城市地下工程爆破的地面爆破震动效应及其震动强度预测

摘要

随着道路、城市交通事业的迅速发展，大量地铁、隧道的修筑，浅埋地下结构的开挖爆破，由此而导致的爆破振动对地面设施，特别是对城市地面建筑的危害效应越来越显著。由于城市地下工程施工地点多在城市中心地带，特别是一些大城市的中心地区，地形复杂，人口众多，周围建（构）筑物密集，在实际的爆破工程中，使得施工难度增大，爆破产生的地震效应可能危及周边环境的安全。 基于以上问题，本文简述了爆破振动的监测方法及监测系统，并以万松岭隧道开挖爆破为研究对象，对其施工爆破的爆破振动对地表建筑及地下工程施工的影响进行了监测，获得了大量的监测数据，为论文的研究奠定了实践基础。结合采集到的大量爆破振动现场实测数据，并应用地震波的相关理论，分析了该地下工程开挖爆破的地面爆破振动特性及爆破振动对地面建（构）筑物的影响；应用二元线性回归分析法，通过Matlab软件计算得出该地下工程开挖爆破地震波的传播衰减规律；分析结果表明，不同距离下的地面爆破地震波的衰减规律存在明显的差异，近距离条件下爆破地震波的垂直方向分量衰减最慢，远距离条件下垂直方向分量衰减最快，远距离的爆破地震波的垂直方向分量和水平径向分量的衰减指数均要比近距离相应的爆破地震波衰减指数要大。基于以上分析，从爆破器材、爆破参数、地形地貌条件、爆破方式等方面，提出了相应的爆破震动控制方法和安全防护技术。并且，以爆破现场的实测数据为样本，采用基于爆破震动强度先验知识的前馈网络神经模型、回归分析法及经验公式法分别对爆破震动强度进行了预测研究，为爆破施工参数的确定提供了技术依据，确保整个爆破工程顺利安全进行，并对这三种方法的预测结果进行了对比分析；对比分析表明，三种预测方法计算出来的结果精度相差甚大，从检验样本值与预测结果值之间的相对误差可以看出，人工神经网络法预测的结果较其他方法更接近于实际值，回归分析预测法的精度又要高于经验公式预测法。