆破开挖动力分析模型和有关参数的选取与分析[J].爆破,1990
[48]吴腾芳,王凯.微差爆破技术研究现状[J].爆破,1997 14(1):53-57
[49]凌同华,李夕兵.地下工程爆破振动信号能量分布的小波包分析[J].爆炸与冲击,2004,24(1):63-68
[50]LI Xibing,LING Tonghua.The Laws of Energy Distribution for Blasting Vibration Signals Based on Wavelet Packet Decomposition[J].In:5th Asia-Pacific Conference on Shock&Impact Loads On Structures 2003:251-257
[51]朱传云,卢文波,董振华,岩质边坡爆破振动安全判据综述[J].爆破,1997,14(4):15-17
[52]Paul W N.对毫秒延时爆破振动的认识[J].世界采矿快报,1987,4(2):21-23
[53]吴腾芳,王凯.微差爆破技术研究现状[J].爆破,1997,14(1):53-57
[54]赵炳祈,红透山铜矿爆破震动测试与分析[硕士学位论文].沈阳:东北大学,2003:18-20
[55]卢文波.岩石爆破中应力波的传播及其效应研究[博士学位论文].武汉:武汉水利水电大学,1994:23-25
[56]吴子骏.降低梯段深孔爆破振动的探讨[C].见:中国力学学会工程爆破专业委员会.土岩爆破文集(第二辑)[C].北京:冶金工业出版社,1985:103-104
[57]王明洋,钱七虎.爆炸应力波通过节理裂隙带的衰减规律[J].岩士工程学报,1995,17(2):42-46
[58]薛孔宽,赵式本,黄桂英.空腔爆破-降低爆破震动的有效途径[J].爆破,1987,4(4):23-28
[59]迈耶尔 w.影响爆破地震和空气冲击波拷贝和频率的各种因素(徐天瑞译)[M].Transaction of Mining and Metallurgy section A,1984,93(10):173-180
[60]许红涛.岩石爆破动态卸载机理及震动效应研究[硕士学位论文].武汉:武汉大学,2003:36-40
[61]Berta Giogio.Blasting-induced vibration in tunneling[J].Tunnel and underground space technology,1994,(2):25-47
[62]顾文彬,孔劲松,吴腾芳.环状分布装药容器中爆炸荷载研究[J].爆破器材,1999,28(5):19-22
[63]言志信,结构拆除及爆破震动效应研究[博士学位论文].重庆:重庆大学,2002:56-62
[64]陈寿如,宋光明,史学志等.近河堤采矿爆破的震动监测与控制[J].中国有色金属学报,2000,10(1):136-139
[65]煤炭科学研究总院重庆分院.杭州市万松岭隧道施工爆破振动速度监测报告[C].重庆:煤炭科学研究总院重庆分院岩土所,2004:110-114
[66]范孝锋,周传波,陈国平.爆破震动影响因素的灰关联分析[J].爆破,2005,22(2):100-102
[67]朱伯龙.结构抗震试验[M].北京:地震出版社,1989:25-321
[68]施楚贤.砌体结构理论与设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1992:56-258
[69]李宏男,结构多维抗震理论与设计方法[M].北京科学出版社,1998:149-182
[70]万元林,黄忆龙.工程爆破中的灾害及其控制[J].爆破器材,2001,30(5):30-34