第 1 章 绪论
1.1 引言
近几年来，城市道路交通行业迅速发展，隧道、铁路（如北京、广州、青岛等前沿城市的地铁、隧道都有多段穿越岩石地段）修筑，道路铺设、建筑物基坑开挖及基础设备拆除等工程项目，使得相近建筑物（甚至建筑物结构内部）实施爆破作业时建筑物的安全问题可能受到影响。就当前技术条件而言，在各种岩体开挖技术中爆破作业仍是最有效的、经济的方法。城市中心地带是城市地下工程施工的主要地点，特别是一些大城市中心地区，人口密集，地形复杂，周围建（构）筑物较密，在实际的爆破工程中，施工难度较大，爆破产生的地震效应对周围环境产生较大影响[1]。 爆破飞石、爆破冲击波，爆破振动被称为爆破产生危害的“三大公害”，其中爆破振动的影响被认为是爆破“三公害”之首，已经成为学者们关注的焦点[2]。 爆破时受振介质的运动规律及振动强度对结构物的影响叫做爆破振动响应。在城市地铁钻爆法施工过程中，由于地铁线路大多位于城区和人口密集地带，爆破施工产生的噪音、振动往往是周边群众投诉的热点问题之一，尤其是爆破振动更是纠纷的重点，因此，根据不同建筑物的类别，合理确定爆破振动控制标准，优化爆破技术方案，尽可能的减少爆破施工对周边环境的影响显得非常重要。各国学者分别从爆破振动监测手段、振动信号特征分析、振动危害机制、振动破坏判据以及振动灾害控制技术等方面对爆破振动效应进行了艰苦而顽强的研究，取得了一些理论与工程应用成果。时至今日，爆破振动灾害控制研究的任务依然紧迫，许多问题有待解决和完善。本文基于青岛地铁钻爆法施工对地表建筑物的振动损伤情况进行分析，研究建筑物受损伤的规律，爆破工程的安全施工，爆破振动的安全判据等方面，最终在前人的基础上完善一般建筑物的防护措施。
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1.2 国内外研究现状
自 1927 年洛克韦尔发表了爆破振动效应的第一篇文章后，他就开始了对爆破振动的研究，但是，用房屋做系统破坏试验的实例不多，但 1940 年美国矿矿务局曾做过类似试验，前苏联 1940 年前后开始研究此类问题，这方面的代表主要是 M.A 萨道夫斯基和 C.B 麦德维捷夫等人。目前，多数人认为，粒子的速度和建筑物、构筑物破坏之间的关系最为密切，但是，到现在为止，还没有从破坏的机制上讲透这个问题，广泛应用爆破技术使得人们越来越关注对周边环境的影响，因此，研究比较安全的爆破振动判断方法是许多学者亟待解决的问题之一。关于爆破振动安全判据问题，国内外学者们进行了广泛的研究，早期爆破振动安全判据通常用单强度度因子来描述，特别是用粒子速度作为安全标准，已被广泛采用，这是因为:大量的现场试验和观测表明，爆破振动破坏程度与质点振动速度的相关性较好，而且，当炸药量、爆源距离、最小抵抗线相同，而传播地震波的岩土介质质有变化时，振动速度虽有一些变化，但较其它物理量而言，振速与岩土性质有较稳定的关系。
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第 2 章 建筑物在爆破振动作用下一般破坏规律
2.1 爆破引起的振动特性和类型
爆破界对爆破振动引起周边建筑物的破坏十分关注。砌体建筑物在我国普通建筑物中约占80%。但是，由于砌体建筑物具有高脆性、整体性较差的特性，因此爆破振动对砌体建筑物的影响也相对较大。我们研究的只是集中于砌体建筑物的爆破振动。工程爆破引起建筑房屋周围的振动与天然地震相比，具有较大幅值、高频( 5 ~100Hz)、短时间快速衰减等特性。由于爆破施工方法不一样引起的振动各不相同，通常分下列三种类型。建筑物基坑、隧道、城市楼房拆迁等工程项目在实施爆破作业时，爆破振动的能量级别低，只有距爆破中心区几十米的范围内才有较强的振动，通常其主振频率高达 30 ~l00Hz，振动持续时间通常比较短暂，由于这种振动波波长较短(小于普通的建筑物平面尺寸)、衰减迅速，建筑房屋通常只产生瞬间冲击的作用，损伤等级较轻，其结构不发生或只发生较小的动态响应。深孔大区微差、多循环作业适用于矿山开采、场地平整、路堑开挖等。其施工特性是爆破振动强度大、传播范围较广，通常其主振频率是 10 ~40Hz，有接近数秒的传播时间，建筑物受到的动力响应通常会很大，在距爆破中心数百米到一千米的范围内建筑物有可能会遭受损坏。长期重复作用是此类振动的又一重要特性，使周围的建筑物产生累积损伤从而导致损坏。
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2.2 建筑物受爆破振动危害的几个重要因素
