爆破地震效应

爆破有害效应及预防措施摘要：实爆作业组织难度大、危险系数高，爆破所产生的有害效应目前还难以避免。

本文主要结合了民用爆炸中存在有害效应，提出了控制及预防措施，有利于降低实爆作业中的各种危险和还有因素，提高爆破训练和施工的安全性。

关键词：爆破；有害效应；预防措施一、爆破振动爆破振动是指爆破引起传播介质沿其平衡位置作直线或曲线反复运动的过程，是衡量爆破地震强度大小的物理量。

（一）爆破振动的产生及特征爆破振动在产生和传播过程中，主要受爆源（包括炸药量大小、炸药种类、药包形状、自由面数量、爆破方法等）、离爆源的距离、爆破振动传播区域额地质地形条件的影响。

爆破振动具有以下特征：1.爆破振动持续时间短：一般一次振动只有几十毫秒至几百毫秒。

2.爆破振动频率高：一般主振频率在5-500Hz，不易引起建筑物共振破坏，破坏性相对较弱，破坏性相对较弱。

3.爆破振动主振频率受爆破类型影响大：一般爆破规模越大，其主振频率越低。

4.爆破振动主振频率还与传播介质特性有关5.在分段延时爆破中，爆破振动持续时间较单次齐发爆破长。

（二）爆破振动强度的衡量标准在实施爆破作用时，如何确定爆区附近建筑物地基受到爆破振动的影响，当前我国采用振动速度作为衡量爆破振动强度的标准。

V=K（Q1/3/R）α式中：V—爆破振动速度，cm/s；Q—炸药量，齐发爆破取总炸药量，延期爆破时取最大一次炸药量，kg；R—从建（构）筑物到爆破中心的距离，m；K—与地震波传播地段岩土特性的有关参数；α—地震波衰减指数。

（三）爆破振动的预防与控制随着军事目标爆破和民用地方工程的大规模开展，爆破作业地点日趋临近居民区及工农业设施，为了避免爆区附近建筑物及其里面的精密仪表、设备受到爆破振动损坏，对爆数振动有害效应的预防与控制是必不可少的。

综合大量爆破实践，可以选用延迟爆破、预裂爆破、不耦合爆破、缓冲爆破、适当加大预拆除部位等措施和方法控制和减弱爆破振动有害效应。

二、爆破冲击波爆破冲击波是指冲击波波阵面与介质之间的压差，在距离爆源的不同范围，其作用效果大不相同。

炸药的爆破公害炸药造成的爆破公害是近年来提出的。

爆破，以前的用途仅限于矿山与野外土建工程，但随着爆破应用范围的扩大，人们对其公害不得不引起重视。

爆破公害涉及面很广。

这里仅就冲击波、地震效应、有毒气体、炮烟熏人作简要说明。

希望大家在工作中引起注意。

1、冲击波：炸药在空气中爆炸产生的爆炸气浪是以爆炸点为中心以球面状扩展，形成立体状冲击波，冲击波在空气中传播逐渐减弱，最后变为音波。

立体冲击波随着距离增加而衰减。

冲击波对建筑物造成损坏，由于各种条件变化。

比如受压面积，建筑物支撑、距爆炸点距离等。

2、地震效应：爆破地震效应是爆破公害中最重要问题之一，强烈的震动所引起的破坏，大体上可分为两类。

一类是建筑物所受的影响，另一类发生于地震本身。

在城市、工矿企业、居民区附近的地区进行爆破时，首先可考虑前者对已有建筑物造成损坏的可能。

修筑路塹、堤坝等巨大工程中，即必须避免建筑物基础受震破裂或变形。

3、有毒气体:炸药的配比，大体都是按零氧平衡确定的，从理论上讲，爆炸后产生的气体是二氧化碳、氮气和水蒸气，这些气体是无毒的。

但是，由于炸药加工质量（细度、混合均匀度、水分含量、炸药卷纸、含蜡量和药卷密度等）爆破介质、装炮方法等条件的变化，炸药爆炸后，总会不同程度地产生有毒气体，主要是一氧化碳和氮化物。

一公斤炸药含烟量约200~300升。

而其中约80~100升为有毒成分。

一氧化碳能阻止人体红血球吸收氧气，造成人体缺氧。

氮氧化合物的危害性更大，能刺激人体粘膜组织，特别是伤害肺组织，造成肺肿。

这些气体使人中毒的症状，轻者头痛、恶心呕吐，重者神志失常，昏迷不醒，严重时可以致命。

4、炮烟熏人：如果工作面通风不好，风量不足，炮烟不能及时排出，人员提前进入炮区，炸药量过多，变质、受潮产生爆燃、充填不足、巷道太长，炮烟长时间浮游在巷道中形成循环风，使人员慢性中毒。

