城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的影響及安全評價體系構(gòu)建研究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進程的加速，城市土地資源愈發(fā)緊張，向地下空間拓展成為城市發(fā)展的必然趨勢。巖質(zhì)深基坑工程在城市建設(shè)中廣泛涌現(xiàn)，如高層建筑的基礎(chǔ)施工、地下軌道交通的車站建設(shè)以及大型地下商業(yè)綜合體的開發(fā)等，都離不開巖質(zhì)深基坑的開挖。爆破作為一種高效的巖石破碎方法，在巖質(zhì)深基坑施工中具有不可替代的作用，它能夠快速破碎堅硬巖石，大大提高施工效率，縮短工期。然而，在城市環(huán)境中，巖質(zhì)深基坑爆破往往緊鄰既有建筑物，爆破施工所產(chǎn)生的振動、飛石、沖擊波等有害效應(yīng)，不可避免地會對鄰近建筑的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。爆破振動是爆破施工中最主要的有害效應(yīng)之一。炸藥爆炸時，瞬間釋放出巨大的能量，其中一部分能量以地震波的形式向周圍傳播，引起地面振動。當(dāng)這種振動傳遞到鄰近建筑物時，如果振動強度超過了建筑物的承受能力，就可能導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、變形甚至坍塌等嚴(yán)重后果。例如，在某城市的地鐵車站基坑爆破施工中，由于對爆破振動控制不當(dāng)，導(dǎo)致附近一棟居民樓出現(xiàn)了大量墻體裂縫，居民的生命財產(chǎn)安全受到了極大威脅，引發(fā)了社會關(guān)注和居民的恐慌情緒。爆破飛石也是一個不容忽視的問題。在爆破過程中，巖石碎塊可能會因為爆炸能量的作用而飛散到較遠的距離，如果飛石擊中鄰近建筑物，可能會損壞建筑物的門窗、屋面等結(jié)構(gòu)，甚至造成人員傷亡。此外，爆破沖擊波同樣會對鄰近建筑物產(chǎn)生影響，它可能會使建筑物的門窗玻璃破碎，對建筑物內(nèi)部的設(shè)施和人員造成傷害。研究城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的影響及安全評價具有極其重要的意義。從保障人民生命財產(chǎn)安全的角度來看，準(zhǔn)確評估爆破施工對鄰近建筑的安全影響，能夠為采取有效的安全防護措施提供科學(xué)依據(jù)，從而避免建筑物損壞和人員傷亡事故的發(fā)生，讓居民能夠安心生活。從工程建設(shè)順利進行的角度出發(fā)，合理的安全評價和有效的防護措施可以減少因爆破施工對鄰近建筑造成影響而引發(fā)的糾紛和延誤，確保巖質(zhì)深基坑工程能夠按時、高質(zhì)量地完成，推動城市建設(shè)的有序發(fā)展。從城市可持續(xù)發(fā)展的層面而言，科學(xué)的爆破安全管理有助于保護城市既有建筑，維護城市的整體形象和功能，促進城市的可持續(xù)發(fā)展。因此，開展城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑影響及安全評價研究迫在眉睫，對于城市建設(shè)和發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，隧道爆破震動的研究起步較早。早在20世紀(jì)中葉，隨著隧道工程建設(shè)的不斷增多，爆破震動對周邊環(huán)境的影響就開始受到關(guān)注。一些發(fā)達國家如美國、日本、德國等，憑借其先進的科技水平和豐富的工程經(jīng)驗，在該領(lǐng)域開展了大量的理論研究和工程實踐。美國學(xué)者率先運用波動理論對爆破震動的傳播機理進行了深入研究，建立了早期的爆破震動傳播模型，為后續(xù)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。日本則側(cè)重于從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，通過大量的現(xiàn)場監(jiān)測和試驗，積累了豐富的爆破震動數(shù)據(jù)，并制定了一系列嚴(yán)格的爆破震動控制標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保隧道爆破施工的安全進行。德國在爆破震動監(jiān)測技術(shù)方面取得了顯著進展，研發(fā)出了高精度的監(jiān)測儀器和先進的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地監(jiān)測爆破震動的各項參數(shù)。隨著時間的推移，國外的研究逐漸從單一的理論研究向多學(xué)科交叉、綜合研究方向發(fā)展。例如，將巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的知識與爆破震動研究相結(jié)合，深入探討爆破震動對不同類型建筑物的影響機制和破壞模式。同時，數(shù)值模擬技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，通過建立精確的數(shù)值模型，對爆破震動的傳播過程和對建筑物的影響進行模擬分析，為工程設(shè)計和施工提供了有力的技術(shù)支持。在國內(nèi)，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模開展，巖質(zhì)深基坑爆破工程日益增多，對爆破有害效應(yīng)的研究也取得了豐碩的成果。眾多學(xué)者和工程技術(shù)人員針對爆破振動、飛石、沖擊波等有害效應(yīng)展開了深入研究。在爆破振動方面，通過大量的現(xiàn)場監(jiān)測和理論分析，研究了爆破振動的傳播規(guī)律、影響因素以及對建筑物的破壞機理。一些研究成果表明，爆破振動的強度與炸藥量、爆心距、地質(zhì)條件等因素密切相關(guān)，通過合理控制這些因素，可以有效降低爆破振動對鄰近建筑物的影響。在爆破飛石的研究中，分析了飛石的產(chǎn)生原因、飛散規(guī)律以及影響飛石距離的因素，并提出了一系列控制飛石的措施，如優(yōu)化爆破參數(shù)、加強防護措施等。對于爆破沖擊波，研究了其傳播特性和對建筑物的破壞作用，以及如何通過合理的爆破設(shè)計和防護手段來減少沖擊波的危害。在安全評價方面，國內(nèi)學(xué)者運用多種方法構(gòu)建爆破安全評價體系。層次分析法（AHP）被廣泛應(yīng)用，通過將影響爆破安全的各個因素層次化，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系形成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，從而對爆破工程的安全性進行綜合評價。模糊綜合評價法也常被用于爆破安全評價，該方法能夠處理評價過程中的模糊性和不確定性問題，通過建立模糊關(guān)系矩陣和確定評價等級，對爆破安全狀況做出客觀的評價。此外，還有一些學(xué)者將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論等方法引入爆破安全評價領(lǐng)域，取得了一定的研究成果。然而，目前國內(nèi)外對于城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑影響及安全評價的研究仍存在一些不足之處。在爆破有害效應(yīng)的研究中，雖然對各個有害效應(yīng)的單項研究較為深入，但對于多種有害效應(yīng)的耦合作用研究相對較少，而在實際工程中，爆破振動、飛石、沖擊波等有害效應(yīng)往往同時存在并相互影響，其耦合作用對鄰近建筑的安全威脅可能更大。在安全評價方面，現(xiàn)有的評價方法大多側(cè)重于對爆破施工過程本身的安全評價，對于爆破對鄰近建筑的安全性影響評價還不夠全面和深入，缺乏能夠綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)特性、周邊環(huán)境條件以及爆破施工參數(shù)等多因素的系統(tǒng)評價方法。此外，在評價指標(biāo)的選取和權(quán)重確定上，還存在一定的主觀性和局限性，需要進一步探索更加科學(xué)、客觀的方法。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究聚焦于城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的影響及安全評價，具體研究內(nèi)容如下：爆破有害效應(yīng)傳播規(guī)律及對鄰近建筑的影響機制研究：深入分析爆破振動、飛石、沖擊波等有害效應(yīng)的產(chǎn)生機理，運用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測等手段，研究其在不同地質(zhì)條件和復(fù)雜環(huán)境下的傳播規(guī)律。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)動力學(xué)原理，探究爆破有害效應(yīng)對不同類型、不同結(jié)構(gòu)鄰近建筑的作用機制，分析可能導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)損壞的因素和破壞模式。爆破安全評價指標(biāo)體系與方法研究：基于對爆破有害效應(yīng)和鄰近建筑安全影響的研究，遵循科學(xué)性、全面性、可操作性等原則，選取合適的評價指標(biāo)，構(gòu)建系統(tǒng)、完善的城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑安全評價指標(biāo)體系。綜合運用層次分析法、模糊綜合評價法、灰色關(guān)聯(lián)分析法等多種方法，確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，建立科學(xué)合理的安全評價模型，實現(xiàn)對爆破施工對鄰近建筑安全性影響的定量評價。爆破施工對鄰近建筑的安全影響評估：以實際城市巖質(zhì)深基坑爆破工程為案例，收集工程地質(zhì)、爆破設(shè)計、鄰近建筑結(jié)構(gòu)等相關(guān)資料，運用建立的安全評價指標(biāo)體系和評價模型，對爆破施工可能對鄰近建筑造成的安全影響進行全面、深入的評估。分析評估結(jié)果，明確爆破施工對鄰近建筑的主要安全威脅和潛在風(fēng)險點。爆破安全控制措施與防護技術(shù)研究：根據(jù)爆破有害效應(yīng)的傳播規(guī)律、對鄰近建筑的影響機制以及安全評估結(jié)果，針對性地提出有效的爆破安全控制措施和防護技術(shù)。包括優(yōu)化爆破參數(shù)設(shè)計，如合理確定炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)、起爆順序等，以降低爆破有害效應(yīng)的強度；采用先進的爆破技術(shù)，如預(yù)裂爆破、光面爆破、微差爆破等，減少爆破對周邊環(huán)境的影響；設(shè)置有效的防護設(shè)施，如減震溝、防護排架、遮擋網(wǎng)等，阻擋爆破飛石和沖擊波，保護鄰近建筑的安全。1.3.2研究方法為實現(xiàn)研究目標(biāo)，本研究擬采用以下多種研究方法：文獻研究法：廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報告、工程案例、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等，全面了解城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑影響及安全評價的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，總結(jié)已有研究成果和實踐經(jīng)驗，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。