建筑物的稳固程度受到场地条件的制约，需详细了解建筑物所处地理位置及水文地质情况。场地介质愈坚硬其爆破时振动产生的幅值相对较底，基本频率较高、持续时间越短。而对于介质愈松软的场地爆破时其产生的振动幅值和高频振动成分衰减愈快、基本频率相对降低得较快。场地介质的不同其自振卓越周期也不同，因爆破振动的影响场地受到激振动会在爆破振动中叠加，从而其频率振动成分幅值会有所增加。场地的卓越周期会对爆破振动幅值起到“调制”的作用，卓越周期和土层厚度变化不均匀的地区是引起振动幅值随距离异常变化的一个重要原因。假如建筑物是在原岩上建造，必须测出其硬度系数，掌握破碎程度及节理情况；假如建筑物是建造在粘土或回填土上，则须采用特殊的措施对基础进行处理，以确保其在爆破振动作用下的稳定。
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第 3 章 工程实例 ....... 17
3.1 工程概况 ..... 17
3.1.1 工程地理位置 ........... 17
3.1.2 工程地质概况 ........... 17
3.2 爆破总体设计方案 ..... 18
3.3 暗挖车站爆破设计 ..... 21
3.3.1 炮眼布置 ....... 22
3.3.2 炮眼深度 ....... 23
3.3.3 炸药单耗 ....... 24
.4 施工过程中采取的爆破防振措施 ......... 31
3.5 地表质点振速统计分析 ......... 33
3.6 建筑物的振害调查 ..... 38
3.7 本章小结 .......... 45
第 4 章 建筑物在爆破振动下的防护措施 ....... 47
4.1 减小爆破地震效应的措施 ....... 47
4.2 爆破过程中的风险控制 ........ 48
4.3 本章小结 ..... 50
第 5 章 建筑物爆破振动安全评估方法 ........... 51
5.1 单、双参数破坏指数评估方法 .......... 51
5.1.1 单参数破坏指数 ......... 51
5.1.2 双参数破坏指数 ......... 54
5.2 爆破地震烈度法 ....... 55
5.3 基于《爆破安全规程》的安全评估方法 ........... 57
5.4 本章小结 ..... 59
第 5 章 建筑物爆破振动安全评估方法
目前，关于建筑物结构的损伤研究主要有两方面的内容：结构损伤检测研究和结构损伤评估研究。结构损伤检测研究主要应用于建筑物结构的健康监测和损伤识别，而结构损伤评估研究强调的是找寻合理的损伤指标并建立损伤模型，进而推测出结构物损伤演变规律，这部分内容主要研究在天然地震的作用下，建筑物结构的损伤，然而针对在爆破地震作用下，建筑物结构损伤方面的研究还甚少。自上个世纪 80 年代，损伤理论首次在混凝土领域得到应用，学者们先后陆续的建立了很多关于经典损伤研究方面的模型，在这个过程中，因为各国科研方法、目的和表达的习惯不同，对研究的同一个问题在术语方面有所不同，如破坏指数、震害指数、破坏指标、损伤模型以及损伤指数等名称，而本章内容研究问题统一用损伤指数这一专业词汇进行表达。当前针对结构损伤的研究方面，学者们主要是从材料、构件和结构三方面进行研究。在材料方面上的损伤研究，现已发展成为经典的损伤力学，然而经典的损伤力学理论不适用于在地震作用下，建筑物结构的疲劳损伤问题，因此仍需要更进一步的探索。在结构及构件的研究方面，用具有明确物理意义的破坏参数来表达损伤指数，此研究方式依赖于实验或实际破坏状态，这不同于损伤力学的研究方式。
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结论
本文基于建筑物结构在爆破振动作用下破坏的一般特点和影响因素，分别针对砌体结构和框架结构的破坏特征和机理进行了总结，以具体的工程实例为研究对象，着重研究了在实际施工过程中，实施爆破的一般方案及注意事项，并结合爆破振动沿线建筑物的振害情况进行调查研究，总结房屋振害的特征，最后从工程施工的角度提供了相应的建筑物在爆破振动影响下的防护措施。本文主要研究内容和成果如下： （1）首先介绍了本课题的研究背景和意义，从爆破振动作用下建筑物的一般响应、爆破振动安全判据和防护措施三个方面，进行国内外研究现状和发展的综述。 （2）砌体结构振动破坏特征主要影响因素有：基本周期，振动阻尼和基本振型，破坏的类型包括：冲击振动破坏、爆破振动破坏和累积振动破坏。 （3）结合青岛地区地铁车站爆破开挖实际工程，针对爆破设计方案及炮眼布置和装药情况，制定相应的防振措施：采用低爆速、低密度的炸药或减小装药直径、控制单响最大药量、预裂隔振带降振法、选择最小抵抗线方向、采用微差延时起爆技术、增加布药的分散性、创造临空面、选择合理的装药结构。 （4）针对沿线建筑物进行现场监测以及振害调查可知，建筑物振速随爆心距的增加而减小，但是受建筑物结构本身的特性影响，没有一定的比例关系；随高度的增加最大振速有放大的趋势。结构受振动影响而开裂，在房屋山墙上最容易出现斜裂缝，且下窄上宽；在房屋外纵墙的窗口上下皮处易产生水平振动裂缝，在纵横墙交界处多产生竖向裂缝。
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参考文献(略)