从以上各种情况说明，我们要对爆破公害有新的认识，首先要掌握爆破安全知识，不但要保护好自己，也要保护好别人。

全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材（2003年6月气象出版社发行）第六章爆破有害效应爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下；空气或水中)、个别飞石、毒气或噪音等。

这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱，但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

第一节爆破地震波当炸药包在岩石中爆炸时，邻近药包周围的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。

当应力波通过破碎圈后，由于应力波的强度迅速衰减，它再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生扰动，这种扰动以地震波的形式往外传播，形成地动波。

引起岩石震动的部分能量，占炸药爆炸时释放总能量的小部分，在岩石中约占2％～6％，在土中约占2％～3％，湿土中约占5％～6％。

爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。

为了衡量爆破震动的强度，目前国内外用震速作为判别标准。

当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。

通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。

爆破引起的地震波速度通常采用下述的经验公式计算：式中：Q——炸药量，kg；齐发爆破取总药量，秒差爆破取最大一段的药量；R——从爆源中心到被保护物的距离，m；K、a——系数，通过试验确定，也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。

目前，我国对各种建、构筑物所允许的安全震动速度规定如下：(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm／s；(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2～3cm／s；(3)钢筋混凝土框架房屋和修健良好的木房为5．0cm／s；(4)水工隧洞为10cm／s；(5)地下巷道：岩石不稳定但有良好的支护为10cm／s；岩石中等稳定有良好的支护为20cm／s；岩石坚硬稳定，无支护为30cm／s。

概述爆破时通过炸药能量的释放，使炮孔周围介质破碎，同时由于爆破应力波作用又使远处介质产生剪应力和拉应力，使介质产生裂隙；剩余的一部分能量以波的形式传播到地面，引起地面质点的振动，形成爆破地震。

地面与地下工程结构均受爆破地震的影响，在爆破工程设计时需根据实际情况进行爆破地震强度的检算。

近年来，爆破拆除工程日益增多，为了不致损伤破坏爆体周围的建筑与设备，严格控制爆破振动是极为重要的。

因此，在控制爆破设计中，同样需要进行爆破强度的检算。

爆破地震与自然地震爆破地震与自然地震有相似之处，即二者都是急剧释放能量，并以波动的形式向外传播，从而引起介质的质点振动，产生地震效应。

但爆破地震还有以下特点：一、爆破地震的震源能量小，影响范围小；二、持续时间短，爆破地震一般在0.1～0.2 S左右，而自然地震持续时间长，一般在10～40 S左右；三、爆破地震振动频率高，而自然地震一般是低频振动；四、可以控制爆破震源大小及作用方向；五、通过改变爆破技术可以调节振动强度。

虽然在同一地点的两种地震波参数相同，但爆破地震对该处建筑的影响和破坏程度要比自然地震轻。

因此，对于爆破地震问题不应按自然地震的计算方法来处理。

爆破振动速度爆破所引起的地面振动与天然地震一样，是一个非常复杂的随机变量。

它是以波的形式传播的，其振幅、周期和频率都随时间而变化。

振动的物理量一般用质点的振速、加速度、位移和振动频率等表示。

用振动的哪些物理量作为衡量爆破地震效应强度的判据，在不同的工程实践中，各有侧重。

目前，国内外多采用地面质点的振动速度作为衡量爆破地震效应强度的判据。

这是因为：一、它可以使爆破振动的烈度与自然地震烈度相互参照；二、目前采用的速度传感器及二次仪表比较普遍，标定与信号检测较容易。

三、便于换算与结构破坏判据相关的参数。

爆破振动速度的计算岩石介质的振动矢量是由相互垂直的三个方向的矢量和求得的。

一般用垂直振动速度作为判据。

在理论的推导上，由于爆破振速的大小与炸药量、距离、地形、爆破方法等有关，推导出的公式（经验公式）较多，目前使用较多的是由相似理论量纲分析的结果，给出按药量立方根比例推算的方法决定函数关系（萨道夫斯基提出的经验公式）v=k(Q^(1/3)/R)^α式（1）式中：V为爆破产生的振动速度（cm/s）；K为介质系数；α为衰减系数；Q为最大一段装药量（kg）；R为测点与爆心的距离（m）。