理論分析法：運用爆炸力學(xué)、巖石力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基本理論，深入分析爆破有害效應(yīng)的產(chǎn)生機理、傳播規(guī)律以及對鄰近建筑的作用機制。建立相應(yīng)的理論模型，對爆破振動、飛石、沖擊波等有害效應(yīng)進行定量計算和分析，為爆破安全評價和控制措施的制定提供理論依據(jù)。數(shù)值模擬法：利用專業(yè)的數(shù)值模擬軟件，如ANSYS/LS-DYNA、FLAC3D等，建立城市巖質(zhì)深基坑爆破與鄰近建筑的數(shù)值模型。通過模擬不同爆破參數(shù)和施工條件下爆破有害效應(yīng)的傳播過程以及對鄰近建筑的影響，直觀地展示爆破有害效應(yīng)的分布特征和變化規(guī)律，預(yù)測爆破施工可能對鄰近建筑造成的安全影響，為爆破方案的優(yōu)化設(shè)計和安全評價提供參考?，F(xiàn)場監(jiān)測法：選擇典型的城市巖質(zhì)深基坑爆破工程進行現(xiàn)場監(jiān)測，在爆破區(qū)域和鄰近建筑上布置相應(yīng)的監(jiān)測儀器，如振動監(jiān)測儀、全站儀、裂縫觀測儀等，實時監(jiān)測爆破施工過程中爆破振動、建筑物變形、裂縫開展等參數(shù)的變化情況。通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，驗證理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，為研究爆破有害效應(yīng)的傳播規(guī)律和對鄰近建筑的影響提供實際數(shù)據(jù)支持。案例分析法：收集多個城市巖質(zhì)深基坑爆破工程的實際案例，對其爆破設(shè)計、施工過程、安全防護措施以及對鄰近建筑的影響等方面進行詳細分析和總結(jié)。通過案例分析，深入了解實際工程中存在的問題和成功經(jīng)驗，為爆破安全評價指標(biāo)體系的構(gòu)建和安全控制措施的制定提供實踐依據(jù)。專家咨詢法：邀請爆破工程、結(jié)構(gòu)工程、巖土工程等領(lǐng)域的專家，針對研究過程中遇到的關(guān)鍵問題和難點進行咨詢和研討。充分聽取專家的意見和建議，對研究成果進行評估和完善，確保研究的科學(xué)性和可靠性。二、城市巖質(zhì)深基坑爆破與鄰近建筑相互作用原理2.1爆破作用基本原理爆破是利用炸藥在極短時間內(nèi)釋放出巨大能量，對周圍介質(zhì)產(chǎn)生強烈沖擊和破壞作用的過程。其作用原理可分為內(nèi)部作用和外部作用，深刻理解這些原理對于掌握爆破施工對鄰近建筑的影響至關(guān)重要。當(dāng)藥包在無限介質(zhì)（如巖石）中爆炸時，便產(chǎn)生了爆破的內(nèi)部作用。炸藥爆炸瞬間，爆轟氣體以極高的壓力和溫度急劇沖擊藥包周圍的巖體，激發(fā)出強烈的沖擊波。在藥包附近的區(qū)域，沖擊波強度遠遠超過巖石的動態(tài)抗壓強度。對于堅硬巖石，在這種強大的沖擊載荷作用下，巖石會被粉碎，形成壓縮（粉碎）區(qū)，該區(qū)域半徑通常較小，一般僅為藥包半徑的2-5倍。對于可壓縮性較大的軟巖，會被壓縮形成空洞。沖擊波通過壓縮區(qū)后，繼續(xù)向外傳播并衰變成一種弱的壓縮應(yīng)力波。此時，應(yīng)力波強度雖低于巖石的動態(tài)抗壓強度，無法直接壓碎巖石，但會使壓縮區(qū)外層的巖石受到強烈的徑向壓縮，巖石質(zhì)點產(chǎn)生徑向位移，導(dǎo)致外層巖體徑向擴張，進而產(chǎn)生切向拉伸應(yīng)變。當(dāng)切向拉伸應(yīng)變超過巖石的動態(tài)抗拉應(yīng)變值時，外層巖體就會產(chǎn)生徑向裂隙。與此同時，爆轟氣體開始膨脹并擠入這些徑向裂隙中，促使裂隙進一步擴展，在裂隙尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中，使徑向裂隙向前延伸。在壓縮應(yīng)力波通過破裂區(qū)時，巖體受到強烈壓縮，儲存了部分彈性變形能。應(yīng)力波過后，巖體內(nèi)應(yīng)力釋放，產(chǎn)生與壓縮應(yīng)力波作用方向相反的向心拉伸應(yīng)力，巖石質(zhì)點產(chǎn)生反向的徑向位移。當(dāng)徑向拉伸應(yīng)力超過巖石的動態(tài)抗拉強度時，巖體中便會出現(xiàn)環(huán)向裂隙。徑向裂隙與環(huán)向裂隙相互交錯，將該區(qū)域巖體切割成塊，形成破裂區(qū)，破裂區(qū)半徑一般為藥包半徑的70-120倍。破裂區(qū)以外的巖體，由于應(yīng)力波引起的應(yīng)力場和爆轟氣體壓力形成的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力場均不足以使巖石破壞，只能引起巖石質(zhì)點作彈性振動，此區(qū)域即為震動區(qū)。當(dāng)藥包在靠近自由面（如地面、基坑臨空面等）的巖體中爆炸時，就產(chǎn)生了爆破的外部作用。除了內(nèi)部作用所產(chǎn)生的壓縮區(qū)、破裂區(qū)和震動區(qū)外，爆破外部作用還會在自由面方向形成一個新的破壞區(qū)域。在這個區(qū)域內(nèi)，由于自由面的存在，應(yīng)力波在傳播到自由面時會發(fā)生反射，反射波與入射波相互疊加，使得自由面附近的巖石受到更強烈的拉伸和剪切作用，從而加劇了巖石的破碎和移動。在城市巖質(zhì)深基坑爆破中，基坑的臨空面就相當(dāng)于自由面，炸藥爆炸后，不僅會在基坑內(nèi)部的巖石中產(chǎn)生內(nèi)部作用，還會在靠近基坑臨空面的巖石以及鄰近建筑所在區(qū)域產(chǎn)生外部作用，對鄰近建筑產(chǎn)生影響。巖石的破碎機理是爆破作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。巖石的破碎主要是由于炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和應(yīng)力波的作用。沖擊波在巖石中傳播時，會使巖石瞬間承受極高的壓力，導(dǎo)致巖石內(nèi)部產(chǎn)生大量的微裂紋。隨著沖擊波的衰減，應(yīng)力波繼續(xù)作用于巖石，這些微裂紋在應(yīng)力波的反復(fù)作用下不斷擴展、連接，最終使巖石破碎。巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，如巖石的硬度、強度、彈性模量、泊松比等，對巖石的破碎效果有著重要影響。硬度高、強度大的巖石，破碎難度相對較大，需要更大的爆破能量；而彈性模量和泊松比則影響著巖石在應(yīng)力波作用下的變形和破壞方式。此外，巖石的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面也會顯著影響巖石的破碎。節(jié)理、裂隙的存在使得巖石的完整性遭到破壞，應(yīng)力波在傳播過程中會在這些結(jié)構(gòu)面處發(fā)生反射、折射和繞射，導(dǎo)致巖石更容易沿著結(jié)構(gòu)面破碎，破碎塊度也會受到結(jié)構(gòu)面間距、方向等因素的影響。2.2爆破振動波傳播特性爆破振動波作為爆破有害效應(yīng)中影響最為廣泛和復(fù)雜的因素之一，其傳播特性的研究對于準(zhǔn)確評估爆破對鄰近建筑的影響至關(guān)重要。爆破振動波的傳播是一個復(fù)雜的物理過程，涉及到爆炸能量的釋放、巖體的力學(xué)響應(yīng)以及波在不同介質(zhì)中的傳播與衰減。2.2.1振動波傳播規(guī)律爆破振動波的傳播起始于炸藥爆炸瞬間。當(dāng)炸藥爆炸時，巨大的能量瞬間釋放，在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生高溫、高壓的爆轟氣體，這些氣體以極高的速度沖擊周圍的巖體，從而激發(fā)出強烈的沖擊波。沖擊波在巖體內(nèi)迅速傳播，其傳播速度極快，通常遠遠超過后續(xù)的應(yīng)力波傳播速度。在傳播過程中，沖擊波的能量迅速衰減，隨著傳播距離的增加，其強度逐漸降低，當(dāng)衰減到一定程度后，沖擊波就會轉(zhuǎn)化為應(yīng)力波。應(yīng)力波是爆破振動波的主要組成部分，它繼續(xù)在巖體中傳播，引起巖體質(zhì)點的振動，并將振動能量傳遞到更遠的區(qū)域。爆破振動波在傳播過程中呈現(xiàn)出復(fù)雜的波系特征，主要包含體波和面波。體波又可分為縱波（P波）和橫波（S波）。縱波是由介質(zhì)質(zhì)點的疏密變化產(chǎn)生的，其傳播方向與質(zhì)點振動方向一致，傳播速度最快。橫波則是由介質(zhì)質(zhì)點的剪切變形產(chǎn)生的，質(zhì)點振動方向與傳播方向垂直，傳播速度相對較慢。面波是體波在傳播到地面或不同介質(zhì)分界面時，經(jīng)過反射、折射等復(fù)雜過程而形成的，主要沿地面或分界面?zhèn)鞑?。面波中的瑞利波，由于其頻率低、衰減慢、攜帶的能量較多，是造成地表震動和建筑物破壞的主要因素。在傳播過程中，不同類型的波相互干涉、疊加，使得爆破振動波的傳播特性更加復(fù)雜。2.2.2傳播速度爆破振動波的傳播速度受到多種因素的綜合影響。其中，傳播介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)起著關(guān)鍵作用。一般來說，在堅硬、致密的巖石中，爆破振動波的傳播速度相對較快。例如，在花崗巖等硬質(zhì)巖石中，縱波的傳播速度可達到5000-6000m/s，橫波的傳播速度也能達到3000-4000m/s。這是因為硬質(zhì)巖石具有較高的彈性模量和密度，能夠更快速地傳遞振動能量。而在軟巖或土體中，由于其彈性模量較低、孔隙率較大，振動波傳播時能量損耗較大，傳播速度則相對較慢。如在黏土等軟質(zhì)介質(zhì)中，縱波速度可能只有1000-2000m/s，橫波速度則更低。此外，巖石的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面也會對振動波傳播速度產(chǎn)生影響。當(dāng)振動波遇到節(jié)理、裂隙時，會發(fā)生反射、折射和繞射現(xiàn)象，導(dǎo)致傳播路徑變得復(fù)雜，傳播速度也會發(fā)生變化。一般情況下，節(jié)理、裂隙發(fā)育的巖體中，振動波傳播速度會有所降低。2.2.3衰減規(guī)律及其影響因素爆破振動波在傳播過程中，其振幅和能量會逐漸減小，呈現(xiàn)出衰減的趨勢。這種衰減規(guī)律通常用衰減公式來描述，其中應(yīng)用最為廣泛的是薩道夫斯基公式：V=K\left(\frac{\sqrt[3]{Q}}{R}\right)^{\alpha}，式中V為爆破地震對建筑物或構(gòu)筑物產(chǎn)生的質(zhì)點垂直振動速度（cm/s）；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破時取總裝藥量，延期爆破時取最大一段裝藥量（kg）；R為從爆破地點藥量分布的幾何中心至觀測點或被保護對象的水平距離（m）；K和\alpha為與地形、地質(zhì)、爆破方式有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。影響爆破振動波衰減的因素眾多，炸藥量和爆心距是兩個重要的因素。炸藥量越大，爆炸釋放的總能量就越多，產(chǎn)生的爆破振動波初始能量也就越大，在傳播相同距離的情況下，其衰減后的振動強度相對較高。