[发明专利]一种开设爆破减震缝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种爆破方法，具体涉及一种可以有效减小地震波影响的开设爆破减震缝的方法。

背景技术

目前，由于爆破技术的优越性，其在经济建设中的地位日益凸显：如在矿山开采、土石方爆破开挖、建(构)筑物拆除爆破等领域得到广泛应用。随着爆破的广泛使用和爆破技术的深入发展，爆破工程的环境也日益复杂，经常需要在居民区或重要建(构)筑物附近进行爆破。为了确保居民的人身安全和重要建(构)筑物不被损坏，施工时需要加强对爆破工程产生的负面效应的研究和控制，比如爆破震动危害。

爆破震动作为爆破施工的四大公害之首，可能对爆破工程附近的重要设施、建(构)筑物产生严重的危害和造成重大的经济损失，因此如何控制爆破震动是爆破作业时必须考虑的问题。针对爆破地震波的特点和传播规律，工程界采用多种方法来控制和降低爆破引起的震动，开设爆破减震缝作为一种有效的方法，在控制爆破震动上被广泛采用。

减震缝的主要作用是隔阻和干扰爆破地震波的传播，当爆破地震波通过减震缝时使其发生反射和绕射，从而加快爆破地震波的衰减，达到保护重要目标的作用。减震缝对爆破地震波传播的影响，涉及到爆炸力学、岩土力学、波动理论等学科，要想完全从理论上进行分析得到定量的答案是非常困难的。目前，工程爆破界对爆破减震缝的开设尺度是根据对以往的工程试验数据的定性结论或基本经验，这在一定条件下对工程具有参考价值，但不免存在诸多的局限性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可以有效减小地震波影响的开设爆破减震缝的方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明首先进行下列研究：一是以弹性应力波理论为基础，研究爆破地震波和减震缝的相互作用机理和传播规律；二是运用ANSYS/LS-DYNA软件，建立三维减震缝模型，研究爆破地震波在不同条件小的传播规律；三是在数值模拟的基础上结合工程实际情况，运用MATLAB和EXCEL对所得数据进行回归，最终得到减震缝减震率的工程运用公式为：

                          η＝ωe^{(-βhl/h′l′)}，

式中，h′为减震缝深度，l′为减震缝长度，l为炸药长度，h为装药埋深。

下面对重要步骤进行阐述：

不同长度减震缝对爆破震动的影响：

为了对比不同长度减震缝对爆破震动影响，分别构建了多个长度的减震缝模型。通过数值分析可得到，不同长度减震缝对爆破震动加速度峰值产生了明显影响。减震缝长度越长，相应地增加了减震缝的隔震作用，同时在减震缝右侧的屏蔽区也相应变宽，因此相应的加速度值也就越小。但是随着距离的增加，这种影响作用减弱，在50m后加速度峰值相互非常接近。

不同深度减震缝对爆破震动的影响：

为了对比不同减震缝对爆破震动的影响，分别构建了多个深度的减震缝的模型。通过数值分析可得到，不同深度减震缝对爆破震动加速度产生了明显影响。减震缝越深，其隔震效果越好。但是随着距离的增加，这种影响作用减弱，在50m后加速度峰值相互非常接近。

不同宽度减震缝对爆破震动的影响：

为了对比不同宽度减震缝对爆破震动减震缝的影响，分别构建了多个宽度了模型。通过数值分析可得到，不同宽度减震缝对爆破震动加速度产生了的影响不一致。当减震缝宽度小于1.5cm时，减震缝随着宽度的增加，隔震效果越好；当减震缝宽度大于等于1.5cm后，减震缝随着宽度的增加，隔震效果变换不明显。因此在工程实践中，减震缝的开设不用太宽，一般只要大于1.5cm即可。

减震缝内不同填充介质对减震缝的影响：

为了对比减震缝中不同填充介质对爆破震动的影响，分别构建了填充介质为空气、水和土壤的模型。通过数值分析可得到，不同填充介质对爆破地震波的影响不一致。当减震缝中填充水和土壤时，减震缝对爆破地震波的减震效果比填充空气时要差。因此在工程实践中，在爆破前应将减震缝清空。

根据以上的数值模拟和分析，通过MATLAB和EXCEL数据回归，最终得到计算减震缝减震率的工程运用公式：

                           η＝ωe^{(-βhl/h′l′)}

其中，η为爆破振动减震缝减震率；h为装药埋深，h′为减震缝深度；l为装药长度，l′为减震缝长度；ω、β为待定系数。一般情况下，ω＜1，β≥1。

为提高爆破减震缝减震率，爆破减震缝宽度开设宽度大于1cm，爆破减震缝中介质为空气。