周期性的振動測量是有效的機械狀態管理的基礎，與其它無損監測技術相比，振動頻譜提供了更多的旋轉機械狀態信息。

　　(1)監測目的

　　隧道施工對地面建筑的影響主要有兩個方面：地表不均勻沉降和爆破振動，當這兩者的作用超過建筑的承受能力，會造成樓房等地表建筑的開裂，后果非常嚴重。其中，爆破振動具有瞬時性，是居民對隧道施工***直接的感受，對居民的生活產生較大干擾同時也引發居民對建筑安全的擔心和質疑。因此必須進行爆破振動監測，嚴格將爆破震動危害控制在允許的范圍內，監測對象安全評價，為后續施工提供精確可靠的數據和指導后續施工爆破方案設計等是爆破振動監測的主要目的。

　　(2)工作內容

　　工作內容為對爆破影響范圍內需保護的建(構)筑物進行實時振動監測，確保振速控制在規范規定和建、構筑物安全范圍內，具體的工作內容有：現場熟悉、了解和掌握場址影響區范圍內構筑物狀況;配備先進監測設備、按有關規范對爆破影響區建(構)筑物進行爆破振動監測，對監測數據進行處理分析：

　　A. 對振動技術參數即頻率、振幅、周期、振動時間、振動相位等的監測。

　　B. 對振動量即速度、加速度、位移等物理量的監測。

　　(3)爆破振動監測原理

　　爆破振動監測原理如流程圖

　　

 

　　由于炸藥在巖石中的爆炸作用，使安裝布置在監測質點上的傳感器隨質點振動而振動，使傳感器內部的磁系統、空氣隙、線圈之間作相對的運動，變成電動勢信號，電動勢信號通過導線輸入可變增益放大器將信號放大，進入AD轉換，再通過時鐘、觸發電路，同時也通過存儲器信號保護，再通過CPU系統輸入計算機，采用波形顯示和數據處理軟件進行波形分析和數據處理。

　　(4)監測方法

　　爆破振動監測是實時監測，所以在爆破前根據實地調查結果進行細致的準備工作，并嚴格按照工作流程進行工作。

　　為確保監測的準確可靠，***先對爆破點附近的監測對象進行詳細準確的調查后，確定監測對象，然后在爆破前對監測系統進行檢查、檢測和標定，同時根據監測對象與爆破點相對位置關系，確定測點位置及布置方法，提前進入現場進行安置，根據爆破時間進行監測。

　　A 測點布置

　　根據設計要求，將爆破振動測點布置在所需監測的地表、建筑物結構支撐柱、隧道側壁上。安裝傳感器時必須安裝穩固，否則質點的速度監測數據將產生失真現象，一般采用石膏固定傳感器效果較好。還應注意對傳感器的保護，使其避免受到爆破碎石或其它物體的物理性損傷。另外必須注意傳感器的方向性。

　　a、測點布置遵循的原則

　　***大振動斷面發生的位置和方向監測;

　　爆破地震效應跟蹤監測;

　　爆破地震波衰減規律監測。

　　b、測點的布置方法

　　按照上述原則和爆破地震的傳播規律和以往的經驗，隧道爆破振動監測點布置在隧道一側底部，每次監測選擇離爆破點***近的2個測點，每個測點布置垂直方向、水平方向和水平切向的傳感器;地面建構筑物的測點布置在距爆破中心***近的建構筑物及其地表面，即靠近開挖隧道一側(迎爆面)。

　　對于建構筑物測點選取基礎上表面，若基礎埋于土層下，則選擇***近基礎且堅實的散水作為測點。

　　B 監測

　　a、爆破振動速度監測系統

　　爆破振動速度測量系統一般由拾振器(或測振儀配合傳感器)和記錄器(包括計時器)兩個部分組成。

　　b、使用儀器

　　

 

　　采集器物理性能

　　² 內存32 兆，用于操作系統和數據儲存，可用閃存卡擴展

　　² NiMH 電池，工作8 小時，重新充電3 小時

　　² 便攜2.04 公斤，長寬厚為 203mm X 260mm X 48mm

　　² 146mm X 108mm 彩色LCD 顯示器 / 分辨率為640 X 480 / 帶背光

　　² 大尺寸按鍵，包括12 個軟功能鍵，上下文相關幫助

　　² 密封外殼(IP65)

