爆破振動(dòng)測(cè)試技術(shù)及案例評(píng)價(jià)問(wèn)題

1、前言

目前我國(guó)爆破振動(dòng)測(cè)試所用儀器類型很多，數(shù)字式記錄儀越來(lái)越多，有國(guó)產(chǎn)的也有進(jìn)口的，數(shù)字式記錄儀一般將放大器直接置于機(jī)體內(nèi)，省去了連接電纜，使用更方便、可靠。以磁帶記錄儀和光線示波器做波形記錄設(shè)備的也有使用，但在逐漸淘汰。此外傳感器的選型和安裝尚無(wú)統(tǒng)一的規(guī)定和要求，振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析軟件各不相同，所以很多震動(dòng)測(cè)試并不規(guī)范，無(wú)可比性。甚至有些數(shù)據(jù)可信度較低。本文想對(duì)爆破振動(dòng)測(cè)試問(wèn)題談幾點(diǎn)看法供參考。2、傳感器的要求和安裝

2.1

傳感器頻率要求

爆破引起的地表振動(dòng)其頻率比天然地震高很多倍，而且隨著爆破距離增大，振動(dòng)頻率逐漸降低，大多數(shù)情況下爆破地震頻率范圍在30～300Hz。市場(chǎng)可供選擇的振動(dòng)速度傳感器頻率范圍一般在1～500Hz，基本能滿足要求，但也有一些傳感器頻率范圍較窄，在傳感器配備安裝方面一定要注意這問(wèn)題。另外在測(cè)試爆源近區(qū)和堅(jiān)硬巖體中的爆破振動(dòng)時(shí)，應(yīng)選擇更高頻率范圍的傳感器。例如，我們?cè)谇貛XⅡ線隧道洞壁上測(cè)量鄰近Ⅰ線隧道爆破產(chǎn)生的振動(dòng)速度時(shí)，發(fā)現(xiàn)主震頻率已超過(guò)1KHz。產(chǎn)生如此高頻的爆破震動(dòng)有兩方面的原因：一是秦嶺隧道巖體特別堅(jiān)硬完整，其巖石抗壓強(qiáng)度都在150MPa以上，且?guī)r體非常完整、均勻；二是測(cè)點(diǎn)離爆源很近(R=30～50m)，爆源為分散的小直徑炮孔(φ48mm)。在此提請(qǐng)注意，今后在堅(jiān)硬完整巖體和近距離條件下測(cè)試爆破振動(dòng)，應(yīng)選擇頻率范圍在1000Hz以上的傳感器，傳感器的頻率范圍不能滿足要求，可改為加速度傳感器，將加速度波形積分可得速度波形，一般加速度傳感器頻率范圍很大，可達(dá)10KHz，足以滿足高頻率振動(dòng)測(cè)量要求。

2.2

傳感器的安裝

傳感器的安裝有不同意見(jiàn)，有人建議用鋼釬固地嵌入巖體中做傳感器支座，也有人認(rèn)為只需直接將傳感器置于地表。根據(jù)美國(guó)Dowding博士的研究，一般的地表振動(dòng)測(cè)試，因振動(dòng)幅值不大，頻率不很高，只需將傳感器直接置于地表，周圍用石膏粘附即可。在地下巷道內(nèi)墻壁上測(cè)試強(qiáng)烈爆破振動(dòng)時(shí)，需用鋼釬嵌入巖體中，將傳感器固定在鋼釬上。而一般巖石表面盡可能直接安裝傳感器，不要通過(guò)釬桿安裝傳感器，它可能使振動(dòng)波形失真?，F(xiàn)在有些傳感器有安裝磁座，比較方便、可靠，您可在地表下埋入(膠結(jié))一塊小鐵板，將傳感器座直接吸附固定在鐵板上。鐵板較小、而且薄，對(duì)振動(dòng)波形干擾不大。

2.3

傳感器的其它要求

傳感器屬于敏感器件，野外使用，環(huán)境條件差，顛簸振動(dòng)較大，容易受損，因此傳感器每年至少標(biāo)定一次，發(fā)現(xiàn)線性度偏差較大的傳感器一定要停止使用。

傳感器有豎向和橫向之分，在測(cè)量三向振動(dòng)分量時(shí)，應(yīng)注意傳感器的方向性?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)外已研究出三向速度或加速度傳感器，一個(gè)傳感器同時(shí)測(cè)試出X、Y、Z三個(gè)方向的振動(dòng)分量，能方便準(zhǔn)確地求出合速度，這種傳感器是今后爆破振動(dòng)測(cè)試的發(fā)展方向，目前因價(jià)格高且標(biāo)定困難，不易推廣，但爆破振動(dòng)測(cè)試應(yīng)以三向量測(cè)為主，三向合速度更能反映振動(dòng)強(qiáng)度大小。3、記錄儀的要求

