1、爆炸的危害作用炸药爆炸时，人类可利用其化学能转变成的机械功，完成一些人工或机械不能或难以完成的工作。爆炸的同时还将产生爆破地震波、空气冲击波、爆破噪音、个别飞石、爆破毒气等危害作用，这些危害作用亦称危害效应或负面效应。它们对人员、建筑物和设备所造成的危害范围，因爆破规模、性质与周围环境的不同而异。如露天爆破时，地震与飞石的影响范围较大，空气冲击波在加强抛掷时有显著作用，而松动爆破则几乎没有影响。爆破规模较大时，还要考虑爆破毒气的危害问题。为了保证人员和设备的安全，必须正确计算各项安全影响范围，以便采取相应措施。对于建筑物与构筑物必须评价其安全程度。对于重要目标必须保证不受爆破地震、空气冲击波和
2、爆破飞石的破坏，要严格进行安全校核，必要时应减少一次（或一段）的爆破装药量或采取其它安全措施。1.1 爆破地震波1.1.1 地震的有关概念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。地震的大小，在地震学上用震级和烈度来衡量。1.1.1.1 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 11000mm 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
3、 1m时，震级为“6”级。地震震级的能量究竟有多大？可用爆炸能量来说明。在坚硬岩石（如花岗岩）中，用23106kg 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 2030 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。1.1.1.2 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确定的。因此，地
4、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。必须强调指出，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。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。1.1.2 爆破地震的概念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
5、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。爆破地震波由若干种波组成，它是一种复杂的波系。根据波传播的途径不同，可分为体积波和表面波两类。体积波是在岩体内传播的弹性波，它可以分为纵波(P)和横波(S) 两种。P 波的特点是周期短、振幅小和传播速度快；S 波的特点是周期较长，振幅较大，传播速度仅次于 P 波。表面波又分为瑞利波(R) 和勒夫波(L)。R 波的特点是介质质点在垂直面上沿椭圆轨迹作后退式运动，这点与 P 波相似。它的振幅和周期较大，频率较低，衰减较慢，传播速度比 S 波稍慢；L 波的特点是质
6、点仅在水平方向作剪切变形，这点与 S 波相似，L波不经常出现，只是在半无限介质上且至少覆盖有一层表面层时，L 波才会出现。各种应力波传播过程中引起介质变形的示意图见图 1-1。体积波特别是其中的 P 波能使岩石产生压缩和拉伸变形。它是爆破时造成岩石破裂的主要原因。表面波特别是其中的 R 波，由于它的频率低、衰减慢、携带较多的能量，是造成地震破坏的主要原因。由爆破引起的振动，常常会造成爆源附近的地面以及地面上的一切物体产生颠簸和摇晃，凡是由爆破所引起的这种现象及其后果，叫做爆破地震效应。当爆破地震波的强度达到一定程度时，可以造成爆区周围的地表或建（构）筑物及设施的破坏。因此，为了研究爆破地震效应
7、的破坏规律，找出减小爆破地震强度的措施和确定出爆破地震的安全距离，对爆破地震效应进行系统的观测和研究是非常必要的。1.1.3 爆破地震波引起地面质点振动参数的确定爆破引起的振动是一个非常复杂的随机过程。它的振幅、周期和频率常常是随时间变化的，即时间的函数。因此要计算出这些参数每一时刻的值是比较困难的。为简化对此问题的研究，可近似认为介质是均匀弹性体，其质点作简谐运动。而且对大多数工程来说，最感兴趣的是要找出振动的最大幅值。因此，一般在爆破振动的波谱图上读取振动的最大幅值，并按简谐运动来处理，这样既满足了工程的要求，也简化了计算。众所周知，质点作简谐运动时，质点运动的力学状态可以用位移 X、速度