　　² 多種通訊方式，包括USB 口、以太網、串行或Email 數據文件

　　采集器數據采集功能

　　² 幅值量程自動設置

　　² 平均方式：正常、峰值保持、階數追蹤、時間同步、負平均

　　² 分析頻寬80kHz ;分辨率可達12800線

　　² A/D 轉換為16 位精度，動態范圍超過96dB(對特定的應用，配合模擬積分可大于120dB)

　　² 供ICP傳感器的20伏2毫安電源

　　² 內置電壓輸入“緩沖”

　　² 轉速TTL 輸入，內置用于非TTL 信號的調理，可調整觸發

　　² 虛擬轉速，為隱藏的軸產生轉速脈沖

　　² 雙通道，既完全兼容，又可***立組態

　　采集器分析功能

　　² 交互式數據采集參數設置，幫您成為分析專***

　　² 動態分析的值包括：通頻值、頻譜、波形、12 個分析參數、1/3 倍頻程、A加權、相位、伯德 / 奈奎斯特圖

　　² 真正細化可提供***達300,000 線的分辨率

　　² 內置PeakVue 功能和調制解調功能，可對滾動軸承和齒輪故障進行早期診斷

　　² 低速測試(SST)技術，可以用于分析轉速為10RPM 的設備

　　² 變速分析，對定轉速和變轉速的診斷同樣***

　　² 同時雙通道采集，和帶濾波的軸軌跡分析

　　² 交叉通道可測量同步交叉通道相位和相干性

　　采用自動記錄儀將速度傳感器測得的測點水平徑向、水平切向和垂直方向上的振動速度進行記錄。所記錄的振動波形應有時間標尺，并標出***大振幅值和所處時刻。

　　然后需對爆破振動質點速度進行回歸分析，模擬出其傳播規律?；貧w分析可根據測點***程不同采用分組進行，選擇相互之間***差較小的測點作為一組采用薩道夫斯基公式進行回歸分析：

　　式中，Vmax為測點***大振動速度，應分三個方向統計分析;

　　K、α為衰減系數;

　　Q為爆破裝藥量，齊發爆破時為總裝藥量，延時爆破時為***大一段藥量;

　　R為測點至爆源的距離。

　　按照***小二乘法原理，根據爆破振動監測數據，可求出K、α值。K、a值與爆區地形、地質條件和爆破條件都相關，但K值更依賴于爆破條件的變化，a值主要取決于地形、地質條件的變化。爆破臨空條件好，夾制作用小，K值就小，反之K值大;地形平坦，巖體完整、堅硬，a值趨小，反之破碎、軟弱巖體，地形起伏，a值趨大。根據我公司以前的相似工程經驗，K取值范圍大部分在50～1000之內，a取值在1.3～3.0之間。而近距離振動衰減規律和遠距離衰減規律可分開考慮，當比例距離R’=R/Q≤10，為近距離，R’=R/Q≤10時為遠距離。近距離振動K值較大，可達500以上，a值較大，可達2.0～3.0;遠距離爆破振動，K達130～500，a為1.3～2.0。

　　(5) 建、構筑物及已開挖地下隧道的安全性評估

　　評價各種爆破對不同類型建(構)筑物和其他保護對象的振動影響，應采用不同的安全判據和允許標準。地面建筑物的爆破振動判據，采用保護對象所在地質點峰值振動速度和主振頻率。

　　《爆破安全規程》(GB6722-2003)中對爆破振動安全規定如下：

　　爆破振動安全允許標準序號保護對象類別安全允許振速/(cm/s)