爆破振動(dòng)記錄儀正向數(shù)字式自動(dòng)記錄方式的發(fā)展，它利用最新的電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，使爆破振動(dòng)記錄儀輕小、便攜，且功能齊全，省去了現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)距離放線的麻煩和信號(hào)干擾。我國(guó)爆破振動(dòng)自記儀的研制開(kāi)始于90年代初，現(xiàn)在已有多種產(chǎn)品，發(fā)展成多家競(jìng)爭(zhēng)的局面，甚至美國(guó)、加拿大的產(chǎn)品也正在打入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，應(yīng)該說(shuō)當(dāng)前大部份自記儀都基本能滿足一般要求。我們從實(shí)踐中感覺(jué)，爆破振動(dòng)自記儀應(yīng)有以下幾個(gè)方面要求：(1)

自觸發(fā)設(shè)置要可靠。野外測(cè)振自動(dòng)記錄儀一般膂黟在傳感器附近，這樣可省支了放長(zhǎng)線，因此自記儀的觸發(fā)方式一般選擇自動(dòng)內(nèi)觸發(fā)，(因外觸發(fā)以必須放長(zhǎng)距離外觸發(fā)信號(hào)線)，若內(nèi)觸發(fā)有誤將導(dǎo)致測(cè)試失敗，這是非常悲傷的事情。大量測(cè)試中發(fā)現(xiàn)振動(dòng)記錄儀采用邏輯電路判斷自觸發(fā)較為可靠。例如，可設(shè)置為傳感器信號(hào)達(dá)到設(shè)置量的1/8或1/4即啟動(dòng)自觸發(fā)，使用中尚未自觸發(fā)錯(cuò)誤的悲劇。(2)

記錄應(yīng)有負(fù)延時(shí)記錄。若由自觸發(fā)啟動(dòng)記錄存儲(chǔ)，沒(méi)有負(fù)延時(shí)設(shè)置，有可能丟失振動(dòng)波頭的記錄，波頭信號(hào)往往比較重要。一般負(fù)延時(shí)記錄應(yīng)達(dá)以0.25s左右。(3)

一臺(tái)記錄儀至少應(yīng)有三個(gè)通道。通常為測(cè)量某點(diǎn)三個(gè)方向的振動(dòng)分量，需要三個(gè)傳感器接入同一臺(tái)記錄儀，它可保證三個(gè)方向同步記錄，便于求和合速度。(4)

記錄儀的內(nèi)存可適當(dāng)加大，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大容量?jī)?nèi)存條已不再昂貴，增大記錄儀的內(nèi)存，可增加記錄波形的數(shù)據(jù)容量，方便野外多次測(cè)振記錄。(5)

野外自動(dòng)記錄儀主要發(fā)展方向是輕便、耐用，能準(zhǔn)確、可靠地捕獲到信號(hào)，而不必開(kāi)發(fā)附帶多種功能。附帶多種功能必然會(huì)增加成本，一般野外條件潮濕、多塵、顛簸振動(dòng)大，功能越多，故障率越高。應(yīng)該將測(cè)振儀多功能開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)移到室內(nèi)計(jì)算機(jī)的分析處理上，在計(jì)算機(jī)上開(kāi)發(fā)可使功能更強(qiáng)大，而且不必過(guò)多增加記錄儀成本配制。4、軟件分析要求術(shù)

勞

早

烘軟件分析堤功能已是僵振動(dòng)測(cè)試鑄儀的主要向性能之一葛。根據(jù)大裹量振動(dòng)測(cè)望試的實(shí)踐翅總結(jié)，一母般對(duì)振動(dòng)抽分析軟件壓有以下要炊求：枕(1)緊

仍最大振動(dòng)辦速度值的凝尋找。要展求軟件中屑能自動(dòng)、闖方便地找隸到各分段弊爆破的峰氧值振動(dòng)速抹度，使一便次爆破振零動(dòng)記錄能尋得到更多蛋的信息量失；譯(2)錦

逆對(duì)振動(dòng)波稀形作微分納、積分處唇理。因振鵝動(dòng)速度微坡分一次可護(hù)得加速度襲波形，積舍分一次可本得位移波限形。加速傲度和位移吵參量的獲章得對(duì)評(píng)價(jià)紐爆破振動(dòng)飽安全提供延了補(bǔ)充依盈據(jù)；擦(3)儀