8、 V 和加速度a 来表示，它们的数学表达式为：图 1-1 应力波引起的介质变形a 纵波 b 横波 c 勒夫波 d 瑞利波 e 瑞利波质点运动方向（1-1）tAXsin（1-2）)2i(tdtV（1-3）)sin(22tAta在确定爆破振动地面质点运动参数时，一般只选取爆破振动的最大幅值，因此得：（1-4）X（1-fV25）（1-Afa2246）式中 时间为 t 时的质点振动位移，mm；X质点的最大振幅，mm；A一质点的振动速度，mms；V质点的振动加速度，mms 2；a角频率，其值为 ，s -1；f一质点振动频率，Hz。f从以上诸式可以看出，如果已知位移、速度和加速度三个参数中的任一个参数，经
9、过积分或微分就可求出其余两个参数。但是，在数值换算中存在着固有的误差，所以在实际观测中最好直接测量所需的参数。 爆破地震波在介质中传播时，实际上每一质点的运动力学参数应由三个互相垂直的分向量（即水平径向 、水平切向 和垂直向 ）的矢量和 求取，即 ，XYZRZYX其大小为： 。22R然而许多国家并不采用质点运动的矢量，而采用实测中的最大分向量作为衡量爆破振动的标准。即取 Max ， ， 。由于近区的垂直振动分量往往大于其它两个分量，因此采用最大的垂直振动分量作为衡量爆破振动和划分破坏程度的统一标准。1.1.4 爆破地震效应的观测爆破地震效应的观测包括宏观观测和仪器观测两种方法，一般都把这两种方
10、法结合起来使用。1.1.4.1 宏观观测宏观观测一般根据观测的目的，在爆破振动影响范围内和仪器观测点附近选择有代表性的建筑物、构筑物、矿山巷道、岩体的裂缝和断层、边坡、个别孤石以及其它标志物。在爆破前后用目测、照相和录像等手段，把观测对象的特征用文字、图片或影视进行记录，用以对比爆破前后被观测对象的变化情况，或估计爆破振动的影响程度。1.1.4.2 仪器观测采用仪器观测时，观测系统包括拾震器、记录仪和便于记录而设置的衰减器或放大器。（1）拾震器 拾震器是测量地面震动的仪器。它将地面的振动转换成电信号输出。一般又将它叫检波器、地震仪和传感器，拾震器按测量的物理量不同而分为位移计、速度计和加速度计
11、。（2）衰减器和放大器 衰减器和放大器的作用是将输出的电信号衰减或放大的仪器。若地面的振动强度很大和拾震器的灵敏度较高时，其讯号若不经过衰减，将导致部分波形记录超出记录纸的边界；反之，如果爆破后地面运动强度较小或拾震器灵敏度不够高时，输出信号常常需要经过放大器放大以后才能分辨和判读。（3）记录装置 过去记录装置是将拾震器测出的地面振动信号记录在记录纸、胶卷或磁带上的设备，现在则普遍采用爆破振动信号自记仪。爆破振动自记仪可直接将速度或加速度等传感器，与仪器一起置于爆破现场的观测点上，自动触发并记录数据，有的则是遥测数据采集系统，实现远距离控制及数据传输。1.1.4.3 测点的布置测点的布置需要根
12、据观测的目的和要求不同而采取不同的布置方法。例如，为了研究爆破地震波随距离变化的衰减规律或者为了计算爆破振动强度而需要获得某些系数时，则宜沿着爆破中心的辐射方向布置测线，每条测线按 50l00m 的等间距布置测点，一条测线布置 46 个测点。如果为了观测爆破地震对建筑物或构筑物的影响从而确定出破坏判据时，测点则宜布置在建筑物或构筑物附近的地表上。如果想摸清高层建筑物不同高度的爆破地震影响，那么测点就应在不同高度的位置上布置。布置测点时，测点上的拾震器一定要埋没牢固而且要保持水平。1.1.4.4 爆破地震波波形图的分析实际记录的爆破地震波波形图是比较复杂的。爆破地震波不是振幅和振动周期为常量的简
13、谐运动，而是振幅和振动周期随时间而变化的振动（如图 1-2 所示） 。在大多数工程爆破应用中，通常需要知道的是振动的最大值。即质点振动的最大位移、振速和振动加速度。因此，在对爆破地震波波形图的分析中主要量取最大的振幅及其相对应的振动周期。此外，还要量取主震相的持续时间和计算波在土岩介质中的传播速度。振幅是表示质点在振动时离开平衡位图 1-3 单振幅量取示意图图 1-2 实测震波波形图置可能达到的最大位移。目前量取最大振幅值时，多数是量取最大单振幅（或称最大半幅值） ，即零线（或基准线）到最大波峰（或波谷）之间的距离（见图 1-3） ，它标志地震强度的大小。但是，当波形不对称时也可量取最大波峰和
