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浅论地震知识解释地面房屋破坏机制

2019/06/21 阅读:

摘要:地面建筑形式多样,功能不一,大小不均,总之是为满足人类种种需要由人类自己建造或改造的建筑体。本文着重讨论采矿活动与房屋建筑破坏之间关系,其余,也可以此为参考借鉴。

关键词:爆破地震;解释;破坏

在地质灾害调查过程中,经常遇到由于采矿活动形成采空区,导致地面开裂、地面塌陷等,地面房屋建筑遭受不同程度的破坏,严重时发生房屋倒塌等安全事故,毋庸置疑房屋破坏很明显是受采矿活动直接影响,也得到矿山开采方认可和相应赔偿。还有一种情形是:地面未发生开裂、地面塌陷,井下又没有形成采空区,只有主巷道通过,且离地面垂距大(200~400m),巷道没有直接从房屋之下通过的情形下,地面房屋却出现了不同程度的破坏(图1)这种情况,矿方是不会给与赔偿的;请相关专业人员鉴定,得出结论:房屋破坏与采矿活动无关。这样人们就会提出一个问题:房屋出现开裂与采矿活动究竟有没有关关系?笔者引入地震学的一般知识来分析、解答。通俗的讲,地震就是地壳的振动,分为人工地震和自然地震,其区别是震源来源不同、深度不同、波长不同、传播频率不同、传播速度不同、地震强度不同,其余均相同。有地震,就会产生地震波,地震波主要分为体波[纵波(P)、横波(S波)]和面波两种,面波是由体波相互干涉在地表衍生的次生波,能量大、破坏性较大。面波既可以引起地表上下的起伏,也可以是地表做横向的剪切,其中剪切运动对建筑物的破坏最为强烈。在调查中发现,有些房屋受损是墙体开裂,有的却是屋顶与墙体之间开裂,而墙体、屋顶完好,这些受损发生在井下多次爆破之后,是多次破坏累加后的结果。首先,仅仅墙体开裂的情形,往往是房屋基础为普通浆砌毛石基础,且基础不十分结实,当井下发生爆炸后,产生的地震体波能量衰减大,对房屋破坏小,面波在地面传播并直接作用于房屋基础上,如果是上下振动波,由于振动过程中各质点到达波峰(谷)的时间不一致,致房屋的一部分往上抬升,另一部分下降,就会产生剪切作用,如此往复,在墙体上形成剪切裂缝(图2);如果是近于平行于地面的剪切,房屋墙体就会产生水平错动。

其次,墙体完好,房屋基础完好,但在屋顶与墙体接触部位发生开裂(图3),这种情形都发生在房屋基础坚实,钢筋混凝土整体浇注的圈梁结构房屋基础,当井下发生爆炸后形成的面波中同时有上下振动和水平剪切,波长大于房屋基础尺寸,房屋相当于一个质点整体运动,水平剪切能量不致房屋基础发生拉裂,因此在墙体上不会形成拉裂裂隙,这时只有垂直振动作用于整栋房屋,整栋房屋基本上由三个部分构成:坚实的基础、墙体、屋顶,基础与墙体、墙体与屋顶之间自然形成结构面,墙体与屋顶是相对薄弱的一个面,当一波垂直振动波来袭时,先是基础对墙体瞬时强烈挤压,将力传递给墙体,墙体强烈瞬时对屋顶挤压,其结果是在结构面之间的材料压碎,后是挤压瞬时消失,这时由于速度快,在回复过程中,屋顶受空气阻力回复滞后,在墙体和屋顶结构面之间产生拉伸脱节,如此往复,形成了屋顶与墙体之间产生了裂缝。因此,在矿山开采过程中,不能只看地面变形与否(实际上地面变形也是发生的,只不过浮土掩盖或规模很小,不容易发现而已)来判断房屋损坏与矿山开采关联和不关联,一旦有采矿活动,就会对地面建筑物有影响,要使房屋不受影响或受影响小,在井下爆破过程中,根据岩层岩性、构造发育程度、爆破点离居民区距离等,先计算出适合矿山安全用(炸)药量,杜绝进行大当量的爆破。

参考文献

[1]杨迪,张梦凡,许果.爆破地震波波长对建筑物基础的影响[J].今日湖北旬刊,2015,(5).

[2]中国科学院地球物理研究所.地震学基础[M].北京:科学出版社,1976.

作者:陈波 单位:贵州省地矿局区域地质调查研究院

浅论地震知识解释地面房屋破坏机制

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