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临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响

孙中博 赵毅鑫 王海亮 任建东

孙中博, 赵毅鑫, 王海亮, 任建东. 临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(1): 83-92. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.008
引用本文: 孙中博, 赵毅鑫, 王海亮, 任建东. 临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(1): 83-92. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.008
Sun Zhongbo, Zhao Yixin, Wang Hailiang, Ren Jiandong. Research on the influence of blasting vibration on high-rise building near subway station[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(1): 83-92. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.008
Citation: Sun Zhongbo, Zhao Yixin, Wang Hailiang, Ren Jiandong. Research on the influence of blasting vibration on high-rise building near subway station[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(1): 83-92. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.008

临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.008
基金项目: 

国家自然科学基金 51874312

山东省重大科技创新工程 2019SDZY01

详细信息
    通讯作者:

    赵毅鑫(1977—),男,河南洛阳人,博士,教授,博士生导师,主要从事岩石力学与采矿工程等方面的研究工作。Tel:010-62331189,E-mail:zhaoyx@cumtb.edu.cn

  • 中图分类号: TU45

Research on the influence of blasting vibration on high-rise building near subway station

  • 摘要: 明晰建(构)筑物的爆破振动响应规律在工程和经济上具有重要意义。针对某地铁车站A出入口爆破施工,运用HHT方法分析某小区2号楼振动信号的衰减特征。研究结果表明:沿高程增加方向,三矢量振速峰值先急剧衰减,后在中间楼层呈波浪形变化并在顶层放大,振速变化分为衰减区(0~26. 15 m]、波动区(26.15~71.75 m]和放大区(71.75~94.55 m]。随高程增加,Hilbert谱的形态由三峰值逐渐转变为单峰值结构,能量幅值降低;优势频带由75~125 Hz衰减为10~40 Hz,主频向低频过渡,振速放大区楼层振动频率较低且易引发共振。根据地面测点拟合顶层能量谱的构成,验证了顶层放大效应的实质,是对爆破地震波中与建筑物固有频率接近的能量进行选择放大。
  • 图  1  地铁车站A出入口与2号楼平面图

    Figure  1.  Plane view of subway station entrance A and building NO.2

    图  2  炮孔布置

    Figure  2.  Layout of blasting holes

    图  3  爆破振动监测系统(单位:m)

    Figure  3.  Monitoring system for blasting vibration(unit: m)

    图  4  合振速峰值随高程的变化规律

    Figure  4.  The variation law of resultant peak velocity with elevation

    图  5  测点振动波形及FFT频谱

    Figure  5.  Vibration waveform and FFT spectrum

    图  6  测点三矢量振速峰值

    Figure  6.  Peak vibration velocity of three vector

    图  7  合振速波形

    Figure  7.  Resultant vibration velocity waveforms

    图  8  垂直方向爆破振动Hilbert谱

    Figure  8.  Hilbert spectrum of blasting vibration in vertical direction

    图  9  垂直方向爆破振动波形、FFT频谱及Hilbert谱

    Figure  9.  Blasting vibration waveform, FFT spectrum and Hilbert spectrum

    图  10  垂直方向振动功率谱(地面)

    Figure  10.  Vertical vibration power spectrum(surface)

    图  11  拟合功率谱与实测功率谱对比(H=94.55 m)

    Figure  11.  Comparison of fitted power spectrum and measured power spectrum(H=94.55 m)

    图  12  能量频率特性分布

    Figure  12.  Distribution of energy frequency characteristics

    表  1  爆破参数

    Table  1.   Blasting para meters

    台阶 炮孔类型 孔深/m 炮孔个数 单孔药量/kg 总药量/kg
    上台阶 掏槽孔 0.6 8 0.3 2.4
    辅助孔 0.6 39 0.3 11.7
    周边孔 0.6 24 0.1 2.4
    合计 71 16.5
    下台阶 辅助孔 1.1 16 0.4 6.4
    周边孔 1.1 14 0.4 5.6
    合计 30 12.0
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    表  2  三矢量振速峰值统计表

