水下深孔爆破对地面工程振动影响的模拟分析

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摘要 针对某码头扩建工程水下爆破施工中爆破振动进行数值模拟，研究水下爆破地震波给地面工程带来的振动安全影响，依此得到最佳爆破参数。

关键词 水下爆破；数值模拟；安全控制标准

中图分类号TU99 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0179-02

0 引言

新型深孔钻机等施工机械的问世和爆破技术的提高与完善及其爆破器材的日益发展，加上国民建设的需要，使得水下工程爆破的应用范围越来越广[1]。水下深孔梯段爆破在改善和控制爆破质量、实现石方机械化施工、提高装运效率和经济效益等方面具有极大的优越性，使其在水下土石方爆破工程中占有越来越重要的地位。

1 水下深孔爆破的主要危害及数值模拟

1.1 水下深孔爆破的主要危害

水下爆破是指在水中、水底或临时介质中进行的爆破作业。水下深孔爆破的负面影响主要包括地震效应和水击波。它们可能会对爆区周围人身、周围环境及其它生物的安全产生一定的影响。

1.2 水下爆破数值模拟

1.2.1 工程概况

以某码头前的港池开挖扩建为例，该码头位于水道上段左岸，码头扩建区有码头、防洪大堤和居民房。水下开挖区域地质条件主要为红砂岩，表面基本无覆盖砂石层，该区域施工期最大水深12m，最小水深8m。通过水上作业船及钻孔平台配以导管穿过水层对岩石进行钻孔，孔径为130mm。采用抗水性较好的震源药柱，装药结构为不耦合连续装药（药卷直径为90mm），最大单孔药量约为50kg。由于爆区使用最大单孔药量段离大堤、居民房较近，必须对水下爆破开挖爆破施工进行爆破振动安全观测。

4 结论

通过数值模拟对各种工况进行研究分析，得出以下结论：

1）随着实际炮孔装药长度的增大，水下深孔梯段爆破的振动速度强度也逐渐增大，且认为装药长度和振动速度峰值两者之间成线性比例关系。装药长度对Y方向振动速度峰值的影响比Z方向振动速度峰值的影响更明显，且远处受到装药长度的对振动速度峰值的影响比近处要弱；

2）随着炮孔孔径的增大，水下深孔梯段爆破对的振动速度逐渐增大，本文中近区爆破震动强度的增大率有着随比例药量的减小而增加的趋势、远区爆破震动强度和孔径基本成线性比例变化；

3）水耦合对爆破振动有缓冲和衰减作用，不耦合系数K在1.22～1.67之间对爆破振动速度峰值影响变化较小。

参考文献

[1]杨光煦.水下工程爆破[M].海洋出版社，1992.

[2]陈春歌，申志兵，张贤凯，李列平. 水下爆破冲击波危害及安全控制措施的模拟分析.安全与环境工程，2011，18（1）：58-61.

[3]唐海，袁超，李俊如.武汉阳逻电厂扩建工程水下爆破安全阈值研究.采矿技术，2011，11（5）：186-188.