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爆破地震速度激励下反应谱特性与震动损伤研究

孙新建  
【摘要】: 爆破工程其中尤以爆破地震危害的复杂性、隐蔽性、普遍性最受人们关注。通过阅读大量关于爆破有关的国内外文献,发现就研究的内容来讲,采用反应谱分析研究爆破震动响应规律的文献较少。在地震工程学中普遍采用地震加速度时程记录曲线计算反应谱,而爆破工程中大多是记录的速度时程曲线,为了避免在计算反应谱曲线时出现较大误差,本文提出了采用速度时程记录通过对杜哈梅积分进行分部积分推导,得到相对位移、相对速度、绝对速度、绝对加速动力响应的计算公式,计算分析相关反应谱特性。并编制相应程序采用拉西瓦水电站工程实测速度时程曲线求出反应谱,根据反应谱特性总结爆破震动响应规律。本文提出的采用速度时程曲线计算反应谱的方法,对反应谱理论在爆破工程中的应用具有重要的现实意义和推进作用。 爆破震动对保护构造物的破坏效应一直是工程爆破界所研究的一项重要课题。由于爆破是个极其复杂的过程,影响该过程的主要为震速、频率、持时三要素。采用单一参数法如爆破震动速度、爆破震动频率、爆破震动持续时间对爆破震动破坏效应进行评价是不全面不合理的。现在国内外大部分采用爆破震动速度-频率作为震动破坏效应的判据,由于反应谱曲线表现了不同动力特性的结构体对爆破震动时程信号的动力最大反应与结构体自振周期T的关系,而其对周期T的积分综合体现了结构体响应强度和频率特征,通过本文分析研究得出采用反应谱曲线积分来研究爆破震动破坏效应较合理。 为使爆破震动速度、爆破震动频率、爆破持续时间三参数综合起来研究爆破震动破坏效应,本文通过岩体损伤范围和反应谱曲线对周期T的积分值(RSI)的关系以及反应谱曲线对周期T的积分值和震动持续时间乘积(RSI*S)与岩体损伤深度的关系进行研究,得出采用相对位移反应谱积分值和持时乘积(RSI*S)方法研究爆破对岩体损伤范围较为合理。并提出公式进行估算爆破对岩体的损伤深度。这对于工程开挖爆破的安全监测及安全判据方法的科学性合理性具有重要的实践指导意义和工程实用价值。


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