而爆心距越大，振動波在傳播過程中能量損耗的距離就越長，能量衰減也就越明顯，到達觀測點的振動強度就越低。地質(zhì)條件對爆破振動波衰減的影響也十分顯著。在不同的地質(zhì)條件下，巖體的物理力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征等存在差異，這些差異會導(dǎo)致振動波在傳播過程中的能量損耗不同。例如，在堅硬完整的巖體中，振動波傳播時能量損耗較小，衰減相對較慢；而在節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎的區(qū)域，振動波會在這些結(jié)構(gòu)面處發(fā)生多次反射、折射和繞射，導(dǎo)致能量大量損耗，衰減速度加快。地形地貌同樣會對爆破振動波的衰減產(chǎn)生影響。在起伏較大的地形中，振動波在傳播過程中會受到地形的阻擋、反射等作用，傳播路徑變得復(fù)雜，能量損耗增加，衰減加劇。如在山谷地形中，振動波可能會在山谷兩側(cè)的山坡之間多次反射，使得能量在局部區(qū)域聚集或分散，導(dǎo)致振動強度的分布不均勻。此外，爆破方式，如采用的爆破技術(shù)（預(yù)裂爆破、光面爆破、微差爆破等）、裝藥結(jié)構(gòu)（連續(xù)裝藥、間隔裝藥等）以及起爆順序等，也會對爆破振動波的衰減產(chǎn)生影響。合理的爆破方式可以有效控制爆破振動波的傳播和衰減，降低對鄰近建筑的影響。2.3鄰近建筑對爆破振動的響應(yīng)機制鄰近建筑在爆破振動作用下的響應(yīng)機制是一個復(fù)雜的動力學(xué)過程，涉及到建筑結(jié)構(gòu)自身的特性以及爆破振動波的傳播與作用。建筑結(jié)構(gòu)的自振特性是決定其對爆破振動響應(yīng)的關(guān)鍵因素之一，不同結(jié)構(gòu)類型的建筑在面對爆破振動時，會展現(xiàn)出不同的響應(yīng)特征和破壞模式。2.3.1建筑結(jié)構(gòu)自振特性建筑結(jié)構(gòu)的自振特性包括自振頻率和阻尼比，它們是結(jié)構(gòu)的固有屬性，對結(jié)構(gòu)在爆破振動作用下的響應(yīng)起著決定性作用。自振頻率是結(jié)構(gòu)在自由振動時的頻率，它反映了結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分布情況。對于質(zhì)量分布均勻、剛度較大的結(jié)構(gòu)，其自振頻率相對較高；而質(zhì)量較大、剛度較小的結(jié)構(gòu)，自振頻率則較低。阻尼比則是衡量結(jié)構(gòu)在振動過程中能量耗散能力的參數(shù)，它反映了結(jié)構(gòu)內(nèi)部以及結(jié)構(gòu)與周圍介質(zhì)之間的能量摩擦和吸收情況。阻尼比越大，結(jié)構(gòu)在振動過程中消耗的能量就越多，振動衰減就越快。自振頻率和阻尼比可以通過理論計算、實驗測試和數(shù)值模擬等方法來確定。在理論計算方面，對于一些簡單規(guī)則的結(jié)構(gòu)，如單自由度體系或多自由度體系的簡化模型，可以運用結(jié)構(gòu)動力學(xué)的基本原理進行計算。例如，對于單自由度體系，其自振頻率f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}，其中k為結(jié)構(gòu)的剛度，m為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。然而，對于實際的建筑結(jié)構(gòu)，由于其復(fù)雜性，理論計算往往存在一定的局限性。實驗測試是確定自振特性的重要方法之一，常用的測試方法有自由振動法、強迫振動法和環(huán)境振動法。自由振動法是通過對結(jié)構(gòu)施加一個初始擾動，使其產(chǎn)生自由振動，然后測量結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，從而計算出自振頻率和阻尼比。強迫振動法是利用外部激勵設(shè)備對結(jié)構(gòu)施加周期性的激勵力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強迫振動，通過改變激勵頻率，找到結(jié)構(gòu)的共振頻率，進而確定自振特性。環(huán)境振動法是利用結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境激勵下（如微風(fēng)、地面脈動等）的振動響應(yīng)來識別自振特性，這種方法無需額外的激勵設(shè)備，操作簡便，但對測試儀器的精度要求較高。數(shù)值模擬方法則是借助計算機軟件，如ANSYS、SAP2000等，建立結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，通過模擬計算來獲取自振特性。在數(shù)值模擬過程中，需要合理選擇單元類型、材料參數(shù)和邊界條件等，以確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.3.2不同結(jié)構(gòu)建筑對爆破振動的響應(yīng)不同結(jié)構(gòu)類型的建筑，如框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等，由于其結(jié)構(gòu)形式、材料特性和連接方式的差異，在爆破振動作用下的響應(yīng)也各不相同。框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱組成的空間骨架結(jié)構(gòu)，其特點是結(jié)構(gòu)布置靈活、空間整體性好。在爆破振動作用下，框架結(jié)構(gòu)的主要響應(yīng)表現(xiàn)為梁、柱的彎曲變形和節(jié)點的轉(zhuǎn)動。當(dāng)爆破振動頻率與框架結(jié)構(gòu)的某一階自振頻率接近時，會發(fā)生共振現(xiàn)象，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)急劇增大。此時，梁、柱可能會出現(xiàn)較大的應(yīng)力和應(yīng)變，甚至出現(xiàn)裂縫或破壞。在一些實際工程中，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)鄰近爆破施工區(qū)域時，由于共振的影響，框架梁的跨中出現(xiàn)了明顯的裂縫，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的安全性。此外，框架結(jié)構(gòu)的填充墻也會對其爆破振動響應(yīng)產(chǎn)生影響。填充墻與框架結(jié)構(gòu)之間的連接方式通常為柔性連接，在爆破振動作用下，填充墻可能會與框架結(jié)構(gòu)發(fā)生相對位移，導(dǎo)致填充墻開裂、脫落。這種填充墻的破壞不僅會影響建筑物的使用功能，還可能對人員安全造成威脅。磚混結(jié)構(gòu)是由磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱、圈梁組成的混合結(jié)構(gòu)，其特點是結(jié)構(gòu)整體性相對較差，抗震性能較弱。在爆破振動作用下，磚混結(jié)構(gòu)的主要響應(yīng)表現(xiàn)為墻體的開裂和倒塌。由于磚砌體的抗拉、抗剪強度較低，在爆破振動產(chǎn)生的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下，墻體容易出現(xiàn)裂縫。隨著振動的持續(xù)，裂縫會不斷擴展，最終導(dǎo)致墻體倒塌。特別是在墻角、門窗洞口等部位，由于應(yīng)力集中，更容易發(fā)生破壞。在某城市的巖質(zhì)深基坑爆破工程中，鄰近的一棟磚混結(jié)構(gòu)居民樓的墻體出現(xiàn)了大量裂縫，部分墻角倒塌，給居民的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重威脅。此外，磚混結(jié)構(gòu)的圈梁和構(gòu)造柱在一定程度上可以提高結(jié)構(gòu)的整體性和抗震能力，但如果其設(shè)置不合理或強度不足，也難以有效抵抗爆破振動的影響。鋼結(jié)構(gòu)是由鋼材制成的結(jié)構(gòu)，具有強度高、自重輕、延性好等優(yōu)點。在爆破振動作用下，鋼結(jié)構(gòu)的主要響應(yīng)表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)的整體振動和局部變形。由于鋼材的強度高、彈性模量較大，鋼結(jié)構(gòu)在爆破振動作用下一般不會出現(xiàn)明顯的裂縫或破壞。然而，當(dāng)爆破振動強度較大時，鋼結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)局部屈曲、節(jié)點破壞等現(xiàn)象。例如，在一些大型鋼結(jié)構(gòu)廠房鄰近爆破施工區(qū)域時，由于振動的作用，鋼梁的翼緣可能會發(fā)生局部屈曲，節(jié)點處的焊縫可能會出現(xiàn)開裂。此外，鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比相對較小，在振動過程中能量耗散較慢，振動持續(xù)時間較長，這也會對結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生一定的影響。三、城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的影響因素分析3.1爆破參數(shù)因素3.1.1裝藥量裝藥量是影響爆破振動強度的關(guān)鍵因素，與爆破振動強度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。在城市巖質(zhì)深基坑爆破中，炸藥爆炸瞬間釋放出巨大能量，其中大部分能量以地震波的形式向周圍傳播，引起地面振動。裝藥量越大，爆炸釋放的總能量就越多，產(chǎn)生的地震波能量也就越大，從而導(dǎo)致爆破振動強度越高。根據(jù)薩道夫斯基公式V=K\left(\frac{\sqrt[3]{Q}}{R}\right)^{\alpha}，在其他條件不變的情況下，裝藥量Q與爆破振動速度V密切相關(guān)，裝藥量的增加會直接導(dǎo)致振動速度的增大。當(dāng)裝藥量超過一定限度時，可能會使鄰近建筑的振動響應(yīng)超出其承受能力，進而引發(fā)結(jié)構(gòu)損壞。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，由于對裝藥量控制不當(dāng)，一次爆破的裝藥量過大，導(dǎo)致附近一棟居民樓的墻體出現(xiàn)多處裂縫，經(jīng)檢測，墻體裂縫的產(chǎn)生與爆破振動強度過高密切相關(guān)。為有效控制爆破振動對鄰近建筑的影響，必須遵循嚴(yán)格的裝藥量控制原則。在爆破設(shè)計階段，需要根據(jù)鄰近建筑的結(jié)構(gòu)類型、抗震性能、距離爆源的遠近以及地質(zhì)條件等因素，綜合確定合理的裝藥量。通過現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬等手段，對不同裝藥量下的爆破振動效果進行分析和評估，從而確定既能滿足工程進度要求，又能確保鄰近建筑安全的最佳裝藥量。在實際施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計裝藥量進行裝藥作業(yè)，嚴(yán)禁隨意增加裝藥量。同時，采用分段裝藥、間隔裝藥等技術(shù)，將總裝藥量分散，以降低單次爆破的能量釋放，減小爆破振動強度。