4 触地振动效应研究现状

大量工程实践振动测试资料表明：建筑物拆除爆破过程中，炸药破坏建筑物承重构件时的爆破振动往往小于建（构）筑物倒塌冲击地表时产生的冲击振动，而且由于后者的振动频率更接近建筑物的固有频率，具有更大的潜在威胁。因而随着对爆破振动研究的日渐成熟和对触地振动潜在危害认识的逐步加深，拆除爆破振动效应研究的重点逐渐转移到对建筑物倒塌落地所产生的冲击振动上来，这就是拆除爆破地震效应的另一种表现形式：触地振动效应。近年来，爆破工作者对触地振动效应做了大量研究工作，获到了一些半经验、半理论的公式。

1979年Henrych.J．根据大量振动测试资料，并结合工程经验，提出了建筑结构触地振动效应的估算公式[80]，见式（4.1）。

式中：C——常量；

A——振幅；

R——观测点到触地点的距离。

日本学者提出建筑物倒塌触地的振动速度的预测公式为[81]

式中：v——触地振动速度；

d——距离；

k——考虑到地面局部塑性破坏的耦合系数，可以根据以往的试验结果及在该地层的试验求出；

E——冲击能量；

n——经验常数，一般为-0.5。

Melzer在高层建筑物的拆除爆破中通过现场振动测试结果，对建筑物倒塌触地后振动的传播规律及对周围建筑物的影响进行了研究，认为在建筑物倒塌引起的振动过程中，结构触地时损失一部分能量，其余的能量传入介质中，以波的形式向周围传播，剩余能量的多少取决于地表与结构的材料性能；而所产生地震波的振幅和主频取决于触地的持续时间、触地面积及介质的力学性质[82]。David也就爆破振动对建筑物的影响进行了研究，分析了爆破对象在落地处可能会引起地面下陷，触地的直接冲击作用对地下水、电、煤气等管线设施的危害远大于振动效应的危害[83]。

周家汉等对拆除爆破建筑物触地振动进行了研究，认为控制第一层解体尺寸是控制塌落触地振动强度的关键[84]；在对某工程实测结果分析的基础上，通过量纲分析提出如下触地振动预测公式[85]

式中：v——触地振动速度；

I——塌落体触地动量；

k、α——与介质有关的常数。

因为在爆炸效应的研究中，塌落体触地振动的预测研究及实际经验较少，一般以重锤自由下落冲击或打桩振动等作为冲击源来研究结构倒塌触地振动效应。吕淑然用夯锤自由落体冲击土层产生的振动来模拟塌落体触地产生的振动，并结合量纲分析，提出下述振动预测公式[86]

式中：v——触地振动速度；

C——地层介质的纵波速度；

k、α——与介质有关的常数；

H——冲击源距地面的距离。

综上所述，触地振动效应是拆除爆破中振动灾害的主要来源，其危害性往往超过爆破振动效应。但是，目前对触地振动效应的研究还不深入，原因在于：一是没有引起人们的足够重视；二是缺乏系统的理论研究；三是理论研究的复杂性。因此，目前在拆除爆破工程中，主要凭借施工人员的经验以及通过统计分析得来的经验公式来评估触地振动效应。因此，提出便于工程应用的触地振动效应预报方法是拆除爆破工程中亟待解决的理论课题。