爆破地震波研究及其防护

爆破地震波波压低、速度慢,其传播能量仅为爆炸总能量的很少部分,但由其所致周围建(构)筑物的毁伤效果却不容忽视,特别是其低频部分能量引起建(构)筑物所产生的共振,对建(构)筑物能产生致命的毁伤。本文简析了爆破地震波的形成,分类及传播过程,分析了其影响因素,重点探讨了爆破地震波的防护,并提出了其在军事领域的应用。

中国科技信息 2 1年第 2 00期

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爆破地震波研究及其防护 傅磊’可玉张 1海军潜艇学院研究生队；海军潜艇学院防险救生系 2 6 7 . 2. 6 0 1 .

调控规律具有非常深远的意义。

质条件下，药量和距离对地震动的影响

爆破地震波波压低、速度慢，其传播能量仅为爆炸总能量的很少部分，由其所致 但

2爆破地震波特性研究 2 1爆破地震波的形成及分类 .

是主要因素。文献从微差爆破、药包埋 l深和装药形式三方面阐述了爆破地震的影

周围建 ( )构筑物的毁伤效果却不容忽视， 特别是其低频部分能量引起建 (构)筑物 所产生的共振，对建 ( )筑物能产生致构 命的毁伤。本文简析了爆破地震波的形成，类及传播过程，分分析了其影响因素， 重点探讨了爆破地震波的防护，提出了并 其在军事领域的应用。

当炸药在岩体中爆炸时，一部分能量使炸药周围的介质引起扰动，并以波的形式向外传播。在爆破近区、中区传播的依

响因素，提出要控制爆破震动有害效应， 主要是通过合理选择爆破参数来实现。

以上研究成果表明，影响地震波传播

次是冲击波、应力波，地震波由应力波在。的主要因素在不同的条件下各有不同。在 传播远区到达界面产生反射和折射叠加而理论研究的基础上，建立合理的数学模形成，它包括在介质内部传播的体波和沿分层岩石层面传播的面波。体波可分为纵 Ra lih波 ( ye g R波 )和 L v o e波 ( L波)。

型，对爆破地震波的传播过程进行数值模拟计算，然后通过实验数据验证理论计算的指导意义。 2 3爆破地震波信号分析 .可总结得出以下形式的经验公式： A:KQ“、 R

∈谪： _{ _0 L l l l 爆破地震波；防护

i; _波 (波 ) P、横波 (波 ) S;面波主要有模型及计算结果，这对工程应用有着重要 体波具有周期短、振幅小、衰减快的 特点；面波特点是周期长、振幅大、传播

通过国内外

大量实测结果分析，大致

速度慢、衰减慢和携带的能量大。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

式中

原因，其在爆破近区起主要作用表面波

A一一反映爆破振动强度的物理量 (振动加速度或速度); Q——诈药量，k; g

1引言 爆破地震波是爆炸能量引起爆区周围 介质点相继沿其平衡位置发生振动而形成

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，其在爆破远区起主要作用。

R——测点到爆源中心距离，m; 质、场地条件的系数和指数。 爆破地震波是一种短时非平稳随机波形，其复杂性是无法用单一谐波描述的。

2 2爆破地震波的传播特性及影响因 .的地震波。尽管爆破地震波波压低、速度素慢，其传播能量仅为爆炸总能量的很少部由于爆源的复杂性，传播介质的物分，在岩石和干土中，约为 2%~6在湿理力学特性和地形地貌的多变性，%,使得爆

K、m、 n——反映不同爆破方式、地

土中约为 5%~6%,在水中约为 2%… O,但破地震波具有随时间作复杂变化的随机不由其所致周围建 (构)筑物的毁伤效果却可重复的特性。文献指出爆破地震波富不容忽视，别是其低频部分能量引起建含各种频率成份，具有瞬态性、随机性和特 (构)筑物所产生的共振，对建 (构)筑物危害性的特征。在传播过程中，波的有关能产生致命的毁伤。目前对于爆破地震波参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的研究主要是在防护方面，目的是为了减的物理性质、构特征及地形地貌等因素结 小在工程实践中爆破地震的危害。然而， 密切相关。 一

爆破震动波形可以直观的分析出爆破震动 强度的物理量，但像频率的高低，分布情

况，能量的大小等物理量从波形图中很难 得到。只有经过频谱分析才能获得振动各参量中的各频率成分和分布范围，得到主

振幅的频率值。目前进行频谱分析的主要 方法有 F T法、小波分析法、HHT分析 F方法。

作为具有毁伤效应的爆破地震波，在军事 中的运用还并不多见。相关研究证明，将

对爆破地震而言，爆破地震波参数幅值、频谱和持续时间能较全面地

3爆破地震波的防护 3 1爆破

震动安全判据 .早期的安全判据制定一般都根据单一

爆炸频谱特性控制技术与目标动力响应相反映地震波的特性，但其影响因素复联系，能大幅度提高武器的战斗威力；同杂。概括来说爆破地震波特性主要受爆时，通过人为增加谱能内耗，主动改造来源和地质地形因素的影响。文献提出爆 袭载荷的频谱特性来降低毁伤优势谱能的宏观破坏能力，又可用于提高武器装备及 一

强度参数来制定，我国 l 6年颁布的 8 9 (破安全规程就是以地面质点振动 (爆速度作为安全判据的。但随着爆破技术的深入研究，美国、德国、瑞典等一些国家已经考虑了振动速度和对应频率的综

源的因素包括爆破方法、延期爆破的段间时差、药量以及装药的形状、结构

些防护工程设施的抗爆能力。因此，充等。齐宝欣等人【l 4总结出爆源特性，传分利用爆破地震波的现有研究成果，进一播介质特性及局部场地条件三个影响因步研究爆破地震效应特别是其频谱特性及素，并提出在一定的爆破方式和传播介

合影响。文献"就此问题阐述了同时采用