在一些復(fù)雜環(huán)境下的巖質(zhì)深基坑爆破工程中，通過采用間隔裝藥技術(shù)，將單個炮孔內(nèi)的炸藥分成若干段，中間用空氣或其他惰性材料隔開，使炸藥的能量在時間和空間上得到分散，有效降低了爆破振動峰值，保護了鄰近建筑的安全。3.1.2炮孔間距炮孔間距對巖石破碎效果和爆破振動有著重要影響，是爆破參數(shù)設(shè)計中不可忽視的因素。在城市巖質(zhì)深基坑爆破中，合理的炮孔間距能夠確保巖石得到充分破碎，同時有效控制爆破振動。炮孔間距過小，炸藥能量過于集中，會導(dǎo)致巖石過度破碎，產(chǎn)生大量的細小碎塊，不僅增加了后續(xù)清渣的工作量，還可能使爆破振動強度增大。因為過小的炮孔間距會使多個炮孔爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波相互疊加，增強振動效應(yīng)。在某工程中，由于炮孔間距設(shè)置過小，爆破后巖石碎塊過于細小，現(xiàn)場揚塵嚴(yán)重，而且鄰近建筑的振動監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，振動強度超出了安全允許范圍。相反，炮孔間距過大，炸藥能量分布不均勻，巖石破碎效果不佳，容易出現(xiàn)大塊巖石，影響工程進度。同時，過大的炮孔間距會使部分巖石得不到足夠的爆破能量作用，導(dǎo)致爆破后巖石的整體性仍然較強，需要進行二次破碎。而且，這種情況下可能會使爆破能量在傳播過程中分散不均，局部區(qū)域的振動強度可能會過高，對鄰近建筑造成威脅。為了獲得良好的巖石破碎效果并降低爆破振動，需要根據(jù)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、炸藥性能以及工程要求等因素，合理確定炮孔間距。一般來說，對于堅硬巖石，由于其強度較高，抵抗爆破作用的能力較強，炮孔間距可以適當(dāng)減小，以保證炸藥能量能夠充分作用于巖石，使其破碎。而對于軟巖，炮孔間距則可以適當(dāng)增大，避免過度破碎和振動過大。在實際工程中，常采用經(jīng)驗公式結(jié)合現(xiàn)場試驗的方法來確定炮孔間距。例如，根據(jù)一些工程經(jīng)驗，炮孔間距a與最小抵抗線W之間存在一定的關(guān)系，如a=(0.8-1.2)W，但在具體應(yīng)用時，還需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。通過現(xiàn)場試驗，對不同炮孔間距下的巖石破碎效果和爆破振動進行監(jiān)測和分析，從而確定最適合的炮孔間距。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，通過多次現(xiàn)場試驗，對比了不同炮孔間距下的爆破效果，最終確定了合理的炮孔間距，既保證了巖石的破碎效果，又將爆破振動控制在安全范圍內(nèi)。3.1.3起爆方式起爆方式在城市巖質(zhì)深基坑爆破中對爆破振動和巖石破碎起著至關(guān)重要的作用，不同的起爆方式會產(chǎn)生截然不同的爆破效果。常見的起爆方式有齊發(fā)爆破、微差爆破和逐孔起爆等，它們在爆破振動和巖石破碎方面各有特點。齊發(fā)爆破是指所有炮孔中的炸藥在同一瞬間起爆。這種起爆方式的優(yōu)點是操作簡單，能夠在短時間內(nèi)釋放大量能量，巖石破碎效果較為集中。然而，其缺點也十分明顯，齊發(fā)爆破會使爆炸產(chǎn)生的地震波在同一時刻疊加，導(dǎo)致爆破振動強度急劇增大。在城市環(huán)境中，鄰近建筑密集，過大的爆破振動可能會對建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。在早期的一些城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，由于采用齊發(fā)爆破方式，曾多次出現(xiàn)鄰近建筑墻體開裂、門窗損壞等情況。微差爆破則是通過使用毫秒延期雷管，使各炮孔之間按照一定的時間間隔依次起爆。這種起爆方式能夠有效降低爆破振動強度。因為各炮孔依次起爆，地震波在時間上相互錯開，避免了強烈的疊加效應(yīng)。同時，微差爆破還可以改善巖石的破碎效果。在微差爆破過程中，先起爆的炮孔為后起爆的炮孔創(chuàng)造了新的自由面，增加了巖石的破碎機會，使巖石破碎更加均勻。根據(jù)相關(guān)研究和工程實踐，合理的微差間隔時間一般在15-75ms之間。在某地鐵車站巖質(zhì)深基坑爆破施工中，采用微差爆破技術(shù)，通過優(yōu)化微差間隔時間，將爆破振動速度降低了30%-50%，同時巖石破碎效果良好，大大提高了施工效率和安全性。逐孔起爆是一種較為先進的起爆方式，它以單孔為單元，按照一定的順序依次起爆。逐孔起爆能夠進一步減小爆破振動，因為它使每個炮孔的爆破振動更加分散。而且，逐孔起爆可以精確控制巖石的破碎方向和堆積范圍。在逐孔起爆過程中，通過合理設(shè)計起爆順序，可以使巖石按照預(yù)定的方向破碎和移動，便于后續(xù)的挖掘和運輸工作。在一些大型巖質(zhì)深基坑爆破工程中，采用逐孔起爆技術(shù)，不僅有效控制了爆破振動，還實現(xiàn)了巖石的定向拋擲，減少了對周圍環(huán)境的影響。綜上所述，在城市巖質(zhì)深基坑爆破中，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況，如地質(zhì)條件、鄰近建筑分布、巖石性質(zhì)以及施工要求等，綜合考慮選擇合適的起爆方式。在鄰近建筑密集的區(qū)域，優(yōu)先考慮采用微差爆破或逐孔起爆方式，以降低爆破振動對鄰近建筑的影響。同時，通過優(yōu)化起爆參數(shù)，如微差間隔時間、起爆順序等，進一步提高爆破效果和安全性。3.2地質(zhì)條件因素3.2.1巖石性質(zhì)巖石性質(zhì)在城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的影響中扮演著重要角色，其中巖石硬度和彈性模量是兩個關(guān)鍵參數(shù)。巖石硬度直接關(guān)系到爆破施工的難度和能量需求。硬度高的巖石，如花崗巖、石英巖等，其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)緊密，礦物顆粒之間的結(jié)合力強。在爆破過程中，這類巖石需要更大的爆破能量才能破碎，炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和應(yīng)力波在傳播過程中會受到較大的阻礙，能量衰減相對較慢。這意味著在相同的爆破參數(shù)下，高硬度巖石中傳播的爆破振動波強度相對較高，對鄰近建筑的影響范圍和程度可能更大。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，周邊巖石為花崗巖，爆破施工時，盡管采取了一定的減振措施，但鄰近建筑仍出現(xiàn)了明顯的振動響應(yīng)，經(jīng)分析，巖石硬度高導(dǎo)致爆破振動波傳播能量衰減慢是主要原因之一。彈性模量反映了巖石抵抗彈性變形的能力，對爆破振動波的傳播特性有著顯著影響。彈性模量較大的巖石，具有較高的剛度，能夠更快速地傳遞振動能量。當(dāng)爆破振動波在這類巖石中傳播時，波速較快，且在遇到不同介質(zhì)分界面時，更容易發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。這種復(fù)雜的波傳播過程會導(dǎo)致爆破振動波在鄰近建筑區(qū)域的分布更加不均勻，可能在某些局部區(qū)域產(chǎn)生較大的振動峰值。相反，彈性模量較小的巖石，振動波傳播速度較慢，能量在傳播過程中更容易被吸收和耗散，對鄰近建筑的振動影響相對較小。在一個巖質(zhì)深基坑爆破項目中，場地內(nèi)部分區(qū)域為砂巖，彈性模量相對較小，爆破時鄰近建筑的振動監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)域的振動強度明顯低于周圍彈性模量較大的巖石區(qū)域。巖石的其他物理力學(xué)性質(zhì)，如泊松比、密度等，也會對爆破振動傳播產(chǎn)生一定的影響。泊松比影響著巖石在受力時橫向變形與縱向變形的比值，進而影響爆破振動波的傳播方向和能量分布。密度較大的巖石，質(zhì)量較大，在相同的爆破能量作用下，質(zhì)點振動速度相對較小，但由于其慣性較大，振動持續(xù)時間可能會延長。這些性質(zhì)相互作用，共同影響著爆破振動對鄰近建筑的影響。在實際工程中，需要綜合考慮巖石的各種物理力學(xué)性質(zhì)，準(zhǔn)確評估爆破施工對鄰近建筑的潛在影響。3.2.2地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造是影響城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑影響的重要地質(zhì)條件因素，其中斷層和節(jié)理等構(gòu)造對爆破振動具有顯著的放大或阻隔作用。斷層是巖石受力發(fā)生破裂后，兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對位移的斷裂構(gòu)造。在爆破振動傳播過程中，斷層的存在會改變振動波的傳播路徑和特性。當(dāng)爆破振動波遇到斷層時，會發(fā)生復(fù)雜的反射、折射和繞射現(xiàn)象。如果斷層的破碎帶較寬，巖體較為松散，振動波在其中傳播時會發(fā)生多次散射和能量耗散，導(dǎo)致振動強度在一定程度上減弱。然而，在某些情況下，斷層可能會對爆破振動產(chǎn)生放大作用。當(dāng)斷層的走向、傾角與爆破振動波的傳播方向存在特定關(guān)系時，可能會形成共振條件，使得振動波在斷層附近區(qū)域發(fā)生疊加，導(dǎo)致振動強度急劇增大。在某城市地鐵車站巖質(zhì)深基坑爆破工程中，由于爆破區(qū)域附近存在一條斷層，爆破時鄰近建筑在斷層方向的振動響應(yīng)明顯增大，部分建筑墻體出現(xiàn)了裂縫，經(jīng)分析，斷層對爆破振動的放大作用是導(dǎo)致建筑損壞的重要原因。節(jié)理是巖石中的裂隙，是巖石受力后發(fā)生破裂但沒有發(fā)生顯著相對位移的小型斷裂構(gòu)造。節(jié)理對爆破振動的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面。節(jié)理的存在破壞了巖石的完整性，使巖石的力學(xué)性能降低，導(dǎo)致爆破振動波在傳播過程中更容易發(fā)生散射和能量耗散。在節(jié)理發(fā)育的巖體中，振動波會在節(jié)理處發(fā)生反射和折射，形成復(fù)雜的波系，從而使振動波的傳播方向發(fā)生改變，能量分布更加分散。節(jié)理還可能會對爆破振動產(chǎn)生阻隔作用。當(dāng)節(jié)理的間距較小且分布密集時，振動波在傳播過程中遇到節(jié)理后，大部分能量會被反射回去，難以繼續(xù)向前傳播，從而在一定程度上保護了鄰近建筑。然而，如果節(jié)理的分布不均勻，存在較大的節(jié)理間距或貫通性節(jié)理，振動波可能會沿著這些薄弱部位傳播，導(dǎo)致局部區(qū)域的振動強度增大。在某巖質(zhì)深基坑爆破工程中，通過對不同節(jié)理發(fā)育程度區(qū)域的爆破振動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，節(jié)理密集區(qū)域的爆破振動強度明顯低于節(jié)理稀疏區(qū)域，這表明節(jié)理對爆破振動具有一定的阻隔和削弱作用。但在節(jié)理貫通性較好的部位，鄰近建筑仍受到了較大的振動影響。3.3鄰近建筑因素3.3.1建筑結(jié)構(gòu)類型不同結(jié)構(gòu)類型的建筑，由于其結(jié)構(gòu)形式、材料特性以及連接方式的差異，在抗震性能和對爆破振動的耐受能力方面表現(xiàn)出明顯的不同?？蚣芙Y(jié)構(gòu)建筑主要由梁、柱組成骨架來承受豎向和水平荷載。