[科普中国]-爆破测试技术

爆破作业引起大地震动，波及建筑物基础，影响建筑物安全，并给人们带来不愉快的感觉。爆破测试技术是用仪器深入观测爆破作用和效果的技术。通过对爆破的系统观测和分析，对于提高爆炸能量的利用率、改善爆破效果、抑制爆破的有害效应和减少公害都是十分重要的。

简介爆破测试技术是指用于观测和分析爆破影响和效果的技术，爆破测试的目的主要有以下几方面：通过爆破测试，推求经验公式，得出爆破影响规律，指导工程爆破；监侧被保护对象，控制爆破规模，避免民事纠纷，为工程验收和可能发生的司法程序提供依据；测定爆破影响范围和程度；进行试验研究，如建筑物的爆破震动响应特征等。

由于炸药在建(构)筑物中爆炸时，同时在周围介质中诱发了振动，并通过大地向周围传播，给附近建筑物带来破坏效应及影响。因此，怎样正确地认识爆破地震强度及相关影响因素，利用爆破测试技术，对爆区附近被保护建筑物和正在运行的设备基础布点进行爆破振动测试，并通过采取各种控制爆破振动的措施，来控制一次爆破规模及危害，以选择最佳爆破方案来保证建筑物和运行设备的安全，显得至关重要。

爆破地震波的特征及爆破地震强度的表示法炸药爆炸后，随着传播距离的增加，应力波衰减为地震波。爆破地震波包括体积波和表面波。体积波由纵波(P波)、横波(S波)组成。纵波是由爆源向外传播的疏密波，质点的振动方向与波的传播方向一致，一般表现为周期短、振幅小；横波是由爆源向外传播的剪切波，一般表现为周期较长，振幅较大；体积波在传播途中，遇到地表、岩层层理和节理时，均会产生反射和折射。表面波是沿介质表面或分界面传播的波，它又分为勒夫波(L波)和瑞利波(R波)。勒夫波的特征是质点仅在水平横向作剪切型振动，它只有在半无限空间上至少覆有表面层时才出现；瑞利波存在于径向和垂向构成的平面内，即在完全介质中，它没有横向分布，瑞利波的质点在垂直面上沿椭圆轨迹作后退式运动。造成地震破坏的主要是表面波中的瑞利波，这种波具有低频、高能、衰减慢等特点。表示爆破地震破坏的强弱程度叫地震强度。地震强度一般用质点位移、速度和加速度来表示。在工程实际中，多用质点运动速度，有时也用振动加速度的幅值代表地震波强度。

爆破测试技术的应用范畴《爆破安全规程》第8. 2、8. 3条明文规定，“一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全震动速度的要求”，“在特殊建(构)筑物附近或爆破条件复杂地区进行爆破时，必须进行必要的爆破地震效应的监测和专门试验，以确保被保护物的安全性”。爆破地震效应的测试工作，已在工程中广泛开展，测试系统和测试技术将成为爆破专业队伍的生存手段。国内外测试技术的主要应用范畴是：

通过小型爆破试验进行测振，以了解爆破地震波的时程曲线特征，然后利用数模或经验公式，计算拟采用爆破方案的地震效应，预报爆破地震强度及评价建(构)筑物的安全，进而对爆破方案进行修改、限制和优化。

在扩建、改造工程中，对爆区附近建筑物和正在运行的设备基础进行地震监测，以控制一次爆破规模。在工期较小的爆破工程中，使某些特定位置的地震强度受到监控，以保证建筑物和运行设备的安全。在实施爆破工程时，对特殊建(构)筑物、可能引起民事纠纷的地段或建筑物进行地震监测，为工程验收和可能发生的司法程序提供依据。

在建筑物上进行测振，研究建筑物对爆破地震的反应谱，为计算建筑物受力状态提供荷载条件。爆破震动测试内容及方法研究爆破过程中地震的衰减规律，地质构造及地形条件相对应的影响，地震波参数和爆破方式的关系。

研究建筑物、构筑物对于爆破震动的响应特征，这一响应特征和爆破方式、构筑物结构特点的关系。在测试方法上，两者有相同或相似之处，但对振动的分析，对数据处理的要求方面则不全相同。爆破震动测试内容包括：地表质点振动速度测试；质点振动位移测试；质点振动加速度测试；建筑物的反应谱测试；发展了岩体介质反应谱测试，如岩体边坡爆破震动反应谱测试。但开展最普遍、工程上应用最多的仍是振动速度测试。

在爆破震动测试中，采用最多的是电测方法。它利用敏感元件在磁场中的相对运动，产生与振动成一定比例关系的电信号，经过放大器和记录装置得到振动信号。按所测物理量的不同，传感器有位移计、速度计、加速度计。按传感器位移量的大小，可分为强震仪、中强震仪及弱震仪1。

方法空气冲击波测试

空气冲击波是由裸露药包爆破所产生的高压爆生气体，或者由装置在岩石中的药包爆炸产生高压气体，通过裂缝和孔口泄漏到大气中，对周围空气进行冲击和压缩而形成的。空气冲击波的波峰压力超过一定值后，会造成爆区附近建筑物的破坏和人类器官的损伤。空气冲击波测试。常用的方法是测量空气冲击波的超压和速度。

空气冲击波超压测量 即测定某点空气冲击波压力随时间的变化曲线。测试系统一般包括：传感器，它是接收空气冲击波信号的元件，有压电式、电阻应变式和电容式等多种;记录装置，把信号记录下来的装置，常用的有阴极射线示波器、记忆示波器和瞬态波形记录仪等;信号放大装置，它是将传感器输出的信号放大。空气冲击波波速测量 测量冲击波通过已知两点的时间，按两点间已知距离求出平均速度。测试系统包括传感器、放大装置和时间间隔测量仪。

高速摄影观测

用于爆破时观测岩石的移动、岩块的抛掷和飞石的运动等过程，以及爆炸剩余气体产物和堵塞材料的喷出过程。采用的高速摄影机有补偿式和间歇式两种。前者的最高拍摄频率达32000～40000幅/s，后者为240～300幅/s。拍摄结果可采用图相分析仪处理，从而能得到位移、速度和加速度的数据，并能获得运动轨迹曲线。

本词条内容贡献者为:

杨明 - 副教授 - 西南大学