基坑开挖爆破振动速度的监测和控制

发布时间：2024-08-27

第56卷第6期

有色金属(矿山部分)

2004年11月

基坑开挖爆破振动速度的监测和控制

田运生张立国陈超于亚伦

(北京科技大学)

摘要:采用DSVM-4C爆破振动记录仪对爆破开挖基坑地震效应进行监测,通过数据分析,得出了爆破地震波衰减经验公式,提出了控制爆破振动速度的技术措施。关键词:爆破开挖基坑振动速度控制

1 工程概况

华能汕头电厂二期主厂房开挖项目包括汽车机房、A排外、煤仓间、锅炉房、集控楼等的基地开挖。整个项目包括土方6055m3,石方54498m3合计60553m3,其中汽轮机房开挖到-0.5m,煤仓间开挖到-610m,锅炉房开挖到-015m,A排外开挖到-310m、-410m、-418m,集控楼开挖到-410m。

依据区域地质资料和勘察结果,场地基底岩石为燕山晚期第二次、第三次、第五次侵入的花岗岩(CY),其表层覆盖为第四系滨海相沉积物(Qm)和基岩风化残积土(Qel)及局部的人工填土(Qs),第四系厚度由北向南渐浅,最大厚度(北端煤场)约30m左右;个别地段(汽车、锅炉位置)基岩直接出露地表。

二期主厂房开挖项目的石方爆破开挖,因与一期电力生产设施毗邻,所以必须制定严格的危险预控方案和监控措施,确保一期主厂房内现有电力生产设施的正常使用和二期开挖工程的顺利进行。

用一台DSVM-4C型测振仪,沿一期主厂房和二期主厂房基础的相邻位置处布置一条监测线,均匀分布4个测点。

在每次爆破前,首先布置好测试仪器,对仪器进行检查,记录爆破的总药量、单段最大药量和测点至爆源中心的距离。爆破后对监测数据整理制表,将监测结果上报华能汕头电厂工程部。当爆破振动速度的监测值大于要求的数值时,除向工程部汇报外,应及时通知施工方(十五冶)采取相应的技术措施,调整爆破参数,降低爆破振动强度,从而保证爆破施工过程中一期主厂房的安全和厂房内仪器设备的正常运转。

213 拾振器的安装

DSVM-4C型测振仪使用时,拾振器分为两部分:探针和ZCC-201C型速度传感器。安装拾振器前须在测点位置挖一个500mm@500mm@300mm的探坑,并用硬物把坑底砸实;然后把探针垂直打入坑底300~500mm深;第三步是把ZCC-201C型速度传感器安装到探针上,并联接到DSVM-4C测振仪的对应测试通道。

214 确定反映爆破地震强度的参量

由于爆破地震破坏判据受到许多因素的影响,所以迄今为止,尚无统一的认识与标准,多数是根据自己多年的试验研究提出不同的判据,如速度、加速度、位移、能量比、频率和折算距离等。目前多数倾向于用质点振速为依据,很显然,爆破地震强度越大,介质的质点振动速度就越高,当其振速超过某一数值时,建筑物就将破坏。因此,这里采用振速作为判据[2]。

2 测振仪器和测振方法

211 测振仪器

本次爆破振动监测采用北京矿冶研究院总院生产的DSVM-4C型振动测试仪监测主厂房。DSVM-4C型测振仪采用高速微控制器,将速度传感器输出的电压量或加速度传感器输出的电荷量进行处理,然后由仪器内高速12位A/D转换器将此电压量进行量化并将量化结果保存到存储器内。利用该仪器与计算机的RS-232串口通讯可将测试的数据结果保存入计算机磁盘,利用分析软件进行分析、处理[1]。212 测点布置

田运生在读博士生北京 100083

3 测试结果和分析

311 测试结果

有色金属(矿山部分)

归拟合,拟合结果如下:

Y=1160X-4179

由此求得系数K、a的值为: a=1160 K=e4179=12013

第56卷

始至9月26日结束,在一个月的时间内监测了57次开挖爆破,共得到测试数据462个。第一条监测

线采用一台DSVM-4C型测振仪,主要任务是监测爆破振动对主厂房及基础的作用,保证主厂房及基础不受损坏。表1为第一条监测线监测数据。312 数据分析

爆破振动速度涉及多个变量,这些变量间的关系不能严格从理论上推倒得出,可以根据实测资料用统计回归方法得到。按照萨道夫斯基公式:

v=K(Q1/3/R)a式中,v)质点振动峰值速度,cm/s;

Q)炸药量,kg。齐发爆破取总药量,微差爆破取最大段药量;

R)爆心距,即测点与爆心的距离,m;K、a)与地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

对公式两端取自然对数,并令:

