日前, 筆者負責某民爆物品倉庫區整體遷建工程的可行性研究工作, 根據建設方提供資料顯示, 擬選廠址與周邊的村莊、散戶、高壓線等建筑物和設施的距離均符合規范要求。但是, 擬選廠址地下埋設有某供水設施, 然而, 現行規范沒有關于民爆物品倉庫與地下設施的安全距離可供參考。通過本文的計算分析, 確保民爆物品倉庫區不會對該地下供水設施產生安全隱患。
1 分析原理
炸藥在巖土體介質中爆炸時, 大部分能量用于巖體的破碎、移動或者拋擲, 另外一部分能量對周圍介質引起擾動, 并以波動的形式向外傳播。通常認為:在炸藥近區為沖擊波、在中區為應力波、在遠區為地震波。地震波的本質是一種在介質內部傳播的體波和面波組合, 是一種彈性波。依據能量輻射的基本原理可知, 波的能量密度隨著距離的增加而不斷減小, 這種能量密度 (或振幅) 隨波陣面的幾何擴散而減小的現象稱為幾何阻尼或幾何擴散。一般認為, 近地表爆破中產生四種波:縱向壓力波P波, 縱向稀疏波 (N波) , 剪切波 (S) 波, 瑞利表面波 (R) , 其中瑞利波衰減速度最慢[1]。
按照最不利情況分析可知, 當單個炸藥庫爆炸時, 若爆炸能夠引起足夠的強度, 將會導致振動破壞的現象。如:滑坡、建構筑物破壞等現象。目前, 許多國家采用質點振動速度作為地震強度的指標, 目前, 我國《爆破安全規程》推薦采用的質點振動速度公式為薩道夫斯基公式:
式中:V為質點振動峰值速度;Q為炸藥量;R為觀測點到爆源距離;K、α為與地形、地質條件有關系數。
公式 (1) 很好的解決了對地面振動速度預測的問題, 在爆破振動預測中得到了廣泛的應用。大量觀測數據證明, 地形條件對爆破振動的傳播和衰減產生較大的影響。例如:高邊坡底部爆破, 爆破振動速度隨著距離地面高差的增大而呈放大趨勢。但是, 當觀測點低于地面爆源點時, 振動速度隨著深度的增加呈現減弱的趨勢。一般可認為:深度3m處, 徑向振動速度衰減50%, 垂向振動速度衰減10%, 其他各種深度可遵循指數衰減規律計算。因此, 徑向振動速度衰減擬合為:
式中:V徑為深度Δh質點振動峰值速度;V爆源為地面質點振動峰值速度;Δh為爆源點深度與觀測點深度差值。
同理, 可得垂向振動速度衰減公式為:
式中:V垂為深度Δh質點振動峰值速度;V爆源為地面質點振動峰值速度;Δh為爆源點深度與觀測點深度差值
2 分析計算過程
該民爆倉庫區內擬建4座危險性庫房, 單庫計算藥量較大的庫房為1號庫和2號庫, 計算藥量分別為15t和5t, 因此, 本文僅分析1號庫和2號庫爆炸對地下供水設施的影響。
分析1號庫爆炸后對供水設施的影響, 計算藥量Q=15000kg, R=72.5m (平面實際距離約為74.6m) , 選取K=250, α=1.3, 根據公式 (1) , 計算該點振動速度V=61.53cm/s。1號庫與地下供水設施的相對高差Δh=98.2m, 根據公式 (2) 和 (3) , 計算得V徑=8.57×10-9cm/s, V垂=1.91cm/s。
分析2號庫爆炸后對供水設施的影響, 計算藥量Q=5000kg, R=44.5m (平面實際距離約為46.6m) , 選取K=250, α=1.3, 根據公式 (1) , 計算該點振動速度V=72.1cm/s, 2號庫與地下供水設施的相對高差Δh=95.5m, 根據公式 (2) 和 (3) , 計算得V徑=1.87×10-8cm/s, V垂=2.46cm/s。
3 分析結論
根據《爆破安全規程》規定:水工隧道、交通隧道、礦山巷道等爆破振動采用被保護對象所在位置的質點峰值振動速度。對于水工隧道安全允許質點振動速度為8~10cm/s[2]。
通過上述分析可知, 1號庫和2號庫爆炸時, 在供水設施處產生的振動速度均小于《爆破安全規程》規定的質點振動速度8cm/s, 因此, 在該處建設民爆物品倉庫區不會對該地下供水設施產生安全隱患。
4 降低安全風險措施
為降低可能出現事故時的振動速度, 一方面, 可通過設置減振溝降低爆破振動的強度。另一方面, 可適當增加庫房面積, 進而增加裝藥的分散性, 有效降低K、α的大小, 最終降低爆破振動的強度。
摘要：本文針對某民爆物品倉庫區整體遷建工程擬選廠址, 因地下埋設某供水設施, 通過分析計算, 確保民爆物品倉庫爆炸產生的爆破振動不會對該地下供水設施產生影響。
關鍵詞：民爆,供水設施,爆炸,振動
參考文獻
[1] 爆炸及其作用 (下冊, 爆炸對目標的作用和穿甲作用) [M].北京:國防工業出版社, 1979.
[2] 爆破安全規程[M].北京:國家質量監督檢驗檢疫總局, 2004.
[3] 民用爆破器材工程設計規范[M].北京:中國計劃出版社, 2007.
[4] 爆破材料與起爆技術[M].北京:國防工業出版社, 2008:88-96.
[5] 爆炸力學[M].北京:國防工業出版社, 2005:67-78.