14、波谷之间的距离，取其一半作为最大半幅值（如图 1-4 所示） 。由于爆破具有瞬时性，因此读取周期比读取频率更为方便和适宜。周期一般是与最大振幅相对应，其量取方法如图 1-4 和图 1-5 所示。振动周期的倒数即频率：（1-Tf17）式中 振动频率，Hz；周期，s。爆破振动持续时间的长短与传播地震波的介质性质，装药爆炸时所释出的能量大小以及传播的距离有关。在读取震动持续时间时，通常将爆震图划分为主震段和尾震段两部分。关于主震段的划分目前有不同意见，其中一种意见认为，从初始波到波的振幅值（ 为自然对数的底）这一段，称为主震段；主震段相应的历时时间为地震的eAmax振动持续时间；主震段的振动次数与该
15、段的历时时间之比称为主震段的平均周期（主周期） ，主周期的倒数称为主频率（用以反映地震中占优势的频率成份） 。其读图方法如图 1-5 所示。波速是分析波型、波的传播规律和研究岩石性质的一个重要的物理量。一般是在震波图上量取相邻两测点初始波到达之间的时间差。用此时间差去除两测点之间的距离，就得到初始波的传播速度。1.1.5 爆破地震的特点爆破地震与天然地震一样，都是由于能量释放，并以地震波形式向外传播，引起地表振动而产生的破坏效应。它们造成的破坏程度又都受地形、地质等因素的影响。但天然地震发生在地层深处，其造成破坏的程度主要决定于地震能量（震级）与距震源的远近。爆破地震的装药则是在地表浅层爆炸的
16、，其造成破坏的程度主要决定于装药量与距震源的远近。通过对大量爆破地震和天然地震的实测分析，可以得出以下几点认识：（1）爆破地震振动幅度的数值虽大，但衰减很快，破坏范围并不大，天然地震振幅度的数值虽小，但衰减缓慢。破坏范围比前者大得多；（2）爆破地震地面加速度震动频率较高（约 1020 Hz 以上） ，远超过普通工程结构的自振频率。天然地震地面加速度震动频率较低（一般 25 Hz） 。与普通工程结构的自振图 1-4 双振幅量取示意图 图 1-5 震动延续时间和波速的测定频率相接近；（3）爆破地震持续时间很短（以万吨爆破为例，在近区仅 1s 左右） 。天然地震主震持续时间多在 1040s 间。由上
17、可得重要结论：在其处测得的爆破地震参数值（地面振动的速度或加速度值） ，是不能套用参数相等的天然地震烈度来估计该处破坏后果的。爆破地震的实际破坏效果要比相同烈度的天然地震小得多。例如，万吨爆破时，在某厂房测得参数值相当天然地震烈度8 度，但宏观调查并未发现房屋结构有任何破坏现象。1.1.6 爆破振动速度与破坏程度的关系1.1.6.1 爆破振动强度的衡量标准爆破地震破坏的强弱程度称为振动强度或振动烈度。振动强度可用地面运动的各种物理量来表示，如质点振动速度、位移、加速度和振动频率等。但是，通过对大量爆破振动量测数据研究后得出，用质点振动速度来衡量爆破振动强度更为合理。理由是：（1）质点振速与应力
18、成正比，而应力又与爆源能量成正比，因此振速即反映爆源能量的大小。（2）以质点振速衡量振动强度的规律性较强，且不受频率变化的影响，美国矿业局用回归分析法处理了美国、加拿大和瑞典三国的实测数据，这三组数据是使用不同仪器在不同施工条件下建成的住宅中试验量测所得。结果得出一条质点振速不随频率而变化的等值直线。这充分说明，以质点振速作为安全判据，可适用于不同的测量仪器，不同的测量方法和不同的爆破条件。（3）质点振动速度与地面运动密切相关。分析大量实测数据表明，结构的破坏与质点振动速度的相关关系比位移或加速度的相关关系更为密切。（4）质点振动速度不受地面覆盖层类型和厚度的影响，而地面运动的多数参数则都会受
19、到影响。例如在低弹性模量的土壤中，应力波传播速度低；随覆盖层厚度增加，振动频率明显下降，地面质点位移就会增大。在不同类型和不同厚度和覆盖层中进行的试验结果表明，虽然地面运动的多数参数会随着覆盖层厚度的变化而变化，但对于引起结构破坏的质点振动速度却未受到明显影响；因此，将质点振动速度作为衡量爆破振动安全判据是有利的。1.1.6.2 建筑物允许的爆破振动速度对于一般的建筑物，许多国家在实际应用中，将“墙壁的抹灰层出现裂缝或脱落”视为“开始破坏” ，并以此为标准，规定建筑物允许的振动速度。例如，美国、加拿大、瑞典等国家，将一般建筑物允许的极限振动速度规定为 5.1cms（2 ins） 、允许的振动加
