摘 要：通過對減振溝開挖前后兩個階段爆破振動加速度峰值的監(jiān)測，采用回歸分析的方法，得到兩種情況下的薩道夫斯基經(jīng)驗公式。通過對比分析的方法，得到減振溝對振動加速度峰值的減振規(guī)律。結果表明，合理的開挖減振溝可有效地降低爆破振動加速度峰值。
1引言
浙江秦山核電聯(lián)營公司為擴大發(fā)電規(guī)模，在其正在運行的1號和2號機組西面擴建3號和4號機組。擴建場地周圍環(huán)境非常復雜，東側160m為常規(guī)島及變壓器，東北角100m為網(wǎng)控樓，北側130m為開關站，距電站主控室300m，并且周圍還有許多正在使用的附屬設備及管線等[1]。由于核電設施均設有天然地震監(jiān)測系統(tǒng)，為了保證核電站安全運行，必須使核電設施所承受的爆破振動加速度峰值控制在一定閾值內。
2試驗方案
2.1測試系統(tǒng)
該試驗采用EXP3850-3爆破振動記錄分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)由EXP3850-3爆破振動記錄儀、國產(chǎn)891-Ⅱ型速度／加速度傳感器以及相應的分析軟件組成。
2.2爆破試驗方案
試驗在擬建核島和常規(guī)島的位置上進行，該試驗分兩個階段完成，第1階段是在無減振溝的情況下進行試驗爆破，第2階段是在開挖減振溝后進行試驗爆破。為了得到減振溝減振的規(guī)律，試驗的兩個階段地質條件保持一致，主要為平整的微風化花崗巖。爆破時按單孔到多孔、小藥量到較大藥量的順序進行，孔徑采用ф76mm，乳化炸藥的單耗為0.4kg／m3，為了防止段延時的影響，所有試驗炮次均為單段瞬發(fā)爆破。
2.3減振溝的開挖
減振溝開挖于3號和4號機組基坑的東面，長144m、深9m、寬6m，具體位置見圖l。減振溝4個邊角(1#、2#、3#、4#)坐標見表1。其中，A坐標表示為南北方向坐標，B坐標表示為東西方向坐標。
2.4測點的選擇
為了更準確地掌握爆破地震波的傳播和衰減規(guī)律，在選擇測試點位置時，將建筑物底層地面或完整基巖作為理想的選擇[2]。
在對爆破振動的測量中，往往由于現(xiàn)場作業(yè)條件的復雜性，使得傳感器的固定方法受到很大的限制。若傳感器設置的方法選用不當，會使測量的數(shù)據(jù)誤差增大，甚至有可能會使數(shù)據(jù)失真，從而給分析帶來困難，甚至得出錯誤的結論。
試驗中將測點位置選擇在2號常規(guī)島地下的基巖上，然后用打磨機將選定的測點磨平，采用南大704膠將傳感器與基巖粘結，并且每次根據(jù)爆源的具體位置調整傳感器的角度，盡量將傳感器設置可能帶來的數(shù)據(jù)采集誤差降低到最小。
由于徑向加速度在三個方向中值最大，因此采用Q04測點的徑向加速度作為研究對象。該測點的具體位置如圖1所示，測點坐標值見表1。
3數(shù)據(jù)采集
第1階段(無減振溝)共進行了13次試驗，各次試驗的爆破參數(shù)及加速度監(jiān)測值見表2；第2階段(有減振溝)共進行了15次試驗，各次試驗的爆破參數(shù)以及加速度監(jiān)測值如表3所示。
4數(shù)據(jù)處理
4.1數(shù)據(jù)回歸分析
振動加速度峰值與段藥量和爆心距之間的關系，可由薩道夫斯基公式得到：
a=Kpa=K(Q1/3/R)a (1)
式中：a為加速度峰值，Q為段藥量，R為爆心距，p為比例藥量，K和a分別為與爆破地形、地質條件以及爆破規(guī)模、藥包結構特征等相關的系數(shù)和衰減指數(shù)。
根據(jù)實測的加速度峰值，段藥量以及爆心距，通過最小二乘法可以回歸分析得到系數(shù)K和a的值，從而得出預測分析爆破振動的薩道夫斯基公式。
在對第1階段試驗第1炮次的監(jiān)測中，由于藥量過小，爆破引起的振動沒有使傳感器觸發(fā)。通過剔除異常數(shù)據(jù)，得到圖2(a)、(b)在沒有減振溝和存在減振溝情況下加速度的回歸曲線圖。在回歸曲線圖中，縱坐標為實測各炮次的加速度的對數(shù)，橫坐標為距離與裝藥量1／3次方比值的對數(shù)，因此在回歸方程中斜率為負值，所求的a為該斜率的絕對值。另外，相關系數(shù)r值越大，說明擬合曲線與實際情況越接近，工程上要求r大于O.85。
通過以上回歸分析，得出數(shù)據(jù)回歸分析結果如下：開挖減振溝前的K=158.5、a=2.01、r=0.92，回歸方程為y=-2.01x+2.2；開挖減振溝后的K=56.1、a=1.88、r=O.88，回歸方程為y=-1.88x+1.75。最后得出減振溝開挖前后加速度的回歸公式：
減振溝開挖前：
a=158.5(Q1/3／R)2.01 (2)
減振溝開挖后：
a=56.1(Q1/3／R)1.88 (3)
4.2對比分析
從上述結果可以明顯看出，開挖減振溝后,K值明顯減小，a值變化較小，因此減振溝對爆破振動的峰值加速度起到了明顯的減弱作用。根據(jù)公式(2)與(3)對不同距離以及不同裝藥量的爆破振動進行預測，結果見表4。減振效果用減振率表示，是指在相同條件下有無減振溝時爆破振動強度差值與無減振溝的數(shù)值之比的百分數(shù)�？梢钥闯觯瑢σ淮锡R爆藥量相同的爆破，減振效果隨距離的增加而明顯減弱；一次齊爆藥量增大，在同一距離處的減振效果略為增強�？梢姕p振率是一個變量，距離和齊爆藥量對其影響較大[3]。
對于減振溝開挖前的每一炮次，通過使用公式(3)，可以計算出相對應的每一炮次在假設開挖減振溝后的加速度值，所有結果列于表5�？梢钥闯觯�5炮有異常顯示外，其它各炮次有減振溝存在情況下的振動加速度峰值都明顯小于無減振溝情況下的振動加速度峰值。通過以上對比分析，減振溝的開挖對于爆破振動的強度起到了明顯的削弱作用。
5結論
(1)減振率是一個變量，與爆破條件、地質狀況、減振溝的深度和位置等有關。在相同爆破條件下，減振溝的減振效果隨距離的增加而減弱，在爆源近區(qū)，減振效果十分明顯。
(2)在開挖減振溝后，對爆破地震波加速度峰值起到了明顯的削弱作用，如果采用相同的裝藥量和爆心距，有減振溝時的加速度峰值要遠小于無減振溝時的加速度峰值。