爆破地震效应
爆破地震效应是指在爆破过程中，由于炸药释放的能量引起的地震波传播引起的地表震动。

这种效应通常会对周围的建筑物、道路和其他基础设施造成影响。

爆破地震效应的强度取决于爆破的规模和距离。

爆破规模越大，爆破距离越近，则地震效应就越强。

因此，在进行爆破作业时，必须采取一系列措施来减轻地震效应对周围环境的影响。

这些措施包括：选择合适的爆破方式和炸药类型、控制爆破规模和距离、在爆破前对周围环境进行充分的调查和评估、采取适当的隔离和防护措施等。

在进行大型爆破作业时，还需要进行实时监测和反馈控制，以确保爆破过程不会对周围环境造成过大的影响。

此外，应根据当地法律法规和标准制定相应的爆破管理方案，确保爆破作业的安全和环保。

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爆破有害效应爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下；空气或水中)、各别飞石、毒气或噪音等。

这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱，但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应依据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

第一节爆破地震波当炸药包在岩石中爆炸时，邻近药包四周的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。

当应力波通过破碎圈后，由于应力波的强度迅速衰减，它再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生扰动，这种扰动以地震波的形式往外传播，形成地动波。

引起岩石震动的部分能量，占炸药爆炸时释放总能量的小部分，在岩石中约占2％～6％，在土中约占2％～3％，湿土中约占5％～6％。

爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。

为了衡量爆破震动的强度，目前国内外用震速作为判别标准。

当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。

通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。

爆破引起的地震波速度通常采纳下述的经验公式计算：式中：Q炸药量，kg；齐发爆破取总药量，秒差爆破取最大一段的药量；R从爆源中心到被保护物的距离，m；K、a系数，通过试验确定，也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。

目前，我国对各种建、构筑物所同意的安全震动速度规定如下：(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm／s；(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2～3cm／s；(3)钢筋混凝土框架房屋和修健优良的木房为5．0cm／s；(4)水工隧洞为10cm／s；(5)地下巷道：岩石不稳定但有优良的支护为10cm／s；岩石中等稳定有优良的支护为20cm／s；岩石坚硬稳定，无支护为30cm／s。

爆破地震地震学用震级和烈度来衡量地震的大小。

（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放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1/1000mm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1m时，震级为“6”级。

地震震级的能量可用爆炸能量来说明。

在坚硬岩石（如花岗岩）中，用2～3×106kg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20～30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。

（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后确定的。

因此，地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。

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。

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。

天然地震烈度表2、爆破地震波（1）爆破地震波的产生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。

爆破地震作用的沟槽效应引言地震波在传播过程中遇到具有一定深度的沟槽(或预裂缝)时，将受到阻碍作用，沟槽以后的震动强度减小。

这种沟槽隔震原理被广泛应用于露天边坡的预裂爆破和基础拆除爆破开挖防震沟等降震设计。

然而，除了众所周知的地震波传播到沟槽坡面上因反射而具有隔震作用外，沟槽对地震波的传播还有无其它效应?对此，人们至今尚未作深入研究。

本文通过土介质中爆破地震作用的沟槽效应测试，得到爆破地震波经过沟槽时质点振动规律具有分区特性的结论，并对爆破震动作用的沟槽效应机理进行了深入研究，深化了对沟槽隔震作用机理的认识。

2 爆破地震沟槽效应的测试影响爆破地震的因素很多。

为了避免节理、裂隙、岩层等各种地质条件对爆破地震波传播的影响，突出沟槽对爆破地震波传播的动力响应，试验选在均质黄土中进行，孔径40mm，孔深70cm，采用2号岩石铵梯炸药，单孔药量150g，堵塞长度56cm，8号电雷管起爆。

测试系统采用CD-1型磁电式速度传感器拾震，GZ-2型测振仪放大，SC-16型光线示波器记录波形。

为了对比，在同等条件下进行无沟槽和有沟槽的爆破震动测试。

测点布置见图1（a）和图1（b）所示。

图1 爆破地震沟槽效应测点布置、R～V拟合曲线及爆破震动作用分区（a）无沟槽时的测点布置；（b）有沟槽时的测点布置及爆破震动作用分区；（c）爆破震动衰减情况的R～V拟合曲线.—没有沟槽或不受沟槽影响的测量值；×—受沟槽影响的测量值；－—不受沟槽影响的R～V拟合曲线(实线部分)；…—受沟槽影响的R～V拟合曲线(虚线部分)对于有沟槽的地震效应测试，在爆破前，由人工挖掘沟槽一个。

为了较好地反映沟槽的隔震效果，设计沟槽深度为1m（大于爆源深度），沟槽长度7m（使地震波经过55°以上的绕射角才能到达沟槽以后的各测点），沟槽底宽0．8m，沟口宽1m，沟槽与爆破地震波传播方向垂直。