20、速度为 0.1g；前苏联将一般建筑物允许的最大振动速度规定为 10cms。这是美国、加拿大、瑞典、前苏联等国家的学者据其本国情况早期对完好的砖、石结构房屋进行振动试验的成果。但根据我国房屋建筑的实际情况、建筑材料、结构、新旧状况及破损程度各不相同，抗震能力差别很大，一律采用 5cms 仍会破坏某些房屋。这个规定还没考虑爆破振动对电气设备的影响，国内矿山爆破已多次出现爆破振动引起电闸跳闸的事故。这个规定也没有考虑经常爆破的重复振动对结构的影响。在国外，近几十年来对爆破振动安全判据的规定有越来越严格的趋势。我国爆破安全规程 （GB6722-2003 ）对主要类型的建（构）筑物及新浇注大体积混凝土的
21、爆破振动安全允许标准作了规定，并且规定：地面建筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率；水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站（厂）中心控制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度。1.1.7 爆破振动强度及其安全参数的确定1.1.7.1 爆破振动速度（1）集中装药爆破振动速度计算公式大量实测数据表明，爆破振动速度与装药量、距离、土石特性、爆破方法、爆破参数、地形及方向等因素有关。将单个集中装药 埋入平地，爆破时附近地面质点的振动速度 将与装药半径 、QV0R装药埋设深度 （此处为最小抵抗线）及观测点至爆心的距离 R 有关。利用量纲分析可建
22、W立起下列关系式： ),(3/1RfV右边首项 实际与炸药品种、介质特性有关，在炸药与介质不变的情况下可视为3/常数。于是，将函数按泰勒（Tallar）公式展开，得：3/132/123/1 )()()( RQaaRQV上式不能有负值，也没有常数项。其中第一项 是“表面波” ，它顺着地面传)(/1播，随深度增加而减弱，衰减很快；第二项 是“体波” ，在空间传播，随距离23/12Ra增大能量不断损耗；第三项 及以后原则上不存在，近区属塑性波破坏，远区3/13)(Qa数值小，可以忽略不计。故确定地面振动速度用前二项已足够，于是得集中装药爆破振动速度表达式，即著名的前苏联学者萨道夫斯基（ . . ）
23、公式：（1-8 ）)(RKVm式中 单个集中装药内部爆破质点振动速度，cms；一次爆破装药量（齐爆时为总装药量，延迟爆破时为最大一段装药量） ，Qkg；爆心至观测点的距离，m ；与爆破方法、爆破参数、地形及观测方法等因素有关的爆破场地系数，一K般 =30500；与土石地质因素有关的振动波衰减系数，一般 =1.52.0；与装药形状有关的指数，国内多采用 1/3，西方国家对深孔柱形药包采用1/2，对硐室集中药包采用 1/3。（2）爆破振动速度经验修正公式萨道夫斯基公式（1-8）是单个集中装药置于地下较深处爆破后距爆点一定距离处的质点振动速度公式。在实际工程中，一般采用多个装药同时起爆或分段延期起爆
24、的爆破方式，装药数量较多，药量较小，且比较分散，如岩石深孔爆破、结构物拆除时的药孔爆破等，而且结构物拆除爆破时装药位置往往布置在距地面一定距离处的建筑物或基础之上，用式（1-8）计算的值与实际情况相差较大。为克服此缺点，国内有的学者在萨道夫斯基公式的基础上，根据多次工程实测数据和经验，提出了较为符合爆破实际的经验修正公式：（1-9）()mQVKR式中 与爆破方法、爆破参数、地形及观测方法等因素有关的爆破场地修正系数，一般取 0.251.0，距爆源近、且爆破体临空面较少时取大值，反之取小值。其它参数含义同前。1.1.7.2 爆破振动的安全距离在爆破设计时，为了避免爆破振动对周围建筑物产生破坏性的
25、影响，必须计算爆破振动的安全距离，即危险半径。如果建筑物位于危险半径以内，则需将建筑物拆迁，如果建筑物不允许拆迁，则需要减少一次爆破的装药量，控制一次爆破的规模。因此，爆破前必须确定爆破振动的危险半径，同时计算一次爆破允许的安全装药量。（1）爆破振动安全距离的一般算式爆破振动的安全距离可按下式计算：（1-10）mkpcQVKR/1)(次爆破允许的安全装药量可按下式计算：（1-mkpm/1/1ax)(11）式中 一爆破振动安全距离，m；cR一次爆破允许的安全装药量，kg；axQ一被保护建筑物允许的临界安全振动速度，cms。kpV式中其他符号含义同前。（2）拆除爆破、药孔爆破振动安全距离的经验公式