    Table  2.   Data for peak vibration velocity of three vector

    楼层 H/m vmax/(cm·s-1) ξ
    vr vt vc vc/vr vc/vt
    -2 -7.16 0.449 0.309 0.399 0.889 1.291
    -1 -3.58 0.250 0.285 0.310 1.240 1.088
    0 0 0.136 0.300 0.477 3.507 1.590
    1 3.10 0.079 0.076 0.449 5.684 5.908
    2 6.20 0.089 0.083 0.212 2.382 2.554
    6 17.60 0.061 0.034 0.033 0.541 0.971
    9 26.15 0.070 0.070 0.007 0.100 0.100
    12 34.70 0.044 0.033 0.067 1.523 2.030
    15 43.25 0.035 0.041 0.076 2.171 1.854
    18 51.80 0.063 0.055 0.126 2.000 2.291
    25 71.75 0.029 0.032 0.055 1.897 1.719
    33 94.55 0.047 0.044 0.149 3.170 3.386
    下载: 导出CSV
  • [1] 贾海鹏, 刘殿书, 陈斌, 等. 相邻隧道爆破振速分布规律研究[J]. 矿业科学学报, 2019, 4(6): 506-514. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/article/id/252

    Jia Haipeng, Liu Dianshu, Chen Bin, et al. Study on the vibration velocity distribution law of adjacent tunnel blasting[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2019, 4(6): 506-514. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/article/id/252
    [2] 孙鹏昌, 卢文波, 雷振, 等. 单薄山体岩质高边坡爆破振动响应分析及安全控制[J]. 岩土工程学报, 2021, 43(5): 877-885. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC202105014.htm

    Sun Pengchang, Lu Wenbo, Lei Zhen, et al. Blasting vibration response and control of high rock slopes of thin mountain[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2021, 43(5): 877-885. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC202105014.htm
    [3] Xia X, Li H B, Niu J T, et al. Experimental study on amplitude change of blast vibrations through steps and ditches[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2014, 71: 77-82. doi: 10.1016/j.ijrmms.2014.03.016
    [4] 单仁亮, 宋永威, 白瑶, 等. 基于小波包变换的爆破信号能量衰减特征研究[J]. 矿业科学学报, 2018, 3(2): 119-128. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/article/id/129

    Shan Renliang, Song Yongwei, Bai Yao, et al. Research on the energy attenuation characteristics of blasting vibration signals based on wavelet packet transformation[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2018, 3(2): 119-128. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/article/id/129
    [5] 余敏, 林从谋, 常方强, 等. 岩质深基坑爆破振动放大效应测试研究[J]. 爆破, 2017, 34(4): 27-32, 65. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BOPO201704006.htm

    Yu Min, Lin Congmou, Chang Fangqiang, et al. Research on amplification effect of blasting vibration in rock deep foundation pit[J]. Blasting, 2017, 34(4): 27-32, 65. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BOPO201704006.htm
    [6] 王林台, 高文学, 张发财, 等. 爆破地震作用下建筑物振动响应研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(S1): 121-134. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIGO2018S1020.htm

    Wang Lintai, Gao Wenxue, Zhang Facai, et al. Research on blasting vibration response of high-rise building based on model simplification[J]. Acta Armamentarii, 2018, 39(S1): 121-134. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIGO2018S1020.htm
    [7] 张玉琦, 蒋楠, 周传波, 等. 地铁基坑爆破振动作用邻近高层框架建筑物结构动力响应[J]. 煤炭学报, 2019, 44(S1): 118-125.

    Zhang Yuqi, Jiang Nan, Zhou Chuanbo, et al. Dynamic response of building structures with high-rise frames caused by blasting vibration at adjacent subway foundation pit[J]. Journal of China Coal Society, 2019, 44(S1): 118-125.
    [8] 陈永麟, 马建军, 李玉能, 等. 框架结构楼房爆破震动响应的数值模拟[J]. 爆破, 2018, 35(1): 154-160. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BOPO201801027.htm

    Chen Yonglin, Ma Jianjun, Li Yuneng, et al. Numerical simulation of blasting vibration response of structure building framework[J]. Blasting, 2018, 35(1): 154-160. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BOPO201801027.htm
    [9] 蔺新丽. 爆破震动作用下建筑结构动力响应研究及灾害控制[D]. 青岛: 山东科技大学, 2010.
    [10] 张忆, 杨文东, 彭振, 等. 地铁隧道爆破开挖对高层框架结构的动态响应[J]. 爆破, 2018, 35(1): 147-153. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BOPO201801026.htm

