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摘要:地面建筑形式多樣,功能不一,大小不均,總之是為滿足人類種種需要由人類自己建造或改造的建筑體。本文著重討論采礦活動與房屋建筑破壞之間關(guān)系,其余,也可以此為參考借鑒。
關(guān)鍵詞:爆破地震;解釋;破壞
在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查過程中,經(jīng)常遇到由于采礦活動形成采空區(qū),導(dǎo)致地面開裂、地面塌陷等,地面房屋建筑遭受不同程度的破壞,嚴(yán)重時(shí)發(fā)生房屋倒塌等安全事故,毋庸置疑房屋破壞很明顯是受采礦活動直接影響,也得到礦山開采方認(rèn)可和相應(yīng)賠償。還有一種情形是:地面未發(fā)生開裂、地面塌陷,井下又沒有形成采空區(qū),只有主巷道通過,且離地面垂距大(200~400m),巷道沒有直接從房屋之下通過的情形下,地面房屋卻出現(xiàn)了不同程度的破壞(圖1)這種情況,礦方是不會給與賠償?shù)?;請相關(guān)專業(yè)人員鑒定,得出結(jié)論:房屋破壞與采礦活動無關(guān)。這樣人們就會提出一個問題:房屋出現(xiàn)開裂與采礦活動究竟有沒有關(guān)關(guān)系?筆者引入地震學(xué)的一般知識來分析、解答。通俗的講,地震就是地殼的振動,分為人工地震和自然地震,其區(qū)別是震源來源不同、深度不同、波長不同、傳播頻率不同、傳播速度不同、地震強(qiáng)度不同,其余均相同。有地震,就會產(chǎn)生地震波,地震波主要分為體波[縱波(P)、橫波(S波)]和面波兩種,面波是由體波相互干涉在地表衍生的次生波,能量大、破壞性較大。面波既可以引起地表上下的起伏,也可以是地表做橫向的剪切,其中剪切運(yùn)動對建筑物的破壞最為強(qiáng)烈。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),有些房屋受損是墻體開裂,有的卻是屋頂與墻體之間開裂,而墻體、屋頂完好,這些受損發(fā)生在井下多次爆破之后,是多次破壞累加后的結(jié)果。首先,僅僅墻體開裂的情形,往往是房屋基礎(chǔ)為普通漿砌毛石基礎(chǔ),且基礎(chǔ)不十分結(jié)實(shí),當(dāng)井下發(fā)生爆炸后,產(chǎn)生的地震體波能量衰減大,對房屋破壞小,面波在地面?zhèn)鞑ゲ⒅苯幼饔糜诜课莼A(chǔ)上,如果是上下振動波,由于振動過程中各質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波峰(谷)的時(shí)間不一致,致房屋的一部分往上抬升,另一部分下降,就會產(chǎn)生剪切作用,如此往復(fù),在墻體上形成剪切裂縫(圖2);如果是近于平行于地面的剪切,房屋墻體就會產(chǎn)生水平錯動。
其次,墻體完好,房屋基礎(chǔ)完好,但在屋頂與墻體接觸部位發(fā)生開裂(圖3),這種情形都發(fā)生在房屋基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí),鋼筋混凝土整體澆注的圈梁結(jié)構(gòu)房屋基礎(chǔ),當(dāng)井下發(fā)生爆炸后形成的面波中同時(shí)有上下振動和水平剪切,波長大于房屋基礎(chǔ)尺寸,房屋相當(dāng)于一個質(zhì)點(diǎn)整體運(yùn)動,水平剪切能量不致房屋基礎(chǔ)發(fā)生拉裂,因此在墻體上不會形成拉裂裂隙,這時(shí)只有垂直振動作用于整棟房屋,整棟房屋基本上由三個部分構(gòu)成:堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)、墻體、屋頂,基礎(chǔ)與墻體、墻體與屋頂之間自然形成結(jié)構(gòu)面,墻體與屋頂是相對薄弱的一個面,當(dāng)一波垂直振動波來襲時(shí),先是基礎(chǔ)對墻體瞬時(shí)強(qiáng)烈擠壓,將力傳遞給墻體,墻體強(qiáng)烈瞬時(shí)對屋頂擠壓,其結(jié)果是在結(jié)構(gòu)面之間的材料壓碎,后是擠壓瞬時(shí)消失,這時(shí)由于速度快,在回復(fù)過程中,屋頂受空氣阻力回復(fù)滯后,在墻體和屋頂結(jié)構(gòu)面之間產(chǎn)生拉伸脫節(jié),如此往復(fù),形成了屋頂與墻體之間產(chǎn)生了裂縫。因此,在礦山開采過程中,不能只看地面變形與否(實(shí)際上地面變形也是發(fā)生的,只不過浮土掩蓋或規(guī)模很小,不容易發(fā)現(xiàn)而已)來判斷房屋損壞與礦山開采關(guān)聯(lián)和不關(guān)聯(lián),一旦有采礦活動,就會對地面建筑物有影響,要使房屋不受影響或受影響小,在井下爆破過程中,根據(jù)巖層巖性、構(gòu)造發(fā)育程度、爆破點(diǎn)離居民區(qū)距離等,先計(jì)算出適合礦山安全用(炸)藥量,杜絕進(jìn)行大當(dāng)量的爆破。
參考文獻(xiàn)
[1]楊迪,張夢凡,許果.爆破地震波波長對建筑物基礎(chǔ)的影響[J].今日湖北旬刊,2015,(5).
[2]中國科學(xué)院地球物理研究所.地震學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社,1976.
作者:陳波 單位:貴州省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院