26、爆破振动安全距离：（1-1/()mckpKRQV12）次爆破允许的安全装药量：（1-1/1/max()kpmK13）式中符号含义同前。1.1.8 影响爆破振动强度的因素通过大量爆破实践观测，得出下列几点认识：（1）装药的分散性与单个装药相比，如药量不变，则随着装药个数增多，爆震强度将降低。因此，适当分散配置装药将有利于减弱地震危害。（2）地形地质条件地震波传播经过深沟时，常能降低地震效应，但沟底高于爆破点的浅沟则作用不明显。突出的山包、陡坎、甚至斜坡或阶梯处则能增强地震效应。地势比装药高的地方较地势比装药低的地方破坏严重些。地震波传播经过断层，有时能降低地震效应。爆区的断裂带愈宽，延伸愈长，深
27、度愈大，距离愈远，则对地震强度的影响也愈大。（3）相对位置飞散爆破产生的振动，在背飞散方向强度最大，可较横向同一距离处大一倍左右。坑道垂直爆破径向的比平行爆破径向的破坏严重些，而迎向装药的坑道壁面的破坏程度将大于背向爆源的一面。（4）起爆时间间隔多个装药爆炸时，如采用秒延期爆破，各段相隔时间大于 1s，则全部装药产生的爆炸振动强度可按装药时最大的一段来计算。采用毫秒延期爆破，如各段相隔时间 25ms，则全部装药产生的爆炸振动强度可按三分之二装药量计算。（5）地震波的频率建筑物遭受爆破地震的破坏程度除了与爆破地震波的质点振速（或振幅、或振动加速度）外，还与爆破地震波的频率密切相关。爆破地震波的频
28、率愈高，与建筑物的自振频率相差愈大，则建筑物的破坏程度愈轻；反之，爆破地震波的频率愈低，则容易与建筑物的自振频率发生谐振，建筑物的破坏程度愈严重。（6）建筑物情况建筑物受地震波破坏有两种可能：一是由于地基失效，一是由于建筑物本身结构的破坏。地基对建筑物破坏有很大影响。建筑物地基为岩石时，岩石走向、节理、裂隙、洞穴等是影响建筑物破坏的主要因素。建筑物在有裂隙岩石上，爆后岩石裂隙增大。则易受破坏。建筑物一部分在基岩、一部分在土基上，爆后地基产生不均匀变形，则易受破坏。另外，地下水位在爆破前后如有升高，这也会使砂土地基液化而易受破坏。建筑物对地震波的感应与建筑物的部位密切相关。地震波在建筑物中传播，
29、给予建筑物强迫震动和自由震动，使建筑物产生拉、压、剪、切、弯曲等变形，以致建筑物处于复杂的受力状态。由于建筑物下部位置低或部分埋入土中（如基础） 。周围介质起着阻碍建筑物下部的变形，起着抑制其自由振动的作用。在建筑物上部，其强迫振动和自由振动就可随意进行，从而产生较大的内应力。因此，许多建筑物受地震波破坏都是发生在上半部。同时，建筑物所受振动荷载的影响，随其本身减小而下降。因此，柔性结构比刚性结构抗震性能要好些。大量爆破振动宏观调查表明：跨度大、空旷房屋及承重结构的建筑物易受破坏。涵洞抗震性能很好。干打垒房屋抗震性能较好。砖房易发生裂缝。高烟囱的抗震性能最差。1.1.9 降低爆破振动效应的安全
30、措施为了减小爆破振动对爆区周围建筑物的影响，应根据被保护目标与爆点的相对位置、距离、分布情况，有针对性地采取相应以下一些措施：（1）采用多段微差起爆技术，变能量一次释放为多次释放，减小每次爆破的能量（转化为爆破地震波的能量则相应减小） ，将振幅较大的地震波变成多个振幅较小的地震波，从而减小爆破振动的强度。分段越多，振幅越小，爆破振动也越小。实践表明，微差爆破可使爆破地震强度降低 3050%；秒差爆破的地震波强度取决于其中最大的一段药量。（2）采用分散布药方式，把所有装药同时爆炸产生的大震源分成数个微差延时起爆的小震源，变能量集中释放为分散释放。实践表明，分散装药可降低爆破地震波的振幅，缩短主周
31、期，避免了地震波出现过高的峰值，从而大大削弱爆破振动强度，既达到减震目的，又有利于改善破碎效果和加大一次爆破量。（3）合理选取微差起爆的间隔时间、起爆顺序和起爆方案，保证爆破后的岩石能得到充分松动，消除夹制爆破的条件，使爆炸能量及时得到有效的逸散，减小转化为爆破地震波的能量。（4）合理选择爆破的方式。采用飞散爆破，爆炸能量中会有更多的一部分形成空气冲击波，使转化为地震波的能量相对减小，爆破振动强度随之减小。在一定场合下（如地下室内基础爆破）适当使碎块飞散，既有利于目标的破碎也能降低爆破振动的强度。例如，爆破作用指数 n=1.5 的飞散爆破比 n=0.81 的松动爆破，地震波强度平均降低 422