這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點是空間布置靈活，可提供較大的使用空間。其抗震性能主要依賴于梁柱節(jié)點的強度和延性。在爆破振動作用下，框架結(jié)構(gòu)的梁、柱會產(chǎn)生彎曲變形和剪切變形。當(dāng)振動強度超過一定限度時，梁柱節(jié)點可能出現(xiàn)裂縫、松動甚至破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體性下降。一般來說，框架結(jié)構(gòu)的自振周期相對較長，對中低頻爆破振動較為敏感。如果爆破振動的頻率與框架結(jié)構(gòu)的自振頻率接近，容易引發(fā)共振現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)顯著增大，從而增加結(jié)構(gòu)損壞的風(fēng)險。在某城市的巖質(zhì)深基坑爆破工程中，鄰近的一棟框架結(jié)構(gòu)辦公樓在爆破振動作用下，部分梁柱節(jié)點出現(xiàn)了細微裂縫，經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)爆破振動頻率與該結(jié)構(gòu)的某一階自振頻率相近，共振效應(yīng)加劇了結(jié)構(gòu)的損傷。磚混結(jié)構(gòu)建筑是由磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱、圈梁組成。磚砌體是主要的承重結(jié)構(gòu)，但磚砌體的抗拉、抗剪強度較低，整體性較差。在爆破振動作用下，磚混結(jié)構(gòu)的墻體容易出現(xiàn)裂縫。特別是在墻角、門窗洞口等部位，由于應(yīng)力集中，裂縫更容易產(chǎn)生和發(fā)展。構(gòu)造柱和圈梁在一定程度上可以提高磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能，但相比于框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，其抗震能力仍然較弱。磚混結(jié)構(gòu)對爆破振動的耐受能力相對較低，較小的振動強度就可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的損壞。在某巖質(zhì)深基坑爆破工程中，鄰近的一棟磚混結(jié)構(gòu)居民樓在爆破后，墻體出現(xiàn)了大量斜裂縫和水平裂縫，部分墻體甚至出現(xiàn)了局部倒塌現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了居民的居住安全。鋼結(jié)構(gòu)建筑以鋼材為主要承重材料，具有強度高、自重輕、延性好等優(yōu)點。鋼材的屈服強度和抗拉強度較高，在爆破振動作用下，鋼結(jié)構(gòu)能夠承受較大的變形而不發(fā)生破壞。其良好的延性使得結(jié)構(gòu)在振動過程中能夠吸收和耗散大量能量，從而有效減輕振動對結(jié)構(gòu)的影響。鋼結(jié)構(gòu)的自振頻率相對較高，對高頻爆破振動有較好的適應(yīng)性。一般情況下，在正常的爆破振動強度范圍內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)建筑不會出現(xiàn)明顯的損壞。然而，當(dāng)爆破振動強度過大時，鋼結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)局部屈曲、節(jié)點連接破壞等問題。在一些大型鋼結(jié)構(gòu)廠房鄰近巖質(zhì)深基坑爆破施工時，雖然鋼結(jié)構(gòu)整體保持穩(wěn)定，但部分鋼梁的翼緣出現(xiàn)了局部屈曲，節(jié)點處的焊縫也出現(xiàn)了少量開裂現(xiàn)象。綜上所述，不同結(jié)構(gòu)類型的建筑在抗震性能和對爆破振動的耐受能力上存在顯著差異。在城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，必須充分考慮鄰近建筑的結(jié)構(gòu)類型，準(zhǔn)確評估爆破振動對其可能產(chǎn)生的影響，采取相應(yīng)的防護措施，以確保鄰近建筑的安全。3.3.2建筑距離與方位建筑距離與方位在城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的影響中起著關(guān)鍵作用，它們直接關(guān)系到建筑所受到的爆破振動強度以及破壞的可能性。距離爆源的遠近是影響建筑受爆破振動影響程度的重要因素，二者之間存在明顯的負相關(guān)關(guān)系。根據(jù)爆破振動傳播的衰減規(guī)律，隨著距離的增加，爆破振動波在傳播過程中能量不斷損耗，振動強度逐漸降低。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，通過對不同距離處的建筑進行振動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，距離爆源50m處的建筑，其振動速度峰值為3.5cm/s；而距離爆源100m處的建筑，振動速度峰值僅為1.2cm/s。當(dāng)建筑距離爆源較近時，爆破振動強度相對較大，對建筑結(jié)構(gòu)的安全威脅也更大。近距離的建筑更容易受到爆破振動的影響，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、變形等損壞情況。在一些極端情況下，甚至可能引發(fā)建筑的倒塌，危及人員生命安全。因此，在爆破設(shè)計和施工過程中，對于距離爆源較近的建筑，必須采取更加嚴(yán)格的安全防護措施，如增加減振溝的深度和寬度、采用更先進的爆破技術(shù)降低振動強度等。建筑相對于爆源的方位也會對其受爆破振動影響程度產(chǎn)生作用。由于爆破振動波在傳播過程中具有方向性，不同方位的建筑所接收到的振動波強度和頻率特性可能存在差異。在地質(zhì)條件較為復(fù)雜的區(qū)域，爆破振動波在傳播過程中可能會受到地形、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響，導(dǎo)致振動波在不同方向上的傳播特性發(fā)生變化。當(dāng)建筑位于爆破振動波傳播的主方向上時，其受到的振動影響往往更為嚴(yán)重。在某山區(qū)的巖質(zhì)深基坑爆破工程中，由于地形起伏較大，爆破振動波在傳播過程中在山谷處發(fā)生反射和聚焦，位于山谷方向的建筑受到的振動強度明顯大于其他方位的建筑，部分建筑墻體出現(xiàn)了較多裂縫。此外，建筑的朝向也會影響其對爆破振動的響應(yīng)。如果建筑的長軸方向與爆破振動波的傳播方向一致，建筑結(jié)構(gòu)更容易受到振動的破壞。因為在這種情況下，振動波在建筑結(jié)構(gòu)中傳播時，更容易引起結(jié)構(gòu)的共振，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中，從而增加結(jié)構(gòu)損壞的風(fēng)險。因此，在爆破工程規(guī)劃和安全評估中，需要充分考慮建筑的方位因素，針對不同方位的建筑制定相應(yīng)的防護策略。四、城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑影響的案例分析4.1案例一：[具體城市]某巖質(zhì)深基坑爆破工程4.1.1工程概況[具體城市]某巖質(zhì)深基坑爆破工程位于城市繁華商業(yè)區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，交通流量大，且緊鄰多棟既有建筑。該基坑為某大型商業(yè)綜合體的基礎(chǔ)工程，基坑開挖深度達20m，長150m，寬80m，需爆破的巖石總量約為30萬立方米。基坑周邊的鄰近建筑主要包括一棟25層的寫字樓、一棟18層的居民樓以及若干棟5-6層的商業(yè)建筑。寫字樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)，距離基坑最近處約20m；居民樓為磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，最近距離基坑15m；商業(yè)建筑多為框架結(jié)構(gòu)，獨立基礎(chǔ)，與基坑的距離在10-25m不等。這些建筑均已投入使用多年，結(jié)構(gòu)狀況良好，但由于距離基坑較近，爆破施工對其安全構(gòu)成潛在威脅。爆破施工方案采用分層分段微差爆破技術(shù)，自上而下分5層進行爆破，每層爆破高度為4m。炮孔直徑為90mm，采用垂直鉆孔方式。根據(jù)巖石的硬度和地質(zhì)條件，確定炸藥單耗為0.4-0.6kg/m3，選用乳化炸藥。炮孔間距根據(jù)不同的爆破區(qū)域和巖石特性，控制在2-3m之間，排距為1.5-2m。起爆方式采用非電毫秒雷管微差起爆，微差時間間隔為50-75ms，從基坑中心向周邊依次起爆。為確保爆破安全，在基坑周邊設(shè)置了防護排架，采用雙層竹笆和鋼管搭建，高度為3-4m，并在排架上懸掛了防護網(wǎng)，以阻擋爆破飛石。同時，在基坑周邊設(shè)置了減震溝，深度為2-3m，寬度為1-1.5m，內(nèi)填松軟材料，以減弱爆破振動的傳播。4.1.2爆破對鄰近建筑影響的監(jiān)測與分析為了準(zhǔn)確掌握爆破施工對鄰近建筑的影響，在爆破施工過程中進行了全面的監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容主要包括爆破振動、建筑物的位移和裂縫開展情況。在鄰近建筑上布置了多個振動監(jiān)測點，采用高精度的振動監(jiān)測儀進行實時監(jiān)測。在寫字樓、居民樓和商業(yè)建筑的基礎(chǔ)、底層和頂層等關(guān)鍵部位共布置了20個監(jiān)測點。監(jiān)測儀器能夠記錄爆破振動的三個方向（垂直、水平徑向和水平切向）的振動速度和加速度。在基坑周邊的不同距離處也布置了振動監(jiān)測點，以監(jiān)測爆破振動波的傳播衰減規(guī)律。在建筑物的墻角、窗臺、梁底等易出現(xiàn)裂縫和位移的部位，采用全站儀和裂縫觀測儀進行位移和裂縫監(jiān)測。定期對這些部位進行測量，記錄位移和裂縫的變化情況。在寫字樓和居民樓的每個樓層選取了5-8個監(jiān)測點，商業(yè)建筑每個單體選取3-5個監(jiān)測點。采用的監(jiān)測方法嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。振動監(jiān)測儀在每次爆破前進行校準(zhǔn)，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。全站儀和裂縫觀測儀的測量精度滿足要求，測量人員經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，操作熟練。在監(jiān)測過程中，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時記錄和整理，并及時分析處理。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，得到以下結(jié)果。爆破振動速度隨著距離的增加而逐漸衰減，符合薩道夫斯基公式的變化規(guī)律。在距離基坑最近的居民樓處，爆破振動速度最大值出現(xiàn)在垂直方向，為2.8cm/s，水平徑向為2.2cm/s，水平切向為1.8cm/s，均未超過相關(guān)規(guī)范規(guī)定的安全允許值。在寫字樓和商業(yè)建筑處，振動速度相對較小。