參對(duì)波形進(jìn)敗行繩FF寧T踐變換，作作頻譜分析正，確定振沾動(dòng)的主振梅頻率，主盲振頻率對(duì)施振動(dòng)安全叨性評(píng)價(jià)有壘重要意義剩；總(4)尾

件速度矢量澆求和殺。岸叮對(duì)三個(gè)方例向的速度甩分量求和戚，可得合碧速度的最歉大值，它陜更能全面趙反應(yīng)振動(dòng)欣強(qiáng)度大小脈，所以速齒度矢量求蛋和必不可滋少；例(5)沖

方方便的信哄息輸入、賊儲(chǔ)存、打悠印。采慈用蒜Wind漂ow飲s狂操作方式行的輸入、悼?jī)?chǔ)存、打窗印是軟件仆發(fā)展的方聚向，它為齡用戶提供布了極大的魔方便。在5物、測(cè)試結(jié)磁果輸出翁

課

駁現(xiàn)在爆破謠振動(dòng)記錄膛表沒(méi)有統(tǒng)撇一格式，斥記錄中容溜易丟失一示些重要信暈息，不便捉于后來(lái)查臟找或借用滿。一個(gè)完擦整的爆破少振動(dòng)測(cè)試曉報(bào)告應(yīng)包盛括如下一租些記錄內(nèi)帆容。昆(1)邊

像一般情況星：時(shí)間、涂地點(diǎn)、環(huán)收境溫度、竄濕度、風(fēng)薪向、風(fēng)力家、測(cè)試單先位、操作飲人員；坐(2)替

銹爆源情況撓：總裝藥批量、分段估數(shù)、分段蜘炮孔數(shù)和感藥量、爆延區(qū)范圍、所起爆方式廚；眼(3)碑

遠(yuǎn)測(cè)試場(chǎng)地盆情況：測(cè)梅點(diǎn)方位、航離爆源距爆離、測(cè)點(diǎn)掌地形和地析質(zhì)條件、常周圍環(huán)境站；斷(4)堆

筒傳感器安折裝情況：將傳感器安勺裝方法、勉安裝方向彼、傳感器卷型號(hào)、廠幕家、傳感資器靈敏度缸、頻率范磨圍、量程他、線性度宏、編號(hào)；羽(5)乏

衰記錄儀情踩況：記錄狠儀名稱、乞型號(hào)、編槐號(hào)、觸發(fā)蓄方式、量零程選擇、膠采樣頻率啄、通道數(shù)瞧及編花號(hào)；經(jīng)(6)舅

扒記錄波形付輸出：振號(hào)動(dòng)波形應(yīng)卸有時(shí)間標(biāo)福尺。標(biāo)出金最大振幅落值和所處區(qū)時(shí)刻；謙(7)嚷

恥振動(dòng)衰減蛛規(guī)律回歸略分析：根盲據(jù)經(jīng)驗(yàn)公釘式司V音MAX貼=K場(chǎng)每回歸，求我出姐K氣、尚α值值；婦(8)筐

萬(wàn)描述爆破澆前后儀器輕和保護(hù)物央有列損壞姐跡象；減(9)脫

犧附上儀器脆傳感器標(biāo)豬定審證書(shū)些；削

肢惕本文給出鐵一份較完駛整的振動(dòng)普測(cè)試記錄凍表代(除見(jiàn)文后附畫(huà)表陷)顧。可6脂、爆破振撞動(dòng)效應(yīng)安熄全判據(jù)分召析秋

過(guò)

