日前, 笔者负责某民爆物品仓库区整体迁建工程的可行性研究工作, 根据建设方提供资料显示, 拟选厂址与周边的村庄、散户、高压线等建筑物和设施的距离均符合规范要求。但是, 拟选厂址地下埋设有某供水设施, 然而, 现行规范没有关于民爆物品仓库与地下设施的安全距离可供参考。通过本文的计算分析, 确保民爆物品仓库区不会对该地下供水设施产生安全隐患。
1 分析原理
炸药在岩土体介质中爆炸时, 大部分能量用于岩体的破碎、移动或者抛掷, 另外一部分能量对周围介质引起扰动, 并以波动的形式向外传播。通常认为:在炸药近区为冲击波、在中区为应力波、在远区为地震波。地震波的本质是一种在介质内部传播的体波和面波组合, 是一种弹性波。依据能量辐射的基本原理可知, 波的能量密度随着距离的增加而不断减小, 这种能量密度 (或振幅) 随波阵面的几何扩散而减小的现象称为几何阻尼或几何扩散。一般认为, 近地表爆破中产生四种波:纵向压力波P波, 纵向稀疏波 (N波) , 剪切波 (S) 波, 瑞利表面波 (R) , 其中瑞利波衰减速度最慢[1]。
按照最不利情况分析可知, 当单个炸药库爆炸时, 若爆炸能够引起足够的强度, 将会导致振动破坏的现象。如:滑坡、建构筑物破坏等现象。目前, 许多国家采用质点振动速度作为地震强度的指标, 目前, 我国《爆破安全规程》推荐采用的质点振动速度公式为萨道夫斯基公式:
式中:V为质点振动峰值速度;Q为炸药量;R为观测点到爆源距离;K、α为与地形、地质条件有关系数。
公式 (1) 很好的解决了对地面振动速度预测的问题, 在爆破振动预测中得到了广泛的应用。大量观测数据证明, 地形条件对爆破振动的传播和衰减产生较大的影响。例如:高边坡底部爆破, 爆破振动速度随着距离地面高差的增大而呈放大趋势。但是, 当观测点低于地面爆源点时, 振动速度随着深度的增加呈现减弱的趋势。一般可认为:深度3m处, 径向振动速度衰减50%, 垂向振动速度衰减10%, 其他各种深度可遵循指数衰减规律计算。因此, 径向振动速度衰减拟合为:
式中:V径为深度Δh质点振动峰值速度;V爆源为地面质点振动峰值速度;Δh为爆源点深度与观测点深度差值。
同理, 可得垂向振动速度衰减公式为:
式中:V垂为深度Δh质点振动峰值速度;V爆源为地面质点振动峰值速度;Δh为爆源点深度与观测点深度差值
2 分析计算过程
该民爆仓库区内拟建4座危险性库房, 单库计算药量较大的库房为1号库和2号库, 计算药量分别为15t和5t, 因此, 本文仅分析1号库和2号库爆炸对地下供水设施的影响。
分析1号库爆炸后对供水设施的影响, 计算药量Q=15000kg, R=72.5m (平面实际距离约为74.6m) , 选取K=250, α=1.3, 根据公式 (1) , 计算该点振动速度V=61.53cm/s。1号库与地下供水设施的相对高差Δh=98.2m, 根据公式 (2) 和 (3) , 计算得V径=8.57×10-9cm/s, V垂=1.91cm/s。
分析2号库爆炸后对供水设施的影响, 计算药量Q=5000kg, R=44.5m (平面实际距离约为46.6m) , 选取K=250, α=1.3, 根据公式 (1) , 计算该点振动速度V=72.1cm/s, 2号库与地下供水设施的相对高差Δh=95.5m, 根据公式 (2) 和 (3) , 计算得V径=1.87×10-8cm/s, V垂=2.46cm/s。
3 分析结论
根据《爆破安全规程》规定:水工隧道、交通隧道、矿山巷道等爆破振动采用被保护对象所在位置的质点峰值振动速度。对于水工隧道安全允许质点振动速度为8~10cm/s[2]。
通过上述分析可知, 1号库和2号库爆炸时, 在供水设施处产生的振动速度均小于《爆破安全规程》规定的质点振动速度8cm/s, 因此, 在该处建设民爆物品仓库区不会对该地下供水设施产生安全隐患。
4 降低安全风险措施
为降低可能出现事故时的振动速度, 一方面, 可通过设置减振沟降低爆破振动的强度。另一方面, 可适当增加库房面积, 进而增加装药的分散性, 有效降低K、α的大小, 最终降低爆破振动的强度。
摘要：本文针对某民爆物品仓库区整体迁建工程拟选厂址, 因地下埋设某供水设施, 通过分析计算, 确保民爆物品仓库爆炸产生的爆破振动不会对该地下供水设施产生影响。
关键词：民爆,供水设施,爆炸,振动
参考文献
[1] 爆炸及其作用 (下册, 爆炸对目标的作用和穿甲作用) [M].北京:国防工业出版社, 1979.
[2] 爆破安全规程[M].北京:国家质量监督检验检疫总局, 2004.
[3] 民用爆破器材工程设计规范[M].北京:中国计划出版社, 2007.
[4] 爆破材料与起爆技术[M].北京:国防工业出版社, 2008:88-96.
[5] 爆炸力学[M].北京:国防工业出版社, 2005:67-78.