测点相对于爆源布置成测线，测线垂直于沟槽，测点分布于沟槽两边，沟槽近区加密布点，沟槽底部和两壁也布置了测点。

爆破危害防治技术一、爆破危害概述爆破有害效应包括爆破震动、爆破作业冲击波爆破飞石、早爆、拒爆、炮烟中毒等。

这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱。

但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

1.爆破震动当药包在岩石中爆破时，临近药包周围的岩石会产生压碎圈和破裂圈。

应力波通过破裂圈时迅速衰减，无法引起岩石的破裂，只能使岩石质点产生弹性振动，这种弹性波就是爆破震动。

2.爆破冲击波爆破冲击波是爆破产生的空气中的一种压缩波。

炸药在空气中爆炸，具有高温高压的爆炸产物直接作用在空气介质上；在岩体中爆炸，这种高温高压爆炸产物就在岩体破裂的瞬间冲入大气中。

3.爆破飞石在工程爆破中，被爆介质中那些飞得较远的碎石，称为爆破飞石。

4.早爆、拒爆早爆是点火或通电引爆炸药时，出现有的药包比预定时间提前爆炸的现象。

拒爆是一个炮孔未爆或者产生冲炮现象，崩落不下岩石，使其他炮孔产生冲炮现象，只能崩落掌子面一部分岩石。

5.炮烟中毒工程爆破中，一般采用的炸药都是由C、H、O、N4种元素组成的化合物。

爆炸过程中发生化学反应，化学反应生成物中，氮氧化物和一氧化碳是有毒气体。

此外，当爆破介质中含有硫化物，如硫化矿、黄铁矿、含黑铁矿的煤炭，爆破时还会生成硫化氢和二氧化硫等有毒气体。

硫化物矿石在某些特定条件与硝铵炸药直接接触，发生一系列化学反应，使炸药爆燃或燃烧而引起自爆，产生大量毒气。

有毒气体对人的主要危害，一氧化氮与红细胞内的血红蛋白结合，造成人体严重缺氧，严重时会致人窒息死亡；氮氧化物中的一氧化氮不溶解于水，但可与血液中的红细胞结合，从而损害人体吸收氧的能力。

二、爆破危害防范措施爆破危害影响程度大小与爆破技术、爆破参数、地质构造、岩体物理力学性能、施工工艺等因素有关。

虽然诸因素之间相互作用使问题错综复杂，但是随着对爆破技术的不断改进和完善，可以在达到爆破设计效果的同时，把爆破的危害影响降至最低。

1.爆破方法：按敷设炸药方式分：1 炮孔法2 药室法3 药壶法4 裸露药包法。

2.按药包形状分类：1 集中药包2 延长药包3 平面药包4异性药包3.现代爆破技术：延时，光面和预裂，定向，拆除控制，水下，地下掘进爆破4.爆炸分类（按原因）：物理，核，化学5.炸药爆炸三要素：反应过程的高速性，反应的放热性，生成大量气体产物。

6.炸药的化学变化：缓慢分解，燃烧，爆炸。

7.爆轰：以最大速度传播稳定的爆炸过程。

8.氧平衡关系：炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所需氧量之间的关系。

9.爆容：1kg炸药爆炸生成的气体产物换算到标准状态下的体积。

10.爆热：单位质量炸药爆炸时所释放的热量。

11.爆温：是指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。

12.爆压：当炸药爆炸结束，爆炸产物在炸药初始体积内达到热平衡后的流体静压值。

13.波：扰动的传播。

14.弱扰动：外界作用引起状态参量变化很小的扰动。

15.三大方程：16.压缩波：受扰动后波阵面上介质的压力，密度，温度等状态参量增加的波。

17.冲击波：冲击波是一种在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升，然后缓慢下降特征的高强度的压力波。

18.冲击波的特性：19.爆轰波与冲击波的异同：20.间隙效应：混合炸药细长连续装药时，在炮孔中如果药柱与炮孔孔壁间存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为爆燃的现象。

21.起爆：激发炸药爆炸的过程。

（机械能，热能，爆炸能）22.感度：炸药在外界作用下发生爆炸的难易程度。

23.冲击波感度：在冲击波作用下，炸药发生爆炸的难易程度。

24.爆轰感度：炸药在爆轰波的作用下发生爆炸的难易程度。

25.殉爆：炸药爆炸后引起其周围一定距离处炸药发生爆轰的现象。

26.炸药的爆破作用：炸药爆炸对周围介质的各种机械破坏作用（动，静作用）27.猛度：炸药动作用的强度。

28.炸药的做功能力：炸药爆炸对周围介质所做的机械功的总和（铅铸法，弹道臼炮法，爆破漏斗法）29.聚能效应：利用爆炸产物运动方向与装药表面垂直或大致垂直的规律，做成特殊形状的装药，能使爆炸产物聚集起来，提高能流密度，增强爆炸作用的现象。