建筑物的位移監(jiān)測結(jié)果顯示，在爆破施工過程中，各建筑物的位移均在允許范圍內(nèi)，最大位移量出現(xiàn)在居民樓的頂層，為3mm，主要是由于爆破振動引起的結(jié)構(gòu)振動導(dǎo)致的。裂縫觀測結(jié)果表明，在爆破施工前后，各建筑物均未出現(xiàn)新的裂縫，原有裂縫也未出現(xiàn)明顯的擴展。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，還發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律和特點。在同一距離處，不同方向的爆破振動速度存在差異，垂直方向的振動速度一般大于水平方向。這是由于爆破振動波在傳播過程中，垂直方向的波傳播路徑相對較短，能量衰減相對較小。微差爆破技術(shù)有效地降低了爆破振動強度，通過合理設(shè)置微差時間間隔，避免了爆破振動波的疊加，使振動峰值得到了有效控制。防護排架和減震溝對阻擋爆破飛石和減弱爆破振動起到了明顯的作用，大大降低了爆破施工對鄰近建筑的安全威脅。4.1.3經(jīng)驗與教訓(xùn)總結(jié)從該案例的爆破施工過程和對鄰近建筑的影響監(jiān)測分析中，可以總結(jié)出以下寶貴的經(jīng)驗和教訓(xùn)。在爆破施工前，對工程地質(zhì)條件和鄰近建筑的結(jié)構(gòu)特性進行詳細的勘察和分析至關(guān)重要。通過準(zhǔn)確掌握巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造以及鄰近建筑的結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式等信息，能夠為爆破方案的設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，確保爆破參數(shù)的合理性。在本案例中，通過前期的勘察分析，針對不同的巖石條件和鄰近建筑距離，合理調(diào)整了炸藥單耗、炮孔間距和起爆方式等參數(shù)，有效地控制了爆破有害效應(yīng)。采用先進的爆破技術(shù)和嚴(yán)格的施工管理是確保爆破安全的關(guān)鍵。分層分段微差爆破技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了巖石的破碎效果，還大大降低了爆破振動強度。在施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計方案進行裝藥、連線和起爆操作，確保了爆破施工的準(zhǔn)確性和可靠性。加強對施工現(xiàn)場的安全管理，設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，嚴(yán)格控制人員和設(shè)備的活動范圍，避免了安全事故的發(fā)生。全面的監(jiān)測工作是及時掌握爆破施工對鄰近建筑影響的重要手段。通過在鄰近建筑和爆破區(qū)域布置合理的監(jiān)測點，采用先進的監(jiān)測儀器和科學(xué)的監(jiān)測方法，能夠?qū)崟r獲取爆破振動、建筑物位移和裂縫等數(shù)據(jù)。對監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時分析和反饋，為調(diào)整爆破參數(shù)和采取相應(yīng)的防護措施提供了依據(jù)。在本案例中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，及時調(diào)整了個別炮孔的裝藥量和起爆順序，確保了鄰近建筑的安全。盡管本案例在爆破施工過程中采取了一系列有效的措施，成功保護了鄰近建筑的安全，但也存在一些不足之處。在爆破施工過程中，雖然采取了防護排架和減震溝等防護措施，但仍有少量爆破飛石越過防護設(shè)施，對鄰近建筑的門窗玻璃造成了輕微損壞。這提示在今后的工程中，需要進一步優(yōu)化防護設(shè)施的設(shè)計和布置，提高其防護效果。在施工過程中，由于地質(zhì)條件的局部變化，個別區(qū)域的巖石破碎效果不理想，需要進行二次破碎，影響了施工進度。這表明在施工過程中，需要加強對地質(zhì)條件變化的監(jiān)測和應(yīng)對能力，及時調(diào)整爆破參數(shù)，以保證施工質(zhì)量和進度。4.2案例二：[具體城市]地鐵基坑爆破工程4.2.1工程概況[具體城市]地鐵[線路名稱]的[車站名稱]基坑爆破工程，地處城市核心區(qū)域，周邊環(huán)境錯綜復(fù)雜。該車站為地下三層島式站臺車站，基坑長250m，寬22m，開挖深度達25m，需爆破的巖石總量約50萬立方米。基坑周邊緊鄰多棟高層住宅、商業(yè)建筑以及重要的市政設(shè)施。其中，距離基坑最近的是一棟30層的高層住宅，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)，與基坑的最近距離僅18m；還有一座5層的商業(yè)綜合體，框架結(jié)構(gòu)，獨立基礎(chǔ)，距離基坑20m。此外，基坑附近有多條市政供水、供電、供氣管道以及通信光纜等，這些設(shè)施對爆破施工的安全性和穩(wěn)定性要求極高。爆破施工方案采用分層分段控制爆破技術(shù)，自上而下分8層進行爆破，每層爆破高度為3-3.5m。炮孔直徑選用80mm，垂直鉆孔。根據(jù)巖石的硬度和地質(zhì)條件，炸藥單耗控制在0.45-0.65kg/m3，選用乳化炸藥和水膠炸藥，以滿足不同巖石條件下的爆破需求。炮孔間距根據(jù)不同區(qū)域的巖石特性和爆破要求，在2-2.5m之間調(diào)整，排距為1.5-2m。起爆方式采用高精度非電毫秒雷管微差起爆，微差時間間隔經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗和理論計算，優(yōu)化為40-60ms，從基坑中間向兩側(cè)依次起爆，以控制爆破振動的疊加和傳播方向。為確保爆破安全，在基坑周邊設(shè)置了三重防護措施。最外側(cè)設(shè)置了高度為4m的鋼筋混凝土防護墻，墻體厚度為0.5m，能夠有效阻擋爆破飛石和降低爆破沖擊波的強度；在防護墻內(nèi)側(cè)，搭建了由雙層鋼管和竹笆組成的防護排架，高度為3m，進一步增強對飛石的防護能力；在基坑周邊還設(shè)置了減震溝，深度為3-4m，寬度為1.5-2m，內(nèi)填松散的砂和碎石，以減弱爆破振動的傳播。4.2.2爆破對鄰近建筑影響的監(jiān)測與分析為全面、準(zhǔn)確地掌握爆破施工對鄰近建筑的影響，在爆破施工期間實施了全方位的監(jiān)測工作。監(jiān)測內(nèi)容涵蓋爆破振動、建筑物的位移、傾斜以及裂縫開展情況。在鄰近建筑上精心布置了大量的振動監(jiān)測點，在高層住宅和商業(yè)綜合體的基礎(chǔ)、底層、中層和頂層等關(guān)鍵部位，共布置了30個監(jiān)測點。采用先進的多通道振動監(jiān)測儀，能夠同時精確記錄爆破振動在垂直、水平徑向和水平切向三個方向的振動速度、加速度和頻率。在基坑周邊的不同距離處也設(shè)置了振動監(jiān)測點，以系統(tǒng)監(jiān)測爆破振動波的傳播衰減規(guī)律。使用全站儀對建筑物的位移和傾斜進行監(jiān)測。在建筑物的墻角、柱頂?shù)炔课辉O(shè)置觀測標(biāo)志，定期進行測量，記錄位移和傾斜的變化情況。對于高層住宅，在每個樓層的四角和中心位置共選取10個監(jiān)測點；商業(yè)綜合體每個單體選取8-10個監(jiān)測點。采用高精度的裂縫觀測儀對建筑物的裂縫開展情況進行監(jiān)測，在建筑物的墻體、梁、板等易出現(xiàn)裂縫的部位，定期進行檢查和測量，記錄裂縫的長度、寬度和發(fā)展趨勢。監(jiān)測方法嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。振動監(jiān)測儀在每次爆破前都進行嚴(yán)格校準(zhǔn)，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。全站儀和裂縫觀測儀的測量精度滿足要求，測量人員經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，具備豐富的測量經(jīng)驗和熟練的操作技能。在監(jiān)測過程中，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時記錄、整理和初步分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，立即進行復(fù)查和核實。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的深入分析，得到以下結(jié)果。爆破振動速度隨著距離的增加而逐漸衰減，符合薩道夫斯基公式的變化規(guī)律。在距離基坑最近的高層住宅處，爆破振動速度最大值出現(xiàn)在垂直方向，為3.2cm/s，水平徑向為2.5cm/s，水平切向為2.0cm/s，均未超過相關(guān)規(guī)范規(guī)定的安全允許值。在商業(yè)綜合體處，振動速度相對較小。建筑物的位移監(jiān)測結(jié)果顯示，在爆破施工過程中，各建筑物的位移均在允許范圍內(nèi)，最大位移量出現(xiàn)在高層住宅的頂層，為4mm，主要是由于爆破振動引起的結(jié)構(gòu)振動導(dǎo)致的。傾斜監(jiān)測結(jié)果表明，建筑物的傾斜度變化極小，最大傾斜度變化為0.05‰，遠低于允許的傾斜限值。裂縫觀測結(jié)果表明，在爆破施工前后，各建筑物均未出現(xiàn)新的裂縫，原有裂縫也未出現(xiàn)明顯的擴展。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的進一步分析，還發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律和特點。在同一距離處，不同方向的爆破振動速度存在差異，垂直方向的振動速度一般大于水平方向。這是由于爆破振動波在傳播過程中，垂直方向的波傳播路徑相對較短，能量衰減相對較小。微差爆破技術(shù)有效地降低了爆破振動強度，通過合理設(shè)置微差時間間隔，避免了爆破振動波的疊加，使振動峰值得到了有效控制。防護墻、防護排架和減震溝等防護措施對阻擋爆破飛石和減弱爆破振動起到了顯著作用，大大降低了爆破施工對鄰近建筑的安全威脅。4.2.3應(yīng)對措施與效果評估針對爆破施工可能對鄰近建筑造成的影響，采取了一系列全面而有效的應(yīng)對措施。在爆破參數(shù)優(yōu)化方面，通過多次現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬，對炸藥單耗、炮孔間距、排距和起爆順序等參數(shù)進行了反復(fù)調(diào)整和優(yōu)化。根據(jù)不同區(qū)域的巖石特性和鄰近建筑的距離，精確調(diào)整炸藥單耗，確保在保證巖石破碎效果的前提下，最大限度地降低爆破振動強度。合理優(yōu)化炮孔間距和排距，使炸藥能量分布更加均勻，避免能量集中導(dǎo)致的振動過大。精心設(shè)計起爆順序，采用從基坑中間向兩側(cè)依次起爆的方式，有效控制了爆破振動的疊加和傳播方向。在防護設(shè)施設(shè)置方面，在基坑周邊設(shè)置了多重防護設(shè)施。鋼筋混凝土防護墻能夠有效阻擋爆破飛石，降低爆破沖擊波的強度。雙層鋼管和竹笆組成的防護排架進一步增強了對飛石的防護能力，同時對爆破振動也有一定的緩沖作用。減震溝則通過填充松散的砂和碎石，有效地減弱了爆破振動的傳播。在施工過程控制方面，建立了嚴(yán)格的施工管理制度和質(zhì)量控制體系。加強對爆破施工人員的培訓(xùn)和管理，確保施工人員嚴(yán)格按照設(shè)計方案和操作規(guī)程進行施工。在每次爆破前，對爆破器材進行嚴(yán)格檢查和測試，確保其性能可靠。