32、%。而且在飞散爆破中，最小抵抗线方向的振动强度最小，反方向最大。（5）严格按照被保护目标的抗震能力及其与爆点的相对距离等确定的一段(次) 最大起爆药量进行装药和分段，把爆破震动引起的地面质点振动速度控制在周围需保护设施所允许的振动速度(即安全震动速度 )以下，确保被保护目标的安全。（6）合理选取爆破参数和单位炸药消耗量。单位炸药消耗量过高会产生强烈的振动和空气冲击波。单位炸药消耗量过低则会造成岩石的破碎和松动不良，大部分能量消耗在振动上。因此，应通过现场的试验来确定合理的爆破参数和单位炸药消耗量。（7）在露天深孔爆破中，防止采用过大的超深，过大的超深会增加爆破的振动。（8）利用或创造减振条件。
33、地形和地质条件是影响爆破地震强度的一个重要因素，实践表明，药量、距离和传播介质相同时，低于装药的地面，振动强度小；高于装药的地面振动强度大。爆破地点与被保护目标之间存在的沟、壕、坑以及岩石内部存在的裂隙等都有一定的减振作用。因此，在爆破地点与被保护目标之间可开挖防震沟；在同一爆破体上爆破其中一部分而保留另一部分时，可用预裂爆破首先在两部分之间形成预裂缝；为了防止爆破振动破坏露天的边坡，应采用预裂爆破处理边坡，在进行预裂爆破时，为了防止预裂爆破造成过大的振动，亦应采用分段延时起爆技术，并尽量减少每个分段同时起爆的炮孔数量。1.1.10 水下爆破地震效应水下爆破地震效应振动衰减规律可按照下式确定：
34、（1-14 ）)(31RQKV式中 地表振速，cm/s；单响药量，kg；距离，m；、 由地形地质条件决定的系数和指数，可参照以下实际工程的数据：黄浦港水下爆破：水中装药 =94，=0.84；水底装药 K=117.4，=0.94；K水下钻孔爆破 K=25.3，=0.58。连云港软基爆破：触地爆炸 K=280， =1.51；平面爆夯 =530， =1.82；K爆炸排淤填石 =450， =1.65。1.2 爆炸空气冲击波无论是结构物的接触爆破（包括岩土裸露装药爆破） ，还是非接触爆破，装药都是在空气中爆炸，而且会形成空气冲击波。从理论上讲，装药在空气中爆炸时，约有 90%的爆炸能量转化为空气冲击波和
35、噪音，留在爆炸产物中的能量不足 10%。实际上，传给冲击波和噪音的能量大约占 70%。对于岩土内部爆破，由于装填在炮孔、深孔和药室中的装药爆炸产生的高压气体通过岩石中的裂缝或孔口泄漏到大气中，冲击压缩周围的空气也会形成空气冲击波。空气冲击波一般存在于爆源附近的一定范围内，对建筑物、设备和人员等会造成不同程度的危害，常常会造成爆区附近建筑物的破坏、人类器官的损伤和心理反应。而且当空气冲击波传播时，随着距离的增加，高频成分的能量比低频成分的能量更快地衰减，这种现象常常造成在远离爆炸中心的地方出现较多的低频能量，这是造成远离爆炸中心的建筑物发生破坏的原因。因此，爆破作业时必须确定其危害的距离。1.2
36、.1 爆炸空气冲击波主要破坏参数的确定爆炸空气冲击波的主要破坏参数包括超压、冲量和正压作用时间等。1.2.1.1 装药在岩石中爆炸冲击波参数计算公式（1）炸药在岩石中爆破时的空气冲击波峰值压力炸药在岩石中爆破时的空气冲击波峰值压力可以用下式来表示：（1-15）)(3/1RQKP式中 与爆破场地条件有关系数，主要取决于装药的填塞条件和起爆方法，参见表 1-1；空气冲击波的衰减指数，见表 1-1；装药量（齐发起爆时为总装药量，延发起爆时为最大一段装药量） ，kg；自爆破中心到测点的距离，m 。R表 1-1 不同起爆方法的 、 值K爆破条件微差爆破 齐发起爆 微差起爆 齐发起爆药孔爆破破碎大块时的炮
37、孔装药破碎大块时的裸露装药1.4310.70.671.351.551.811.311.18（2）一端通巷道中裸露药包爆炸坑道掘进药孔爆破时，其超压为：,(MPa) （1-16）3/3/23/1 )(84.)(46.)(8.0SrQSrSrQP式中，S一个方向传播的空气冲击波面积，即坑道截面积，m 2。其它参数含义同前。当 r6d B（d B坑道直径，m）时，用此公式计算一端堵死的坑道爆破时空气冲击波峰值超压是正确的。（3）坑道内药孔爆破或覆土爆破根据前苏联波克罗夫斯基（. . ）的研究资料，结合我国目前普遍采用 2 号岩石炸药的实际情况，可用下式计算坑道掘进爆破中空气冲击波峰值超压：， （MP
