第一课时爆破地震机理

1、第一课时爆破地震机理第一页，共24页。 爆破地震波是在岩土介质中传播的一种逐渐衰减的扰动。它是由爆炸应力波转化而来，是非常复杂的随机复合波。爆炸地震波在传播过程中受许多因素的影响，例如爆炸地震波波的时频特征与爆源条件、传播介质的不同及地形、地质条件等许多因素。爆炸地震波在传播过程中由于介质阻尼的作用爆炸地震波的能量产生持续衰减，并且随传播距离增大，振幅降低，振动持续时间变长。 爆破地震效应被公认为爆破的 “公害”之首，一直是爆破工作者关注的热点。振动对建（构)筑物的危害尤为严重，同时与岩石的破碎，边坡的稳定性也密切相关。本周着重讲述爆破地震波的形成、特征；爆破振强度及破坏判据；爆破振动测试技术

2、与分析技术。2第二页，共24页。爆破地震机理3第三页，共24页。地震波：引起岩土介质质点发生振动的弹性波叫做地震波。爆破振动：爆破地震引起的各种现象及其后果也称为爆破地震效应。爆破振动波的能量只是炸药爆炸释能的一小部分，大约为26%。爆破振动与自然地震第四页，共24页。爆破地震波的形成及特征 炸药在岩土中爆炸时，一部分能量对炸药周围的介质引起扰动，并以波动形式向外传播。 应力波到达界面产生反射和折射叠加便形成地震波。地震波是一种弹性波，它包含在介质内部传播的体波和沿地面传播的面波。 5第五页，共24页。6第六页，共24页。 冲击波：在爆炸近区传播， 范围为药包半径的1015倍 应力波：在爆炸中

3、区传播， 范围为药包半径的15400倍 地震波：应力波到达界面产生反射和折射叠加形 成，是一种弹性波 7第七页，共24页。 体波可分为纵波和横波。 纵波是由震源向外传播的压缩波，在传播过程中能引起介质产生压缩和拉伸变形。其特点是周期短，振幅小和传播速度快。 横波是由震源向外传播的剪切波，在传播过程中能引起介质质点产生剪切变形。其特点是周期较长，振幅较纵波大，传播速度次于纵波。通常也把纵波叫P波（即初至波），把横波叫S波（即次波）。 面波仅限沿地表面传播，它是体波在自由面多次反射叠加而成，主要包含瑞利波和勒夫波。其特点是周期长、振幅大，传播速度较体波慢，衰减也较慢，但携带的能量较大。 爆破过程中

4、造成岩石破裂的主要原因是体波的作用，而造成爆破地震破坏的主要原因是面波的作用。 8第八页，共24页。 在短距离内，三种波（P波、S波、R波）几乎一起到达，因而辩认地震波的类型是非常复杂的。而在远距离处，传播速度较慢的S波、R波开始与P波分离，就能辩认出来。 在一幅完整的爆破地震波的记录图形中，一开始是一系列振幅较小、频率较高的波形，主要是纵波（P波）和横波（S波），紧接着一段是振幅较大、频率较低的R波波形，持续一段时间后，波形逐渐衰减。 9第九页，共24页。地震波体波面波纵波（p波）瑞利波勒夫波横波（s波）爆破过程中造成岩石破裂的主要原因是体波的作用，而造成爆破地震破坏的主要原因是面波的作用.

5、特点：周期长、振幅大，传播速度较体波慢，衰减也较慢，但携带的能量较大。 周期短，振幅小，传播速度快，56km/s。周期较长，振幅较大，传播速度仅次于纵波3-4km/s。10第十页，共24页。纵波的波形特征11第十一页，共24页。横波的波形特征12第十二页，共24页。勒夫波的波形特征13第十三页，共24页。瑞利波波形特征14第十四页，共24页。地震波形图中包含三个相： 初震相主震相余震相地震波形图15第十五页，共24页。tA初震相主震相余震相A完整的地震波形图16第十六页，共24页。 由于多采用毫秒微差起爆，导致波群相互干扰和重叠，增加了爆破地震波形的复杂性，因此，在实测爆破地震波波形图中，纵波

6、和横波很难分辨，往往也不加以区分。有时就将波形图的初始阶段称为初震相，中间振幅较大的一段称为主震相，后一段称为余震相。17第十七页，共24页。一幅完整的爆破地震波形图中： 开始：一系列振幅较小、频率较高波形主要是 P波和S波； 紧接：振幅较大、频率较低的R波，持续一段 时间后，波形逐渐衰减。 在短距离内：三种波(P波、S波、R波)几乎一起 到达，地震波辩认复杂而困难。 在远距离处：传播速度较慢的S波、R波开始与 P波分离，地震波辩认容易。完整的爆破地震波形图：18第十八页，共24页。初震相 完整的爆破振动波形图19第十九页，共24页。(2)爆破地震波基本参数 振幅A：主震相中的最大振幅是表征地

7、震波的 重要参数，是振动强度的标志。 频率f0（或周期T0）：一般用最大振幅所对应 的一个波的周期作为地震波的参数， 频率：f0=1/T0 振动持续时间TE：指测点振动从开始到全 部停止的时间，反映振动 衰减的快慢20第二十页，共24页。 爆破振动与自然地震有明显区别： 1）振动频率较高。爆破振动一般为1030Hz（岩石中的频率高于土壤的。小药量的频率高于大药量的），大大超过普通建筑物的自振频率。而自然地震的频率一般为25Hz，接近一般建筑物的自振频率。 2）振幅大。爆破振动振幅较大，但随着爆心距增加而迅速衰减，所以对周围介质的影响范围小。自然地震的振幅小，但衰减慢，波及范围大。第二十一页，共24页。 3）持续时间短。 爆破振动的持续时间约为0.12.0s（炸药量小和爆心距近时，一般不大于0.5s）；而自然地震的持续时间长，一般为1040s。 4）爆破振动的震源能量大小、影响范围和危害程度小 爆破振动的强度可以通过采用一定的技术措施予以控制，而自然地震则不以人们的意志而改变。第二十二页，共24页。爆破地震动及爆破振动效应爆破地震动：爆破地面