在爆破過程中，實時監(jiān)測爆破參數(shù)和鄰近建筑的響應(yīng)情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即停止爆破，采取相應(yīng)的措施進行處理。通過對這些應(yīng)對措施實施效果的評估，發(fā)現(xiàn)爆破振動得到了有效控制，鄰近建筑的振動響應(yīng)均在安全允許范圍內(nèi)。建筑物的位移、傾斜和裂縫開展情況也得到了有效控制，未出現(xiàn)明顯的損壞和變形。防護設(shè)施成功阻擋了爆破飛石，未發(fā)生飛石擊中鄰近建筑的情況。施工過程控制嚴(yán)格，未出現(xiàn)因施工操作不當(dāng)導(dǎo)致的安全事故。這些應(yīng)對措施的實施，確保了爆破施工的安全順利進行，保護了鄰近建筑的安全和穩(wěn)定。五、城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的安全評價5.1安全評價指標(biāo)體系的建立5.1.1確定評價指標(biāo)安全評價指標(biāo)的合理確定是構(gòu)建科學(xué)有效安全評價體系的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的安全評價中，需綜合考慮爆破有害效應(yīng)、鄰近建筑特性以及周邊環(huán)境等多方面因素，選取具有代表性和敏感性的評價指標(biāo)。爆破振動速度是評估爆破對鄰近建筑影響的關(guān)鍵指標(biāo)之一。爆破振動是爆破施工中最主要的有害效應(yīng)，而振動速度與建筑結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)密切相關(guān)。當(dāng)爆破振動速度超過一定閾值時，可能會引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)的共振，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形急劇增大，從而對建筑結(jié)構(gòu)的安全性造成嚴(yán)重威脅。根據(jù)相關(guān)研究和工程實踐經(jīng)驗，我國制定了一系列針對不同類型建筑的爆破振動速度安全允許標(biāo)準(zhǔn)。對于一般民用建筑，如磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的居民樓、辦公樓等，爆破振動速度的安全允許值通常在1-3cm/s之間。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，通過對鄰近框架結(jié)構(gòu)居民樓的振動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)爆破振動速度超過2cm/s時，居民樓的墻體出現(xiàn)了細微裂縫，這表明爆破振動速度對建筑結(jié)構(gòu)的損壞具有直接影響。爆破振動頻率同樣是一個重要的評價指標(biāo)。不同頻率的爆破振動對建筑結(jié)構(gòu)的影響具有選擇性。低頻振動波（頻率小于10Hz）由于其波長較長，傳播距離較遠，更容易引起建筑結(jié)構(gòu)的整體振動，對建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)造成影響。高頻振動波（頻率大于50Hz）則由于其能量相對集中，更容易使建筑結(jié)構(gòu)的局部構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致局部構(gòu)件的損壞。在某巖質(zhì)深基坑爆破工程中，鄰近的一棟磚混結(jié)構(gòu)建筑在爆破振動作用下，窗戶玻璃出現(xiàn)了破裂現(xiàn)象，經(jīng)分析，是高頻振動波的作用導(dǎo)致窗戶邊框處產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使玻璃破裂。建筑物裂縫開展是衡量爆破對鄰近建筑影響程度的直觀指標(biāo)。在爆破振動作用下，建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)力和變形，當(dāng)應(yīng)力超過建筑材料的抗拉或抗剪強度時，就會導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)裂縫。裂縫的出現(xiàn)不僅會影響建筑的外觀和使用功能，還可能削弱建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，降低建筑的安全性。通過對建筑物裂縫開展的監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)爆破對建筑結(jié)構(gòu)造成的損壞，并采取相應(yīng)的修復(fù)和加固措施。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，鄰近的一棟老舊居民樓在爆破施工后，墻體出現(xiàn)了多條裂縫，裂縫寬度最大達到了3mm。通過對裂縫開展情況的監(jiān)測和分析，確定了裂縫是由于爆破振動導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)受力不均而產(chǎn)生的，及時對該居民樓進行了加固處理，保障了居民的居住安全。建筑物位移也是評估爆破對鄰近建筑影響的重要指標(biāo)之一。爆破振動會使建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移，包括水平位移和豎向位移。過大的位移可能會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的傾斜、倒塌等嚴(yán)重事故。在某巖質(zhì)深基坑爆破工程中，鄰近的一棟高層寫字樓在爆破施工過程中，通過全站儀監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，該寫字樓的頂層出現(xiàn)了5mm的水平位移。雖然位移量在允許范圍內(nèi)，但也引起了相關(guān)部門的高度重視，及時調(diào)整了爆破參數(shù)，加強了對寫字樓的監(jiān)測和防護措施，確保了寫字樓的安全。除了上述主要評價指標(biāo)外，還可以考慮爆破飛石距離、爆破沖擊波超壓等指標(biāo)。爆破飛石可能會對鄰近建筑的門窗、屋面等結(jié)構(gòu)造成損壞，甚至危及人員安全。爆破沖擊波超壓則可能會使建筑結(jié)構(gòu)的門窗玻璃破碎，對建筑物內(nèi)部的設(shè)施和人員造成傷害。在某巖質(zhì)深基坑爆破工程中，由于爆破飛石防護措施不到位，導(dǎo)致部分飛石擊中鄰近建筑的窗戶，造成多塊玻璃破碎。因此，在安全評價中，綜合考慮這些指標(biāo)，可以更全面地評估爆破對鄰近建筑的安全影響。5.1.2指標(biāo)權(quán)重的確定方法指標(biāo)權(quán)重的確定在安全評價中起著至關(guān)重要的作用，它反映了各個評價指標(biāo)在評價體系中的相對重要程度。合理確定指標(biāo)權(quán)重能夠使評價結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確地反映爆破對鄰近建筑的實際影響。目前，常用的確定指標(biāo)權(quán)重的方法有層次分析法、熵權(quán)法等。層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，簡稱AHP）是一種定性與定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策分析方法。該方法由美國運籌學(xué)家T.L.Saaty教授于20世紀(jì)70年代提出，其基本原理是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進行定性和定量分析的決策方法。在城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑安全評價中應(yīng)用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，首先需要建立層次結(jié)構(gòu)模型。將安全評價目標(biāo)作為目標(biāo)層，將影響爆破安全的因素，如爆破參數(shù)、地質(zhì)條件、鄰近建筑因素等作為準(zhǔn)則層，將具體的評價指標(biāo)，如爆破振動速度、頻率、建筑物裂縫開展、位移等作為指標(biāo)層。通過對各層次元素之間的相對重要性進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣。判斷矩陣是層次分析法的核心，它表示針對上一層次某元素，本層次與之相關(guān)元素之間的相對重要性。在構(gòu)造判斷矩陣時，通常采用1-9標(biāo)度法，即根據(jù)專家經(jīng)驗或?qū)嶋H情況，對兩個元素的相對重要性進行賦值，1表示兩個元素同等重要，3表示一個元素比另一個元素稍微重要，5表示一個元素比另一個元素明顯重要，7表示一個元素比另一個元素強烈重要，9表示一個元素比另一個元素極端重要，2、4、6、8則表示上述相鄰判斷的中間值。根據(jù)判斷矩陣計算各指標(biāo)的相對權(quán)重，并進行一致性檢驗。一致性檢驗是為了確保判斷矩陣的合理性和可靠性。當(dāng)一致性比率CR小于0.1時，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，計算得到的權(quán)重是可靠的；否則，需要重新調(diào)整判斷矩陣，直到滿足一致性要求。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑安全評價中，通過層次分析法確定了爆破振動速度的權(quán)重為0.4，爆破振動頻率的權(quán)重為0.2，建筑物裂縫開展的權(quán)重為0.25，建筑物位移的權(quán)重為0.15。這表明在該工程中，爆破振動速度對鄰近建筑安全的影響最為重要，其次是建筑物裂縫開展和爆破振動頻率，建筑物位移的影響相對較小。熵權(quán)法是一種基于信息熵的客觀賦權(quán)方法。信息熵是信息論中用于度量信息量的一個概念，它反映了信息的無序程度或不確定性。在安全評價中，熵權(quán)法根據(jù)各指標(biāo)的變異程度，利用信息熵計算出各指標(biāo)的熵權(quán)，從而確定指標(biāo)的權(quán)重。熵權(quán)法的基本步驟如下：首先，對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除各指標(biāo)量綱和數(shù)量級的影響。對于正向指標(biāo)（指標(biāo)值越大越好），標(biāo)準(zhǔn)化公式為x_{ij}^{*}=\frac{x_{ij}-\min(x_{j})}{\max(x_{j})-\min(x_{j})}；對于負向指標(biāo)（指標(biāo)值越小越好），標(biāo)準(zhǔn)化公式為x_{ij}^{*}=\frac{\max(x_{j})-x_{ij}}{\max(x_{j})-\min(x_{j})}，其中x_{ij}為第i個樣本的第j個指標(biāo)值，x_{ij}^{*}為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值。然后，計算第j個指標(biāo)的信息熵e_{j}=-k\sum_{i=1}^{n}p_{ij}\lnp_{ij}，其中k=\frac{1}{\lnn}，p_{ij}=\frac{x_{ij}^{*}}{\sum_{i=1}^{n}x_{ij}^{*}}，n為樣本數(shù)量。信息熵e_{j}越大，說明該指標(biāo)的信息無序程度越高，對評價結(jié)果的影響越??