38、a） （1-)/()8.03.( BrderSkCrkP17）式中， 炸药能量转变为空气冲击波能量的系数（即药孔中炸药转化为空气冲击波的比率） ，药孔爆破时： =0.10.2；覆土爆破时： =0.30.6；裸露爆破 =1.0。kkk药孔爆破的装药量，kg，毫秒微差爆破取一次循环的装药量，秒差爆破取最Q大一段的装药量。坑道壁面的粗糙性系数，不连续支架和无支架坑道： =0.0160.05；连续砌 筑或光爆喷锚支护的良好坑道： =0.010.02。空气冲击波经过异常坑道后的衰减系数。经过一个 90弯道时， 0.77，经过一个 45弯道时， 0.87，经过一个 135弯道时， 0.59；经过一个 90
39、岔道时：直巷中 0.63，岔道中 0.35；经过一个 45岔道时：直巷中0.56，岔道中 0.46；经过一个 135岔道时：直巷中 0.74，岔道中 0.17；经过一个十字交岔道时：直巷中 0.42，岔道中 0.23；经过一个丁字岔道时，0.49；经过一个扩大断面时， （ S/S 大 ） 0.8；经过一个缩小断面时，21.25。、 含义同前。BdS（4）空气冲击波正压作用时间空气冲击波正压作用时间可用下式计算：（1-18）82.03/1)(.QRt式中， 一冲击波正压作用时间，ms；其余符号意义同前。（5）空气冲击波的反射压力冲击波的传播过程中，如果碰撞到建筑物或其它障碍物的表面时，其传播速度
40、和压力会产生显著变化。若空气冲击波波阵面垂直入射到反射面时，则反射波的峰值超压可按下式计算：（1-19）)7621021PP式中， 反射波的峰值超压， ，Pa；2 02入射波的峰值超压， ，Pa；1 1反射冲击波的峰值压力，Pa；入射波的峰值的峰值压力，Pa；P空气中的初始压力，Pa；0若入射波的强度非常弱，即超压大大小于空气中的初始压力时，那么 可忽略P不计。此时， ；若入射波的强度非常强，即超压大大超过空气中的初始压力时，12那么 可忽略不计。此时，反射压力 。0 128P空气冲击波在空气中传播过程中，能量逐渐耗损，波强逐渐下降而变为噪声和亚声。1.2.1.2 空气冲击波的测定测量爆炸空气
41、冲击波的仪器分电子测试仪和机械测试仪两大类。前者的测量精度较高，灵敏度较好。后者的结构简单，使用方便，但测量精度较低。电子测试仪系统一般包括传感器、记录装置和信号放大器。传感器是接收空气冲击波信号的元件，它又分为压电式、电阻应变式和电容式三种。压电式传感器是利用某些晶体（如石英钛酸钡和锆酸铅等晶体）的压电效应，当某一面上受到空气冲击波的压力作用时就会产生电荷，电荷量与压力成正比。这种效应是无惯性的过程，因此，能将冲击波的压力信号转换为电荷信号，并对外电路的电容充电，从而转换成电压信号。记录装药是把信号记录下来的装置。可以采用阴极射线示波器、记忆示波器和瞬态波形记录仪。信号放大器是将传感器输出的
42、信号放大，无泄漏地传输给记录装置的元件。它装置在传感器和记录装置的中间。1.2.2 爆炸空气冲击波对目标的破坏作用大规模爆破时，特别是在井下进行大规模爆破时，强烈的爆炸空气冲击波在一定距离内会摧毁设备、管道、建筑物、构筑物和井巷中的支架等，有时还会造成人员伤亡和采空区顶板塌落。例如，1980 年 12 月 28 日在江西省鹰潭火车站一次深孔开挖爆破中，爆炸空气冲击波对周围建筑物曾造成一次严重的破坏事故。此次爆破的基本条件是：岩石为红色厚层砂岩；深孔间距 2.3m；排距 2.0m；炸药单耗 1.2kg/m3；总装药量 22.7t；采用导爆索齐发起爆，共消耗导爆索 9600m（地表敷设 4000m
43、） ；起爆时天阴，气温 5。爆后的破坏情况如下： 离爆区 650700m 的鹰潭石油库区（海拔标高比爆区低 1020m） ，近百扇玻璃窗全部破碎；两层的办公楼和平房住宅的木窗框向室内位移 0.52.0cm；三座仓库的木大门折断损坏，一座仓库的屋顶桁架坍陷；许多平房天花板抹灰大面积脱落。 离爆区 1300m 某部后勤基地的修理车间，四周的砌石承重墙有 13mm 宽的裂缝多条；四幢住宅室内抹灰大量脱落，外走廊的砖柱位移 13mm ；俱乐部中的吊灯震落了19 盏。 距爆区 23km 的市内房屋的个别玻璃窗被损坏，居民感到强烈振动。从上述实例可以看出，实施爆破时，特别是大爆破时，关于爆炸空气冲击波对目
