摘 要：通過(guò)對(duì)減振溝開(kāi)挖前后兩個(gè)階段爆破振動(dòng)加速度峰值的監(jiān)測(cè)，采用回歸分析的方法，得到兩種情況下的薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式。通過(guò)對(duì)比分析的方法，得到減振溝對(duì)振動(dòng)加速度峰值的減振規(guī)律。結(jié)果表明，合理的開(kāi)挖減振溝可有效地降低爆破振動(dòng)加速度峰值。
1引言
浙江秦山核電聯(lián)營(yíng)公司為擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模，在其正在運(yùn)行的1號(hào)和2號(hào)機(jī)組西面擴(kuò)建3號(hào)和4號(hào)機(jī)組。擴(kuò)建場(chǎng)地周圍環(huán)境非常復(fù)雜，東側(cè)160m為常規(guī)島及變壓器，東北角100m為網(wǎng)控樓，北側(cè)130m為開(kāi)關(guān)站，距電站主控室300m，并且周圍還有許多正在使用的附屬設(shè)備及管線等[1]。由于核電設(shè)施均設(shè)有天然地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為了保證核電站安全運(yùn)行，必須使核電設(shè)施所承受的爆破振動(dòng)加速度峰值控制在一定閾值內(nèi)。
2試驗(yàn)方案
2.1測(cè)試系統(tǒng)
該試驗(yàn)采用EXP3850-3爆破振動(dòng)記錄分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)由EXP3850-3爆破振動(dòng)記錄儀、國(guó)產(chǎn)891-Ⅱ型速度／加速度傳感器以及相應(yīng)的分析軟件組成。
2.2爆破試驗(yàn)方案
試驗(yàn)在擬建核島和常規(guī)島的位置上進(jìn)行，該試驗(yàn)分兩個(gè)階段完成，第1階段是在無(wú)減振溝的情況下進(jìn)行試驗(yàn)爆破，第2階段是在開(kāi)挖減振溝后進(jìn)行試驗(yàn)爆破。為了得到減振溝減振的規(guī)律，試驗(yàn)的兩個(gè)階段地質(zhì)條件保持一致，主要為平整的微風(fēng)化花崗巖。爆破時(shí)按單孔到多孔、小藥量到較大藥量的順序進(jìn)行，孔徑采用ф76mm，乳化炸藥的單耗為0.4kg／m3，為了防止段延時(shí)的影響，所有試驗(yàn)炮次均為單段瞬發(fā)爆破。
2.3減振溝的開(kāi)挖
減振溝開(kāi)挖于3號(hào)和4號(hào)機(jī)組基坑的東面，長(zhǎng)144m、深9m、寬6m，具體位置見(jiàn)圖l。減振溝4個(gè)邊角(1#、2#、3#、4#)坐標(biāo)見(jiàn)表1。其中，A坐標(biāo)表示為南北方向坐標(biāo)，B坐標(biāo)表示為東西方向坐標(biāo)。
2.4測(cè)點(diǎn)的選擇
為了更準(zhǔn)確地掌握爆破地震波的傳播和衰減規(guī)律，在選擇測(cè)試點(diǎn)位置時(shí)，將建筑物底層地面或完整基巖作為理想的選擇[2]。
在對(duì)爆破振動(dòng)的測(cè)量中，往往由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件的復(fù)雜性，使得傳感器的固定方法受到很大的限制。若傳感器設(shè)置的方法選用不當(dāng)，會(huì)使測(cè)量的數(shù)據(jù)誤差增大，甚至有可能會(huì)使數(shù)據(jù)失真，從而給分析帶來(lái)困難，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。
試驗(yàn)中將測(cè)點(diǎn)位置選擇在2號(hào)常規(guī)島地下的基巖上，然后用打磨機(jī)將選定的測(cè)點(diǎn)磨平，采用南大704膠將傳感器與基巖粘結(jié)，并且每次根據(jù)爆源的具體位置調(diào)整傳感器的角度，盡量將傳感器設(shè)置可能帶來(lái)的數(shù)據(jù)采集誤差降低到最小。
由于徑向加速度在三個(gè)方向中值最大，因此采用Q04測(cè)點(diǎn)的徑向加速度作為研究對(duì)象。該測(cè)點(diǎn)的具體位置如圖1所示，測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值見(jiàn)表1。