毒以上是關(guān)匯于爆破振提動(dòng)測(cè)試問(wèn)吊題，下面樹(shù)對(duì)測(cè)試結(jié)效果的分析泡評(píng)價(jià)談幾終點(diǎn)看法。蝦由于描述惰爆破振動(dòng)友效應(yīng)的參論數(shù)較多，疲如振動(dòng)速宣度、加速壩度、位移士、頻率等沫，何種參節(jié)數(shù)作為評(píng)隱價(jià)爆破振短動(dòng)效應(yīng)的晉判據(jù)，尚仇無(wú)統(tǒng)一意仔見(jiàn)。以前諒普遍認(rèn)同境振動(dòng)速度估為判據(jù)較沖可靠穩(wěn)定添。當(dāng)前國(guó)剛外評(píng)價(jià)標(biāo)籌準(zhǔn)已發(fā)展胡到不足以匪單一參數(shù)頃作為判據(jù)違。如瑞典壞的評(píng)判別竟標(biāo)準(zhǔn)綜合認(rèn)考慮了振沖速、頻率珠、位移、杠加速度等劍多項(xiàng)指標(biāo)成，美國(guó)礦微業(yè)局、德框國(guó)和芬蘭評(píng)的判據(jù)引親入振速和杠頻率兩個(gè)獲指標(biāo)?，F(xiàn)碎在大多人旺認(rèn)為振速核和頻率兩襪項(xiàng)判據(jù)是偷必要的。窩從物理意枕義分析，燒振速可以竄代表振動(dòng)猾幅值，幅拘值和頻率木是描述振齡動(dòng)效應(yīng)的暮最基本物起理量。從垂振動(dòng)反應(yīng)詳方面分析勢(shì)，不同地銀基和結(jié)構(gòu)齡有不同的托固有頻率田，考慮到昆共振效應(yīng)翼，振動(dòng)判鹿據(jù)應(yīng)包括蝦頻率參數(shù)煙。在實(shí)際需工作中常蘿遇到此類遮問(wèn)題，例重如深圳某麗采石場(chǎng)爆悶破，曾多公次接到距悄離爆得源崗1照～腿2K允m甲遠(yuǎn)處的住莖戶反應(yīng)振街動(dòng)較大，澤而近會(huì)在局500患m偉以內(nèi)的住丑戶尚未感莫覺(jué)房屋的將強(qiáng)烈振動(dòng)殖，我們分蛋析認(rèn)為振餅動(dòng)頻率隨脆距離而降叛低，遠(yuǎn)處北低頻振波愉接近房屋宣固有頻率敵，房屋共濱振反應(yīng)強(qiáng)詢烈，所以壁遠(yuǎn)處振動(dòng)宵效應(yīng)加強(qiáng)辰，這主要牲是振動(dòng)頻招率不同所晉致。觀7輔、關(guān)于振壇動(dòng)速度衰則減公式功

席

感爸根據(jù)大量漢的測(cè)試數(shù)吳據(jù)分析，鬼振動(dòng)速度斜衰減經(jīng)驗(yàn)褲公式爭(zhēng)：碰V裂MAX哪=K啟轎能基本反秩映其衰減杰規(guī)律，其結(jié)相關(guān)性和塔趨勢(shì)性較桂滿意。但甜是公式中佩的各參數(shù)艘的經(jīng)驗(yàn)選舟取方法需崇作適當(dāng)高跪速腦。頃m爐-桐藥量指數(shù)袖。當(dāng)藥包達(dá)尺寸或同仔段炮孔的跑分布范圍晨與測(cè)點(diǎn)距墓離相比當(dāng)錢(qián)小武(繭比例尺寸唉不繁到溪1堪：踐10渾)茅時(shí)，可以悠認(rèn)為同段河爆破藥包筍為點(diǎn)藥包恒，遷取載m=1/剝3親；更近距憶離范圍趨搜于復(fù)1/眨2救，當(dāng)測(cè)點(diǎn)賀距離與同隔段藥包分矩散相當(dāng)時(shí)艙，鈴取醒m=1/爐2圾。紋K廁、作α包-蛋K岡、賤α迎值與爆區(qū)警地形、地病質(zhì)條件和芽爆破自查擾報(bào)告都相細(xì)關(guān)，誘但離K和值更依賴勉于爆破條炒件條件的陷變化紗，穿α身值主要取秒決于地形鐮、地質(zhì)條妥件的變化超。爆破臨終空條件好忠，夾制作導(dǎo)用小鏡，跑K謙值就鍋小，反之佳，憤K姓值大；地盟形平坦，捉巖體完整厭、堅(jiān)硬灘，太α端值趨小，吳反之破碎糊、軟弱巖五體，起伏亭地形煙，踩α始值趨大蠅。結(jié)K繳取值范圍惜大部分當(dāng)在溝5嗎0援～頁(yè)100弱0遙之內(nèi)漫，怨α扶取值兩在圓1.別3豬～叮3.律0甘之間。在災(zāi)此我們也古建議將近脹距離振動(dòng)居衰減規(guī)律茫和遠(yuǎn)距離道衰減規(guī)律怖分開(kāi)考慮佛，當(dāng)比例亞距賽離悄R侍‘睬=R/Q法m擾≤爐1句0洲，認(rèn)為近茫距離振動(dòng)棗，貸R會(huì)‘剖=R/Q瘡m拌＞雖1塔0潤(rùn)認(rèn)為是遠(yuǎn)材距離。近朱距離振查動(dòng)驅(qū)K擇值較大，局可其達(dá)援50服0屢以上描，粒α矩值較大，鄰可張取青2.注0佛～翻3.贊0腿；遠(yuǎn)距離惰爆破振動(dòng)法，衰減指池?cái)?shù)昏K=13渣0和～臭50窗0期，妥α百=1.捏3譽(yù)～活2.駕0利。桐8燈、爆破振塞動(dòng)安全評(píng)板價(jià)應(yīng)注意榴的問(wèn)題律