44、标的破坏作用必须引起足够的重视。具体见爆破安全规程 （GB6722-2003）确定的“建筑物的破坏程度与超压的关系” 。1.2.3 爆炸空气冲击波安全距离的确定1.2.3.1 冲击波对建筑物和设施的安全距离空气冲击波对建筑物和设施的安全距离可采用下式计算：（1-QKRB20）式中 从装药中心到目标的距离，m ；梯恩梯的装药量，kg；与目标性质有关的系数，见表 1-2。B表 1-2 安全系数 KB安全等级 建筑物破坏程度 安全系数（K B） 安全无损坏 50100 玻璃设备偶然破坏 1030 玻璃完全破坏，门、窗局部破坏 58 门、窗、隔墙、板棚破坏 24 不坚固的砖石及木结构建筑破坏，铁路车辆
45、被颠覆，输电线破坏 1.52 城市建筑和工业建筑物全破坏，铁路桥梁和路基破坏 1.41.2.3.2 露天爆破冲击波对建筑物和设施的安全距离露天爆破空气冲击波的安全距离按下式计算：（1-21）QKRn式中 空气冲击波安全距离，m ；按爆破作用指数 n 值选取的系数，见表 1-3；总装药量，kg。对松动爆破可不考虑空气冲击波的影响。对加强松动爆破， 值可按 0.51.0 进行计nK算。表 1-3 系数 值n爆破作用指数建筑物破坏程度n=3 n=2 n=1完全没有破坏 510 25 12偶然损坏玻璃窗 25 12玻璃破碎、门窗部分破坏、抹灰脱落 12 0.51.0破坏限于抛掷漏斗内1.2.3.3 按
46、照建筑物和人员允许的冲击波极限超压 值确定的药室爆破安全距离P爆破作用指数 3 的爆破作业，对人员和其他保护对象的防护，应首先考虑个别飞n散物和地震安全允许距离。地下爆破时，对人员和其他保护对象的空气冲击波安全允许距离由设计确定。从考虑建筑物和人员允许的冲击波极限超压 值出发，计算药室爆破空气冲击波安全距离公式是：当 n1： （1-22）2()nRQP当 n1： （1-23）24式中 空气冲击波安全距离，m ；爆破作用指数；冲击波极限超压， MPa；P总装药量，kg。Q1.2.3.4 爆炸冲击波对人员的安全距离（1）空气冲击波对人员的最小安全距离根据爆破安全规程 （GB6722-2003 ）规
47、定：空气冲击波超压的安全允许标准；对人员为 0.02105Pa。还可按照下式确定空气冲击波对人员的最小安全距离 Rmin：（1-24）3min15RQ此时超压不大于 0.1105Pa。（2）裸露爆破冲击波对掩体内避炮人员的最小安全距离在爆破设计和施工时，为了防止爆炸空气冲击波对在掩体内避炮的作业人员的伤害，对露天裸露爆破时，其安全距离可按下式来确定：（1-25 ）325R式中， 空气冲击波对掩体内人员的最小安全距离，m；一次爆破的炸药量（不得超过 20kg，秒延期起爆时按最大一段药量计，齐Q发起爆时按总药量计） ，kg。最后需要说明的是，露天松动爆破的空气冲击波影响范围很小，在距装药中心 2.
48、54.0倍最小抵抗线范围内，空气冲击波超压实测值已在 0.001MPa（小于对人员的安全超压值0.02 MPa）以下。但须注意，若填塞不良形成的空气冲击波在出口方向会出现冲击波加强效应。1.2.3.5 水下爆炸（水深不大于 30m）冲击波的安全距离（1）水下裸露爆破，当覆盖水厚度小于 3 倍药包半径时，对水面以上人员或其他保护对象的空气冲击波安全允许距离的计算原则，与地面爆破时相同。（2）在水深不大于 30m 的水域内进行水下爆破，水中冲击波的安全允许距离，应遵守爆破安全规程 。一次爆破药量大于 1000kg 时，对人员和施工船舶的水中冲击波安全允许距离可按下式计算：（1-30RKQ26）式中 水中冲击波的最小安全允许距离，m ；R一次起爆的炸药量，kg；Q系数，按表 13-4 选取。0K表 1-4 经验系数 Ks值保护人员 保护施工船舶 保护对象装药条件 游泳者 潜水者 木 船 铁 船裸露装药 250 320 50 25钻孔或药室爆破 130 160 25 15（3）在水深大于 30m 的水域内进行水下爆破时，水中冲击波安全允许距离，应通过实测和试验研究确定。试验时，可用库尔公式和柯克伍德公式计算水中冲击波峰值超压：库尔公式：，
