爆破振动测试方法详解

（1）测试仪器选择原则。爆破振动测试中采用最多的是电测方法，过去数十年中进行爆破振动测试时，多采用有线测量方式，一般由拾震器、放大器或耦合电路和记录器三部分组成。拾震器种类很多，一般分为磁电式、压电式和应变式，拾震器分为位移、速度和加速度计。放大器或耦合电路一方面起着放大或衰减拾震器输出电信号的作用；另一方面在拾震器的高阻抗输出为低阻抗，以便记录器记录。记录器一般用光线示波器或磁带机进行。随着电子技术的发展，用于爆破振动测试的数字式记录仪器越来越多，这种振动测试仪测量是处理、输出为一体，安装在现场的仪器上，可将爆破振动波自动记录在仪器储存器内，通过计算机专用软件与爆破振动记录仪通信，读取并分析爆破振动波，快速得出振动测试结果。我国也已开发研制了此类先进的测试仪器，可满足各类爆破振动测试的要求。

选择爆破振动测试仪器时，其频率特性及量测等特性均应满足要求，仪器的频带线性范围应覆盖被测物理量的频率，各类爆破质点振动参数频率范围可按表10-1选择。记录仪器的采样频率应大于12倍被测振动参数物理量的上限主振频率。测振传感器和记录设备的测量幅值范围应满足被测振动参数的预估幅值要求，应使预估值在系统可测范围的30%～70%之间，其上限应高于被测信号最大预估值的20%。多点测量时，应尽量使传感器、二次仪表、记录装置的技术指标相同或接近。对爆破振动自动记录仪，一般选用自动内启动方式，要求启动设置可靠，并有负延时装置，以形成完整的记录波形。

质点振动速度测试导线宜选用屏蔽电缆，质点振动速度测试导线应选用专用屏蔽导线。

表10-1各类爆破质点振动参数频率范围表　单位：Hz

观测仪器使用前应在标准振动台上进行系统标定，测定频率响应曲线和灵敏度，供选择仪器和分析资料时使用。

（2）测点布置原则（爆破振动测试设计）。爆破振动测试时应根据工程爆破具体情况，确定检测目的和检测项目，进行爆破振动检测设计。设计内容应包括：测试目的、测试项目、监测断面及测点布置、测试仪器性能及数量、测试进度及预期成果等内容。

测点布置应根据测量目的、要求和现场条件确定，例如，为了得到爆破振动衰减规律，要沿爆破区向外布置一条或多条侧线，每条侧线上的点数要足够多，一般不少于5点，点与点之间间距应呈对数衰减规律，近爆区密、远爆区稀的原则确定；各测点应放在基岩或同一类地层上。在水利水电工程基坑开挖的梯段爆破中，其后冲向与侧向的振动强度和传播规律不同，一般后冲向大于侧向振动，由于裂缝后的振动特性也将发生改变，要全面掌握其振动转播规律时，则需布置不同的测点。未观测爆破地震对建筑物或构筑物的影响，确定破坏标准，测点应布置在目标附近的地标和目标上，或沿目标不同高程布置。为研究爆破对高边坡的影响，应在坡脚至顶部不同高程布点，特别在危险地段着重布点。高边坡振动监测点布置见图10-1。为比较地质构造，如断层、裂隙、层面、节理及预裂面等对地震波强度的影响，测点要围绕这些部位布设。确定爆破对隧洞围岩稳定的影响，要在隧洞个断面围岩上及底板布点，地下厂房振动监测点布置见图10-2，宏观调查点处也要布置仪器观测点。

图10-1　高边坡振动监测点布置示意图（单位：m）

图10-2　地下厂房振动监测点布置示意图（单位：m）

每个测点一般布置垂直向、水平径向和水平切向三个方向的测试传感器。

传感器的安装应与测试点固定牢靠，以保证可靠传递振动量，对传感器安装部位的岩石介质或基础选择、清理，速度传感器与被测目标应形成刚性连接，加速度传感器与介质连接时，所有螺栓应与标定时一致。砂土质介质或基础上的传感器安装应将传感器上的长螺栓全部插入介质内，确保紧密连接。固定内部测点传感器的充填材料，其声阻抗应与被测介质一致，可与静态观测仪器一同埋设，传感器安装时，其角度应正确，误差不应大于5°。(www.xing528.com)

（3）爆破振动衰减规律计算。爆破振动参数（常为点振速、质点振动加速度）观测后，属于检测项目时可按照爆破振动安全允许标准对其安全做出评价，评价时也可参考其他观测项目进行比较确定。

测定爆破振动衰减规律时，通常根据计算式（10-1）进行统计分析计算。针对对应测点的药量、距离及各测点测得的质点振动速度进行回归计算，实测数据不能满足爆破振动衰减规律计算条件时，不应进行统计分析。对回归计算结果应进行相关性检验。

在式（10-1）中，Q、R、v均为已知量，K、α为待求量，计算中可将公式两边取对数如式（10-2），变成线性函数方式：

按最小二乘法得：

上两式中　n——测点数。

上述计算在一般计算器中均有编程，只需输入相应数据即可得出结果。

当测点沿边坡高程布置时，可采用式（10-3）进行统计分析计算，此时可用二元线性回归方法得出：

这里需要说明的是，归纳计算衰减规律时，应对符合相应的地形地质条件的测点，才可进入计算，不同地形地质条件的测点值不得进行统计计算，否则将得出不符实际情况甚至错误的结论。

另外，统计计算各测点时，均应计算相应的值，令，ρ为比例药量（或称比例距离）。根据测点布置原则各个点的ρ值各不相同，归纳计算衰减规律的公式应标注ρ值所在范围，归纳推算的衰减公式应在该ρ值范围内适用。

不少学者根据工程爆破的不同特点，采用了有别于式（10-1）和式（10-3）的不同表达方式，也可进行类似的分析计算。

爆破振动参数与炸药、钻孔参数、装药结构、起爆方式、地形地质、测试系统等诸多因素相关，即使同一工程相类似的条件下，据测试所得的k、α值也很难相同，均有一定的差别。因此，采用公式时应留有一定余度。