3數(shù)據(jù)采集
第1階段(無(wú)減振溝)共進(jìn)行了13次試驗(yàn)，各次試驗(yàn)的爆破參數(shù)及加速度監(jiān)測(cè)值見(jiàn)表2；第2階段(有減振溝)共進(jìn)行了15次試驗(yàn)，各次試驗(yàn)的爆破參數(shù)以及加速度監(jiān)測(cè)值如表3所示。
4數(shù)據(jù)處理
4.1數(shù)據(jù)回歸分析
振動(dòng)加速度峰值與段藥量和爆心距之間的關(guān)系，可由薩道夫斯基公式得到：
a=Kpa=K(Q1/3/R)a (1)
式中：a為加速度峰值，Q為段藥量，R為爆心距，p為比例藥量，K和a分別為與爆破地形、地質(zhì)條件以及爆破規(guī)模、藥包結(jié)構(gòu)特征等相關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。
根據(jù)實(shí)測(cè)的加速度峰值，段藥量以及爆心距，通過(guò)最小二乘法可以回歸分析得到系數(shù)K和a的值，從而得出預(yù)測(cè)分析爆破振動(dòng)的薩道夫斯基公式。
在對(duì)第1階段試驗(yàn)第1炮次的監(jiān)測(cè)中，由于藥量過(guò)小，爆破引起的振動(dòng)沒(méi)有使傳感器觸發(fā)。通過(guò)剔除異常數(shù)據(jù)，得到圖2(a)、(b)在沒(méi)有減振溝和存在減振溝情況下加速度的回歸曲線圖。在回歸曲線圖中，縱坐標(biāo)為實(shí)測(cè)各炮次的加速度的對(duì)數(shù)，橫坐標(biāo)為距離與裝藥量1／3次方比值的對(duì)數(shù)，因此在回歸方程中斜率為負(fù)值，所求的a為該斜率的絕對(duì)值。另外，相關(guān)系數(shù)r值越大，說(shuō)明擬合曲線與實(shí)際情況越接近，工程上要求r大于O.85。
通過(guò)以上回歸分析，得出數(shù)據(jù)回歸分析結(jié)果如下：開(kāi)挖減振溝前的K=158.5、a=2.01、r=0.92，回歸方程為y=-2.01x+2.2；開(kāi)挖減振溝后的K=56.1、a=1.88、r=O.88，回歸方程為y=-1.88x+1.75。最后得出減振溝開(kāi)挖前后加速度的回歸公式：
減振溝開(kāi)挖前：
a=158.5(Q1/3／R)2.01 (2)
減振溝開(kāi)挖后：
a=56.1(Q1/3／R)1.88 (3)
4.2對(duì)比分析
從上述結(jié)果可以明顯看出，開(kāi)挖減振溝后,K值明顯減小，a值變化較小，因此減振溝對(duì)爆破振動(dòng)的峰值加速度起到了明顯的減弱作用。根據(jù)公式(2)與(3)對(duì)不同距離以及不同裝藥量的爆破振動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表4。減振效果用減振率表示，是指在相同條件下有無(wú)減振溝時(shí)爆破振動(dòng)強(qiáng)度差值與無(wú)減振溝的數(shù)值之比的百分?jǐn)?shù)。可以看出，對(duì)一次齊爆藥量相同的爆破，減振效果隨距離的增加而明顯減弱；一次齊爆藥量增大，在同一距離處的減振效果略為增強(qiáng)�？梢�(jiàn)減振率是一個(gè)變量，距離和齊爆藥量對(duì)其影響較大[3]。
對(duì)于減振溝開(kāi)挖前的每一炮次，通過(guò)使用公式(3)，可以計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的每一炮次在假設(shè)開(kāi)挖減振溝后的加速度值，所有結(jié)果列于表5。可以看出，除第5炮有異常顯示外，其它各炮次有減振溝存在情況下的振動(dòng)加速度峰值都明顯小于無(wú)減振溝情況下的振動(dòng)加速度峰值。通過(guò)以上對(duì)比分析，減振溝的開(kāi)挖對(duì)于爆破振動(dòng)的強(qiáng)度起到了明顯的削弱作用。
5結(jié)論
(1)減振率是一個(gè)變量，與爆破條件、地質(zhì)狀況、減振溝的深度和位置等有關(guān)。在相同爆破條件下，減振溝的減振效果隨距離的增加而減弱，在爆源近區(qū)，減振效果十分明顯。
(2)在開(kāi)挖減振溝后，對(duì)爆破地震波加速度峰值起到了明顯的削弱作用，如果采用相同的裝藥量和爆心距，有減振溝時(shí)的加速度峰值要遠(yuǎn)小于無(wú)減振溝時(shí)的加速度峰值。
