4 觸地振動效應(yīng)研究現(xiàn)狀

大量工程實踐振動測試資料表明：建筑物拆除爆破過程中，炸藥破壞建筑物承重構(gòu)件時的爆破振動往往小于建（構(gòu)）筑物倒塌沖擊地表時產(chǎn)生的沖擊振動，而且由于后者的振動頻率更接近建筑物的固有頻率，具有更大的潛在威脅。因而隨著對爆破振動研究的日漸成熟和對觸地振動潛在危害認識的逐步加深，拆除爆破振動效應(yīng)研究的重點逐漸轉(zhuǎn)移到對建筑物倒塌落地所產(chǎn)生的沖擊振動上來，這就是拆除爆破地震效應(yīng)的另一種表現(xiàn)形式：觸地振動效應(yīng)。近年來，爆破工作者對觸地振動效應(yīng)做了大量研究工作，獲到了一些半經(jīng)驗、半理論的公式。

1979年Henrych.J．根據(jù)大量振動測試資料，并結(jié)合工程經(jīng)驗，提出了建筑結(jié)構(gòu)觸地振動效應(yīng)的估算公式[80]，見式（4.1）。

式中：C——常量；

A——振幅；

R——觀測點到觸地點的距離。

日本學者提出建筑物倒塌觸地的振動速度的預測公式為[81]

式中：v——觸地振動速度；

d——距離；

k——考慮到地面局部塑性破壞的耦合系數(shù)，可以根據(jù)以往的試驗結(jié)果及在該地層的試驗求出；

E——沖擊能量；

n——經(jīng)驗常數(shù)，一般為-0.5。

Melzer在高層建筑物的拆除爆破中通過現(xiàn)場振動測試結(jié)果，對建筑物倒塌觸地后振動的傳播規(guī)律及對周圍建筑物的影響進行了研究，認為在建筑物倒塌引起的振動過程中，結(jié)構(gòu)觸地時損失一部分能量，其余的能量傳入介質(zhì)中，以波的形式向周圍傳播，剩余能量的多少取決于地表與結(jié)構(gòu)的材料性能；而所產(chǎn)生地震波的振幅和主頻取決于觸地的持續(xù)時間、觸地面積及介質(zhì)的力學性質(zhì)[82]。David也就爆破振動對建筑物的影響進行了研究，分析了爆破對象在落地處可能會引起地面下陷，觸地的直接沖擊作用對地下水、電、煤氣等管線設(shè)施的危害遠大于振動效應(yīng)的危害[83]。

周家漢等對拆除爆破建筑物觸地振動進行了研究，認為控制第一層解體尺寸是控制塌落觸地振動強度的關(guān)鍵[84]；在對某工程實測結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，通過量綱分析提出如下觸地振動預測公式[85]

式中：v——觸地振動速度；

I——塌落體觸地動量；

k、α——與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。

因為在爆炸效應(yīng)的研究中，塌落體觸地振動的預測研究及實際經(jīng)驗較少，一般以重錘自由下落沖擊或打樁振動等作為沖擊源來研究結(jié)構(gòu)倒塌觸地振動效應(yīng)。呂淑然用夯錘自由落體沖擊土層產(chǎn)生的振動來模擬塌落體觸地產(chǎn)生的振動，并結(jié)合量綱分析，提出下述振動預測公式[86]

式中：v——觸地振動速度；

C——地層介質(zhì)的縱波速度；

k、α——與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；

H——沖擊源距地面的距離。

綜上所述，觸地振動效應(yīng)是拆除爆破中振動災(zāi)害的主要來源，其危害性往往超過爆破振動效應(yīng)。但是，目前對觸地振動效應(yīng)的研究還不深入，原因在于：一是沒有引起人們的足夠重視；二是缺乏系統(tǒng)的理論研究；三是理論研究的復雜性。因此，目前在拆除爆破工程中，主要憑借施工人員的經(jīng)驗以及通過統(tǒng)計分析得來的經(jīng)驗公式來評估觸地振動效應(yīng)。因此，提出便于工程應(yīng)用的觸地振動效應(yīng)預報方法是拆除爆破工程中亟待解決的理論課題。