传播路径对露天采场爆破振动速度峰值预测的影响
摘 要：露天采场爆破振动对采区周围边坡和采场周边建构筑物造成影响，准确预测质点爆破振动速度峰值对爆破施工有着重要作用。为提高质点爆破振动速度峰值的预测精度，采用爆破振动波在介质中的最短传播距离作为爆心距的萨道夫斯基公式1，以取代质点与爆源的直线距离作为爆心距的萨道夫斯基公式2进行预测。通过对预测结果的分析，公式1精度比公式2提高了5.59%。结果表明，公式1爆破振动质点振动速度峰值误差更小，精度更高，更加可靠，在工程实践中更有价值。
关键词：爆破振动;最短传播距离;爆心距;预测精度
中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0169-02
1 工程概况
某露天采场位于福建省泉州市，采场东侧分布着几个村庄，北面是山区，东北角有两个砖场，西面是生活区。由于距离周围村庄、生活区、砖场都比较近，采场台阶爆破在境界周围产生比较明显的爆破振动，对爆区周边高陡边坡产生较大作用，对周围居民的正常生产生活产生比较大的影响。为了降低爆破振动效应，同时适当增大爆破规模，必须采取一系列的爆破降震措施。而检验爆破降震效果，需要对爆破振动进行监测。
采用NUBOX-6016型智能震动监测仪进行爆破监测，一次布置三台以上仪器。仪器与爆源连成一条直线，各个仪器分布在不同高差的边坡坡顶或建筑物周边，将测振仪传感器的X向指向爆源，并用石膏与坚硬地面进行刚性连接。
经过多次监测，共获取65组监测数据。
2 传播路径对爆破振动的影响
2.1 最短传播距离与直线距离
分析露天采场爆破地震波随距离的衰减情况时，由于采场地势的高低起伏，须考虑测点与爆源之间的高程差。假设台阶坡面是一个无限或半无限的均匀、各向同性的介质体，则爆破地震波在台阶坡面的传播时，在平面交界的拐点（如B、D点）处会产生透射和衍射效应，波的前进方向会产生变化，爆源到测点路径非一条连贯的直线，而是一条連续折线。在工程实践中，在处理带有高程差的爆破振动衰减问题时，若用萨道夫斯基公式分析，则将高程差与测点距爆源的水平距离两者矢量叠加作为合成距离，在距离中体现高差作用。
88#仪器的实际最短传播路径为AB+BC，89#仪器实际最短传播路径为AB+BC+CD+DE。而工程实践中[3]，通常处理方式是以88#仪器所在的测点C和爆源的直线（即AC的距离）R=代替88#仪器实际最短传播路径，其中L表示爆源与测点之间的水平距离，H表示爆源与测点之间的高程差。
用传统萨道夫斯基公式分析爆破振动波的衰减时，对于露天采场这样的复杂地形，工程人员常常使用测点与爆源直线距离代替爆破地震波的实际传播距离。这一做法虽然简化了测量工作，但是会给爆破振动的衰减预测带来一定程度的误差[4]。为了减少误差，在公式中使用实际最短传播距离R0代替直线距离R。
2.2 不同距离下的回归分析结果
为验证爆破地震波最短传播路径R0替代直线距离R后预测爆破振动速度的精度，在实际测震数据的基础上，选取40组数据（如表1所示）进行归一化，分别求取R0作为爆心距和R作为爆心距的萨道夫斯基公式的K、α值，再选取5组数据，用求取的萨道夫斯基公式进行预测，将预测结果与实际测量结果进行对比，比较预测的相对平均误差。
对表1的测量值，使用萨氏公式线性回归，求取各自K、α值，结果如表2所示。从上表的测量值可知，两种萨氏公式均高度线性相关，用萨氏公式线性回归是合理有效的。按最短传播距离R0计算的萨道夫斯基公式是：
在所有数据中选取5组未被用于回归分析的数据用于验证以上两个萨道夫斯基的预测准确性。结果显示，与按照直线距离得到的爆心距相比，将最短传播路径作为传爆距离的萨道夫斯基公式预测爆破振动质点振速峰值时，平均误差是27.65%;但传统萨氏公式计算的误差平均值是33.24%，两者相差5.59%。这表明将最短传播距离作为传爆距离的萨氏公式能够降低爆破振动速度预测误差，提高预测精度。
3 结果分析
由表2可知，以最短传播距离作为爆心距的萨道夫斯基公式预测质点爆破振动速度峰值的平均相对误差只有27.65%，低于以质点到爆源的直线距离为爆心距的传统萨道夫斯基公式的平均预测误差33.24%，因而预测结果更加精确。
其原因在于，以最短传播路径为爆心距，能够反映爆破振动波的实际传播过程，更加符合生产实际。爆破振动波在露天采场的传播过程中，其衰减程度在一定范围内受到高程差的影响较大[5-7]。当爆破振动波从坡的顶部传至底部，或从坡底部传至顶部，在拐点（如图1中的B、D点）处，会发生透射和衍射，此时，振动波的大小发生变化，这与正常直线距离下的振动波的衰减不同。因而，以爆源和质点的直线距离作为爆心距，不能反映出这种在拐点处的衰减变化;以最短传播路径作为爆心距，虽不能完全反映振动波在拐点处的衰减变化，但却更加的贴近爆破振动波的实际衰减规律，从而使得预测更加准确。
4 结语
（1）将最短传播路径作为传爆距离，更能够反映爆破振动波的实际传播和衰减情况，因此把最短传播路径作为测点到爆心的距离的萨道夫斯基预测公式能够降低爆破振动速度峰值预测误差，提高了预测精度。
（2）以最短传播距离为爆心距测爆破振动质点振动速度峰值平均误差仅为27.56%，比传统萨道夫斯基公式预测的平均误差33.24%更小，精度更高，更加可靠，在工程实践中更具有运用价值。
（3）萨道夫斯基公式预测质点振动速度峰值未能充分考虑到复杂的地质地形条件，如节理、断层对爆破振动波的影响，因而该公式的预测精度有待进一步提高。
参考文献
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