幻

猜在應(yīng)用規(guī)嚴(yán)程中的安悠全震動(dòng)速備度標(biāo)準(zhǔn)控雕制爆破地星震安全時(shí)瓦，根據(jù)我串們多年的鑼實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)養(yǎng)，應(yīng)注意世如下幾個(gè)脫問(wèn)題：剪(1)

籃開(kāi)振動(dòng)安全怒評(píng)價(jià)方面逮，不僅要午考慮建筑歷物結(jié)構(gòu)形鎖式，更要越考慮地基鍵基礎(chǔ)。應(yīng)弓該說(shuō)大部仰份振動(dòng)破訪壞都不是僵建筑結(jié)構(gòu)屋直接振裂無(wú)的破壞，鹽而是地基站基礎(chǔ)的振算動(dòng)變形和扮位移導(dǎo)致博結(jié)構(gòu)破壞薄案例占多途數(shù)，因此飄除考慮不吸同結(jié)構(gòu)類減型的振速殺度標(biāo)準(zhǔn)外勺，還應(yīng)考郊慮不同地暖基類型的需振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)激。如瑞典傷的倚“較標(biāo)漏準(zhǔn)憂”硬規(guī)定：堪散松的冰支磧、砂、幸卵、粘土尾層甲

鑒共［盡V鍋］晌≤云1.8c汽m/s礎(chǔ)

寫(xiě)

手毅緊密冰磧籍層、砂巖弦、軟弱灰貍巖周

余折［楚V灰］狡≤柿3.5c液m/s鍵

驗(yàn)

煎佩花崗巖、滑片麻巖、垃石灰?guī)r、尋石英砂哈巖克燭［疑V逐］贊≤再7cm/糕s禍

述醬這一標(biāo)準(zhǔn)溪值得參考亮。其實(shí)地妻基的振動(dòng)王變形或破矛壞以振動(dòng)辮加速度判滋據(jù)更為合解理；窩(2)

犬程規(guī)程中將抹地下隧道贊根據(jù)功能獎(jiǎng)分為三類臺(tái)，我們?cè)谟?shí)用中認(rèn)癢為地下巷勢(shì)道的標(biāo)準(zhǔn)蕉好用，建遙議水工、洽交通隧道禾也應(yīng)根據(jù)堤圍巖類型戀和支護(hù)質(zhì)五量不同，禁確定不同司的標(biāo)準(zhǔn)值索；硬(3)

呢泛對(duì)于重要打建筑或有蘿紀(jì)念意義殺建筑應(yīng)由倍專家組根扛據(jù)調(diào)查報(bào)雙告或試驗(yàn)色報(bào)告論證釘確定振動(dòng)由安全標(biāo)準(zhǔn)勞，并跟蹤砌爆破作業(yè)園進(jìn)行振動(dòng)另監(jiān)測(cè)，提裳出振動(dòng)速膨度監(jiān)測(cè)報(bào)價(jià)告，報(bào)告洪內(nèi)容應(yīng)包情括爆破振崖動(dòng)安全評(píng)和價(jià)；嶼(4)

味府爆為源愿50思m堅(jiān)以內(nèi)若有您保護(hù)目標(biāo)降時(shí)，應(yīng)作快振動(dòng)監(jiān)測(cè)工。因爆源絮近區(qū)振動(dòng)潤(rùn)危害較大樓，振動(dòng)衰若減規(guī)律變呢化較大，跳只有通過(guò)貧測(cè)試結(jié)果貸隨時(shí)調(diào)整感爆破設(shè)計(jì)仗方案，才婦能確保振季動(dòng)安全，律同時(shí)也呆于避免一些醬不必要的半糾紛捕。膏傲附蠟:川姥爆破振動(dòng)箱測(cè)試記錄寺表箭時(shí)間巴

叼濕度弊

晉風(fēng)力盟

伴測(cè)試單位畢

折地點(diǎn)彈

暫溫度汗

隆風(fēng)向快

陳測(cè)試人員貝

抓總裝藥量燦kg可總炮孔數(shù)岸

拒分段數(shù)擇

息爆區(qū)范圍醒

趣起爆方式必

勻地形地質(zhì)尸條件潮

熊傳感器安譽(yù)裝方法依

襖傳感器型震號(hào)物

鋪生產(chǎn)廠家趕

建記錄儀名管稱宗

蓮記