　　<10Hz10Hz～50Hz50Hz～100Hz

　　1土窖洞、土坯房、毛石房屋a0.5～1.00.7～1.21.1～1.5

　　2一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物a2.0～2.52.3～2.82.7～3.0

　　3鋼筋混凝土結構房屋a3.0～4.03.5～4.54.2～5.0

　　4一般古建筑與古跡b0.1～0.30.2～0.40.3～0.5

　　5水工隧道c7～15

　　6交通隧道c10～20

　　7礦山巷道c15～30

　　8水電站及發電廠中心控制室設備0.5

　　注1：表列頻率為主振頻率，系指***大振幅所對應波的頻率。

　　注2：頻率范圍可根據類似工程或現場實測波形選取。選取頻率時亦可參考下列數據：硐室

　　爆破<20Hz;深孔爆破10Hz～60Hz;淺孔爆破40Hz～100Hz。

　　a 選取建筑物安全允許振速時，應綜合考慮建筑物的重要性、建筑質量、新舊程度、自振

　　頻率、地基條件等因素。

　　b 省級以上(含省級)重點保護古建筑與古跡的安全允許振速，應經專***論證選取，并報

　　相應文物管理部門批準。

　　c 選取隧道、巷道安全允許振速時，應綜合考慮構筑物的重要性、圍巖狀況、斷面大小、

　　深埋大小、爆源方向、地震振動頻率等因素。

　　d 非擋水新澆大體積混凝土的安全允許振速，可按本表給出的上限值選取。

　　若被監測對象的質點振動速度超過上表所規定的范圍，應采取相應措施修正爆破方案，并加強被監測對象的其它監測手段(如安全巡視、沉降及位移監測、應力應變監測等)，確保其安全。爆破方案修正措施包括：控制***大單響藥量、選用低爆速低威力的炸藥、創造自由面、控制開挖循環進尺、采用多段微差起爆技術、調整爆破傳爆方向、開挖減震溝、采用預裂爆破方法等。這些措施可多種同時采用，確保安全施工。

　　(6) 建議

　　A、振動安全評價方面，不僅要考慮建筑物結構形式，更要考慮地基基礎。應該說大部分振動破壞都不是建筑結構直接振裂的破壞，而是地基基礎的振動變形和位移導致結構破壞案例占多數，因此除考慮不同結構類型的振速標準外，還應考慮不同地基類型的振動標準。如瑞典的“標準”規定：

　　散松的冰磧、砂、卵、粘土層 [V]≤1.8 cm/s

　　緊密冰磧層、砂巖、軟弱灰巖 [V]≤3.5 cm/s

　　花崗巖、片麻巖、石灰巖、石英砂巖 [V]≤7.0 cm/s

　　這一標準值得參考。地基的振動變形或破壞以振動加速度判據更為合理。

　　B、規程中將地下隧道根據功能分為三類，在實用中認為地下巷道的標準好用，建議本項目應根據圍巖類型和支護質量不同，確定不同的標準值。

　　C、對于重要建筑或有紀念意義建筑應由專***組根據調查報告或試驗報告論證確定振動安全標準，并跟蹤爆破作業進行振動監測，提出振動速度監測報告，報告內容應包括爆破振動安全評價。

　　D、爆源50 m以內若有保護目標時，應作振動監測。因爆源近區振動危害較大，振動衰減規律變化較大，只有通過測試結果隨時調整爆破設計方案，才能確保振動安全，同時也可避免一些不必要的糾紛。

　　(7)儀器操作注意事項

　　傳感器：傳感器安裝的準確性是數據可靠性的重要保障?，F場安裝時，必須注意以下幾點：

　　1. 傳感器的測量方向必須準確，安裝時應使用水平尺及羅盤，對傳感器的安裝進行調平及調方向，確保三維測量方向的正確。

　　2. 傳感器安裝位置應選擇在與被監測物形成一體的結構上，并選取離爆點***近的位置。

　　3. 傳感器必須與被監測物可靠粘結，粘結劑可選擇石膏粉、AB膠，也可以選擇以夾具或磁座方式，與被測物形成剛性聯接。

　　4. 傳感器與儀器的連接必須可靠，連接完成后，可輕拽線纜，確認線纜已接好;儀器進入信號等待狀態后，輕輕用手指敲擊傳感器，觀察儀器是否記錄，確保傳感器及儀器的可靠工作。

　　儀器：現場使用時，應先安裝好傳感器并將傳感器線纜與儀器完成連接后，才能打開儀器電源;電源打開后30秒內不作操作，儀器將自動進入采集等待狀態。