；反之，信息熵e_{j}越小，說明該指標(biāo)的信息無序程度越低，對評價結(jié)果的影響越大。接著，計算第j個指標(biāo)的熵權(quán)w_{j}=\frac{1-e_{j}}{\sum_{j=1}^{m}(1-e_{j})}，其中m為指標(biāo)數(shù)量。熵權(quán)w_{j}反映了第j個指標(biāo)在評價體系中的相對重要程度。在某巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑安全評價中，利用熵權(quán)法確定了各指標(biāo)的權(quán)重。結(jié)果顯示，爆破振動速度的熵權(quán)為0.35，爆破振動頻率的熵權(quán)為0.22，建筑物裂縫開展的熵權(quán)為0.28，建筑物位移的熵權(quán)為0.15。可以看出，熵權(quán)法確定的權(quán)重與層次分析法有所不同，這是因為熵權(quán)法是基于數(shù)據(jù)的客觀變異程度來確定權(quán)重，而層次分析法更多地依賴于專家的主觀判斷。層次分析法和熵權(quán)法各有優(yōu)缺點。層次分析法能夠充分考慮專家的經(jīng)驗和知識，反映決策者的主觀偏好，但主觀性較強，判斷矩陣的構(gòu)造可能會受到專家個人因素的影響。熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法，依據(jù)數(shù)據(jù)本身的變異程度確定權(quán)重，避免了人為因素的干擾，但可能會忽略指標(biāo)的實際重要性。在實際應(yīng)用中，為了綜合考慮主客觀因素，可以將層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合，采用組合賦權(quán)法來確定指標(biāo)權(quán)重。通過組合賦權(quán)法，可以使權(quán)重的確定更加科學(xué)、合理，提高安全評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。5.2安全評價方法的選擇與應(yīng)用5.2.1常用安全評價方法概述在城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的安全評價中，常用的安全評價方法眾多，每種方法都有其獨特的原理、適用范圍和優(yōu)缺點。模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價方法，它能夠有效地處理評價過程中的模糊性和不確定性問題。該方法的基本原理是通過模糊變換將多個評價因素對評價對象的影響進行綜合考慮，從而得出評價結(jié)果。在城市巖質(zhì)深基坑爆破安全評價中，首先需要確定評價因素集，如爆破振動速度、頻率、建筑物裂縫開展、位移等。然后確定評價等級集，例如將安全狀況劃分為安全、較安全、一般、較危險、危險五個等級。接著，通過專家評價或其他方法確定每個評價因素對各個評價等級的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。根據(jù)各評價因素的權(quán)重，利用模糊合成算子對模糊關(guān)系矩陣進行合成運算，得到評價對象對各評價等級的隸屬度向量。根據(jù)隸屬度向量確定評價對象的安全等級。模糊綜合評價法的優(yōu)點是能夠充分考慮評價過程中的模糊性和不確定性，評價結(jié)果較為客觀、全面。然而，該方法也存在一定的局限性，如隸屬度函數(shù)的確定和權(quán)重的分配可能存在主觀性，對評價結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響?；疑P(guān)聯(lián)分析法是一種多因素統(tǒng)計分析方法，它以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度來描述因素間關(guān)系的強弱、大小和次序。在城市巖質(zhì)深基坑爆破安全評價中，灰色關(guān)聯(lián)分析法可用于分析各評價指標(biāo)與爆破安全狀況之間的關(guān)聯(lián)程度，從而確定各指標(biāo)的重要性。首先需要確定參考序列和比較序列，參考序列通常為理想的安全狀態(tài)下各指標(biāo)的值，比較序列則為實際監(jiān)測得到的各指標(biāo)數(shù)據(jù)。然后計算各比較序列與參考序列之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，關(guān)聯(lián)系數(shù)反映了各比較序列與參考序列的相似程度。根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)計算灰色關(guān)聯(lián)度，灰色關(guān)聯(lián)度越大，說明該指標(biāo)與爆破安全狀況的關(guān)聯(lián)程度越高，對爆破安全的影響越大?；疑P(guān)聯(lián)分析法的優(yōu)點是對數(shù)據(jù)要求不高，計算過程相對簡單，能夠有效處理數(shù)據(jù)量少、信息不完全的問題。但該方法也存在一些不足，如在確定參考序列時可能存在主觀性，對評價結(jié)果的精度有一定影響。層次分析法（AHP）在前文已有詳細介紹，它通過將復(fù)雜的問題分解為多個層次，對各層次元素進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣，從而確定各指標(biāo)的權(quán)重。AHP方法能夠充分考慮專家的經(jīng)驗和判斷，具有較強的系統(tǒng)性和邏輯性。但該方法主觀性較強，判斷矩陣的一致性檢驗有時較為困難，可能會影響權(quán)重的準(zhǔn)確性。除了上述方法外，還有故障樹分析法、風(fēng)險矩陣法等多種安全評價方法。故障樹分析法是一種從結(jié)果到原因找出與災(zāi)害事故有關(guān)的各種因素之間因果關(guān)系和邏輯關(guān)系的分析法。它通過建立故障樹模型，對系統(tǒng)中可能導(dǎo)致事故發(fā)生的各種因素進行分析，找出事故的最小割集和最小徑集，從而評估系統(tǒng)的安全性。風(fēng)險矩陣法是一種將風(fēng)險發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重程度進行量化評估的方法。它通過建立風(fēng)險矩陣，將風(fēng)險分為不同的等級，以便對風(fēng)險進行管理和控制。這些方法在不同的工程領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，在城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑的安全評價中，可以根據(jù)具體情況選擇合適的方法或多種方法結(jié)合使用。5.2.2基于[具體方法]的安全評價實例以某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程為例，該基坑位于城市中心區(qū)域，周邊緊鄰多棟高層住宅和商業(yè)建筑。為確保爆破施工對鄰近建筑的安全，采用模糊綜合評價法進行安全評價。首先，確定評價因素集U=\{u_1,u_2,u_3,u_4\}，其中u_1為爆破振動速度，u_2為爆破振動頻率，u_3為建筑物裂縫開展，u_4為建筑物位移。確定評價等級集V=\{v_1,v_2,v_3,v_4,v_5\}，分別對應(yīng)安全、較安全、一般、較危險、危險五個等級。通過現(xiàn)場監(jiān)測和專家評價，獲取各評價因素的監(jiān)測數(shù)據(jù)和專家意見。對于爆破振動速度，根據(jù)多次監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到其平均值和最大值。結(jié)合相關(guān)規(guī)范和工程經(jīng)驗，確定其對各評價等級的隸屬度。例如，當(dāng)爆破振動速度小于1cm/s時，認(rèn)為其對安全等級的隸屬度為1，對其他等級的隸屬度為0；當(dāng)爆破振動速度在1-2cm/s之間時，對較安全等級的隸屬度逐漸增大，對安全等級的隸屬度逐漸減小。同理，確定爆破振動頻率、建筑物裂縫開展和建筑物位移對各評價等級的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣R。采用層次分析法確定各評價因素的權(quán)重。邀請爆破工程、結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域的專家，對各評價因素的相對重要性進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣。通過計算判斷矩陣的特征向量和一致性檢驗，得到各評價因素的權(quán)重向量W=\{w_1,w_2,w_3,w_4\}，假設(shè)w_1=0.4，w_2=0.2，w_3=0.25，w_4=0.15。利用模糊合成算子M(\cdot,+)對模糊關(guān)系矩陣R和權(quán)重向量W進行合成運算，得到評價對象對各評價等級的隸屬度向量B=W\cdotR。假設(shè)計算得到B=\{0.2,0.3,0.35,0.1,0.05\}。根據(jù)隸屬度向量確定評價對象的安全等級。采用最大隸屬度原則，即選擇隸屬度最大的評價等級作為評價結(jié)果。在本例中，隸屬度最大的為0.35，對應(yīng)的評價等級為一般，因此該巖質(zhì)深基坑爆破施工對鄰近建筑的安全狀況評價為一般。這表明爆破施工對鄰近建筑存在一定的安全風(fēng)險，需要采取相應(yīng)的措施進行控制和防范。通過進一步分析各評價因素的隸屬度，發(fā)現(xiàn)爆破振動速度和建筑物裂縫開展對安全狀況的影響較大，因此在后續(xù)的施工中，應(yīng)重點關(guān)注這兩個因素，優(yōu)化爆破參數(shù)，加強對建筑物裂縫的監(jiān)測和處理。六、降低城市巖質(zhì)深基坑爆破對鄰近建筑影響的措施6.1優(yōu)化爆破設(shè)計6.1.1合理選擇爆破參數(shù)在城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，合理選擇爆破參數(shù)是降低對鄰近建筑影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)詳細的地質(zhì)勘察報告和鄰近建筑的實際情況，精確確定裝藥量、炮孔間距等參數(shù)，能夠有效控制爆破振動和巖石破碎效果，減少對鄰近建筑的安全威脅。裝藥量的確定需要綜合考慮多方面因素。首先，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)是重要依據(jù)，硬度高、強度大的巖石需要更大的爆破能量來破碎，因此裝藥量相對較大；而軟巖則所需裝藥量較小。在某城市巖質(zhì)深基坑爆破工程中，場地內(nèi)巖石為花崗巖，硬度較高，經(jīng)過現(xiàn)場試驗和理論計算，確定炸藥單耗為0.5-0.6kg/m3，在保證巖石破碎效果的同時，有效控制了爆破振動。鄰近建筑的結(jié)構(gòu)類型和抗震性能也對裝藥量的確定起著重要作用。對于抗震性能較弱的磚混結(jié)構(gòu)建筑，應(yīng)嚴(yán)格控制裝藥量，以降低爆破振動對其的影響。通過數(shù)值模擬分析不同裝藥量下鄰近建筑的振動響應(yīng)，確定了在該工程中鄰近磚混結(jié)構(gòu)建筑時，裝藥量應(yīng)控制在單段5kg以內(nèi)。炮孔間距的合理設(shè)置同樣至關(guān)重要。它直接影響著巖石的破碎效果和爆破振動強度。在實際工程中，通常根據(jù)巖石的節(jié)理、裂隙分布情況來確定炮孔間距。如果巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育，炮孔間距可