    Zhang Yi, Yang Wendong, Peng Zhen, et al. Caused dyna micresponse of high rise frame structure by blasting excavation of subway tunnel[J]. Blasting, 2018, 35(1): 147-153. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BOPO201801026.htm
    [11] Ibrahim Y E, Nabil M. Assessment of structural response of an existing structure under blast load using finite element analysis[J]. Alexandria Engineering Journal, 2019, 58(4): 1327-1338.
    [12] 中国爆破行业协会. 爆破振动监测技术规范: T/CSEB 0008-2019[S]. 北京: 中国兵器工业标准化研究所, 2019.
    [13] 国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 爆破安全规程: GB 6722-2014[S]. 北京: 中国标准出版社, 2015.
    [14] 纪伟杰. 隧道爆破开挖引起临近建筑物振动效应研究[D]. 青岛: 青岛理工大学, 2016.
    [15] 高同伟. 建筑结构对隧道爆破的振动响应特性[D]. 青岛: 山东科技大学, 2011.
    [16] 管晓明. 隧道爆破作用下砌体结构动力反应及控制研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2015.
    [17] 何如. 下穿隧道爆破作用下建筑结构的动力响应特征研究[D]. 武汉: 中国地质大学, 2018.
    [18] 李胜林, 梁书锋, 李晨, 等. 露天矿山深孔台阶爆破技术的现状与发展趋势[J]. 矿业科学学报, 2021, 6(5): 598-605. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.05.009

    Li Shenglin, Liang Shufeng, Li Chen, et al. Current status and development trend of deep hole bench blasting technology in open-pit mines[J]. Journal of ining Science and Technology, 2021, 6(5): 598-605. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.05.009
    [19] 吴钦鑫. 基于矿山法施工的相邻海底隧道爆破振动规律研究[D]. 青岛: 山东科技大学, 2019.
    [20] 张义平, 李夕兵. Hilbert-Huang变换在爆破震动信号分析中的应用[J]. 中南大学学报: 自然科学版, 2005, 36(5): 882-887. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNGD200505032.htm

    Zhang Yiping, Li Xibing. Application of Hilbert-Huang transform in blasting vibration signal analysis[J]. Journal of Central South University of Technology: Natural Science, 2005, 36(5): 882-887. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNGD200505032.htm
    [21] 白宇辉. 下穿隧道爆破引起地面建筑结构振动响应及减震爆破微差时间优化研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2020.
    [22] 邹玉君, 严鹏, 刘琳, 等. 白鹤滩水电站坝肩边坡爆破振动对周边民房影响评价及控制[J]. 振动与冲击, 2018, 37(1): 248-258. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201801038.htm

    Zou Yujun, Yan Peng, Liu Lin, et al. Assessment and control of the blasting vibration effect on local residences during the excavation of abutment slope in the Baihetan project[J]. Journal of Vibration and Shock, 2018, 37(1): 248-258. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201801038.htm
    [23] 许弘柱. 在冲击载荷作用下的梁板结构动态屈曲研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2001.
    [24] New mark N M, Hall W J. Earthquake spectra and design[M]. Berkeley, CA: Earthquake Engineering Research Institute, USA, 1982.
    [25] 李洪涛. 基于能量原理的爆破地震效应研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2007.
    [26] 胡少伟, 苗同臣. 结构振动理论及其应用[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2005.
    [27] 李洪涛, 舒大强, 卢文波, 等. 建筑物对爆破振动中不同频率能量成分的响应特征[J]. 振动与冲击, 2010, 29(2): 154-158, 227. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201002037.htm

    Li Hongtao, Shu Daqiang, Lu Wenbo, et al. Response characteristics of a structure to different frequency components in blasting vibration energy[J]. Journal of Vibration and Shock, 2010, 29(2): 154-158, 227. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201002037.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-21
  • 修回日期:  2022-09-01
  • 刊出日期:  2023-02-28

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