Y=-lnv;X=-ln(Q1/3/R)a;C=-lnk 可得:

Y=aX+C(2) 建立Y-X坐标系,并根据相关测试数据将计算处理结果以数据点的形式展现在Y-X坐标图上表1

时间812681278129913914915916917918919911091119113911491159116

炮次121112123121212112121121112

测点243233233131222222312121411

炸药用量(kg)

最大一

总量

段药量9626391210831130296414201624824153018341534146015484884181563164647821252575512204481922112024180287812361211618060

(图1)。采用最小二乘法对这些数据点进行线性回

(3)

所以适用于本次振动监测条件的质点振动速度

公式为:

v=K(Q1/3/R)a=12013(Q1/3/R)1160

(

(1)

图1 Y-X关系的线性回归拟合图

监测数据表

测点距爆源距离(m)速度(cm/s)

506729558236554738404031334062608065306152676463652850

01925112512146401948018952147811311327118131124601849018242156511114113712156501882115920195511122113430174911190142016670156811933

振动频率(Hz)

273028253837235618376228274527272929385946252219382926

最大加速度(m/s2)01324012401611011650122501168013850140401435013470124601426017220128701355015420119701346012420183401366011370126601107011890116201536

最大位移(mm)01040107801131010470105201125010660107201073010670103201034011430104501065011480104201084010880104301053010450106401026010330102701101

第6期田运生等:基坑开挖爆破振动速度的监测和控制

炸药用量(kg)

最大一

总量

段药量99168453915521811118614661644482420

1121516159128

测点距爆源距离(m)速度(cm/s)

2756718266303420251130

2124111080156101409215652156511476215832156111913414411408

振动频率(Hz)

35492919919293631333266

最大加速度(m/s2)019201244011350113701972018740143018811591017381139301494

最大位移(mm)010720106901030102018760122801063011330113301094012660105

时间911791189121912391259126

炮次121212121212

测点122222131111

4 降低爆破振动的主要技术措施

(1)采用微差爆破。大量工程实践表明,采用微差爆破与齐发爆破相比,平均降振率约为50%左右,分段越多,降振效果越好。尤其是微差间隔大于100ms时,降振效果更佳。

(2)采用防震孔和预裂爆破。在爆破岩体与保护对象之间钻凿不装药的单排或双排防震孔,降振率30%~50%,降振孔直径可取35~65mm,孔间距不大于25cm。

采用预裂爆破比打防震孔降震效果更好,同时尚可减少钻孔量。但应注意选取合适的预裂装药量,防止预裂爆破本身产生的爆破振动效应。

(3)开挖减振沟槽。当爆破岩体与保护对象之间有土层时,可开挖减振沟。沟宽以开挖方便为前提,但要尽量挖深一些,最好能超过爆破装药量最底部深度20~30cm。

(4)采用低威力、低爆速的炸药。如果在2#岩石硝铵炸药中混入13%的添加剂,可制成低爆速炸

药,使爆速由3200m/s降低到1800m/s。实际观测

表明:采用低威力、低爆速炸药的降振效果很好,降振能达到40%~60%。

(5)限制一次爆破的单段最大用药量。本次基坑开挖爆破最近的建筑物是华能汕头电厂主厂房,主厂房为钢筋混凝土基础钢架结构,根据5爆破安全规程6(GB6722-86)的规定,安全振动速度应为5cm/s。根据回归方程,由安全振动速度以及爆破中心到测点的距离,确定每次放炮的单段最大用药量,当工作面比较多,而且爆破次数不太受限制时,可采用多次爆破来控制每次爆破的用药量。

参考文献

1 李彬峰1爆破振动的分析方法及测试仪器系统探讨1爆破,2003,20(1)

2 孟吉复,惠鸿斌主编1爆破测试技术1北京:冶金工业出版社,1992

3 杨文渊编1工程爆破常用数据手册1北京:人民交通出版社,2002

[3]

信息苑

国际锡价有望再创新高

另外一位贸易商称,目前看,没有理由不认为第四季度锡价会上涨至1万美元。

由于库存不断下跌以及产量增长速度落后于需求增速,上半年,锡价大幅上涨,最高触及每吨9600美元高位,为15年以来的最高。今年6月,LME锡库存最低曾跌至2745吨的水平,年初锡库存约为115万吨。

据估计,全球锡年供给量约为20万吨。英国商品研究机构国际公司的专家预测,2004年锡市供给缺口约为117万吨。

据5国际商报6报道,业内分析师表示,今年上半年锡价曾大幅上涨,夏季疲软期过后,下半年锡价有望上涨至每吨1万美元。

一位贸易商称,一段时间以来,锡价表现确实平静,但预计第四季度将出现反弹。