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爆炸地震效應

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爆炸地震效應(英語:seismic effect of explosions)是指因炸藥岩層土壤層中爆炸而對地層和建築物產生同天然地震相似的影響。爆炸地震波在傳播過程中由於介質阻尼的作用,其能量產生持續衰減,並且隨着傳播距離增大,振幅降低,振動持續時間變長[1]。這種地震波可能對距離爆炸中心較遠處的結構產生不利影響,甚至引起破壞,故其潛在的危險性被認為是爆炸附屬動力學現象的一個基本研究內容[2]

研究歷史

在地下進行爆破工作時會導致地面發生強烈震動,這種震動往往會對地面結構產生影響。但由於爆破震動問題十分複雜,長期以來對工程結構的動力分析基本都是採用單一的地面震動參數作為安全評估的標準[3][4]。這一標準雖然操作、應用簡便,但由於該判據只考慮到影響地面爆破地震強度的主要因素是爆心距和藥量,而影響爆破地震強度和地震波特徵的主要因素還有介質體物理力學參數和傳播途徑等,因此存在着很大的局限性[5]。另外,對於同一建築物而言,即使兩次爆破的地震動峰值速度相同,但頻率不同時,引起的破壞程度也會隨之不同[6]。大量的工程案例顯示,在爆破工程中峰值震動速度並未超過安全判據卻能造成結構造成結構失穩、開裂變形等問題。與此相反,也有大量的案例顯示在爆破地震安全判據嚴重超過現有允許值卻也可以發生對建築物構成無任何威脅的情況[7][8][9]。因此,探索爆炸地震效應的相關理論、定義和概念,尤其是對爆破地震安全判據中的某些問題進行研究十分必要[3]

破壞強度與震速的關係

薩道夫斯基俄語Садовский, Михаил Александрович曾提出過爆炸地震波破壞的強度取決於地震波質點運動的速度,用公式表達即為,其中v代表速度、k代表經驗係數、Q代表爆破中的裝藥量[10][11]。而1978年,倫德伯格在薩道夫斯基提出的公式基礎上對其進行了修訂,用公式表達即為,其中k代表經驗係數、α、β代表與場地有關的衰減指數。2007年,羅正等人通過對上述兩個公式的預測誤差進行比較,退出了廣義公式的預測震速與實測震速值的平均誤差值比後者要小很多的結論[12]

參考來源

  1. ^ 呂濤; 李海波; 周青春; 夏祥; 劉亞群; 李俊如. 传播介质特性对爆破振动衰减规律的影响. 防災減災工程學報. 2008, 28 (3): 335–341 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.1672-2132.2008.03.014. (原始內容存檔於2018-07-15) (中文(簡體)). 
  2. ^ 林大超; 施惠基; 白春華; 張奇. 爆炸地震效应的时频分析. 爆炸與衝擊. 2003, 23 (1): 31–36 [2018-07-15]. doi:10.3321/j.issn:1001-1455.2003.01.006. (原始內容存檔於2018-07-15) (中文(簡體)). 
  3. ^ 3.0 3.1 李傑; 王明洋; 王德榮. 地下爆炸地震效应的评价标准探讨. 岩土力學. 2010, 31 (12): 3842–3848 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.1000-7598.2010.12.024. (原始內容存檔於2018-07-15) (中文(簡體)). 
  4. ^ 中華人民共和國冶金部安全技術研究所. GB 6722-2003 爆破安全规程. 北京: 中國標準出版社. 2003 (中文(簡體)). 
  5. ^ 言志信; 王永和; 江平; 王后裕. 爆破地震测试及建筑结构安全标准研究. 岩石力學與工程學報. 2003, 22 (11): 1907 [2018-07-15]. doi:10.3321/j.issn:1000-6915.2003.11.032. (原始內容存檔於2018-07-15) (中文(簡體)). 
  6. ^ Wu Chengqing; Hong Hao. Numerical study of characteristics of underground blast induced surface ground motion and their effect on above-ground structures. Part I. Ground motion characteristics (PDF). Soil Dynamics & Earthquake Engineering. 2005, 25 (1): 27–38 [2018-07-15]. doi:10.1016/j.soildyn.2004.08.001 (英語). 
  7. ^ 黃樹棠; 張雪亮. 爆破地震效应. 北京: 地震出版社. 1981: 157 (中文(簡體)). 
  8. ^ Dai Kaoshan; Chen Shen'en. Strong ground movement induced by mining activities and its effect on power transmission structures. Mining Science and Technology (China). 2009, 19 (5): 563–568 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.2095-2686.2009.05.003 (英語). 
  9. ^ 陽生權; 廖先葵; 劉寶琛. 爆破地震安全判据的缺陷与改进. 爆炸與衝擊. 2001, 21 (3): 223–228 [2018-07-15]. doi:10.3321/j.issn:1001-1455.2001.03.011. (原始內容存檔於2018-07-15) (中文(簡體)). 
  10. ^ 婁雲雷; 陳建敏; 葉李勝; 張碧龍; 覃家琪; 張永定; 梁森榮. 爆破震动中萨道夫斯基公式及其修正公式的对比研究. 地質論評. 2013, 59 (z1): 1174–1175 [2018-07-15]. (原始內容存檔於2018-07-15) (中文(簡體)). 
  11. ^ 王明洋. 地下爆炸的地震效应问题. 第十屆全國青年岩石力學與工程學術大會. 2008: 4 (中文(簡體)). 
  12. ^ 羅正; 陳壽如; 王恆富; 鄧重陽. 广义的爆破震动速度计算公式及其应用. 採礦技術. 2007, 7 (3): 147–148 [2018-07-15]. doi:10.3969/j.issn.1671-2900.2007.03.068. (原始內容存檔於2018-07-15) (中文(簡體)).