图1 沿深度方向传感器布置图
Fig.1 Sensor layout along depth
爆破地震波在岩体内沿深度方向是逐渐衰减的，地表振动由于受表面波和反射稀疏波的影响要大一些，地层深度受岩土体约束作用质点振动则要小一些，衰减规律一般呈负指数规律变化。按负指数曲线计算爆破地震波在深度方向的传播衰减公式为：
υ=υ0e-kH
式中：υ为深度方向振速，cm／s；υ0为地面振速，cm／s；志为衰减系数；H为距地表深度(取正值)，m。根据试验实测数据，运用数理统计方法计算得出，υ(H)沿深度方向的衰减系数为：铅垂方向k┴=0.08～0.09，水平方向(垂直于渠道开挖轴线)k//= 0.08～0.12。实测爆破地震波振速在不同深度处的变化规律如图2所示。
3.2 地下天然气管道的爆破振动试验研究
(1)爆破参数：爆破试验地点选择在爆破施工区内，距管道较远的区域并与正式生产施工地质条件基本一致。爆破试验区距管道226.2m，爆破总药量364kg，单孔药量平均16.5kg，分段单响药量控制在41.4～80.25kg。起爆网路采用孔外毫秒延时起爆技术，孔间采用MS3和MS5两段接力起爆雷管，孔内采用MS5段雷管。
(2)试验结果：试验从爆源到天然气管道方向共布置了5个观测点，最近距离36．1m、最远距离226.2m(管道位置)，测点间距大约按对数等间距分布。
单响药量控制在40kg多段与80kg单段时，距爆源226.2m处的天然气管道实际最大振速仅为0.29cm／s，小于规定的安全标准。爆破试验结果表明，采用的爆破方案是可行的，选择参数合理，爆破地震效应不会危及天然气管线的安全。
图2振速沿深度衰减变化曲线
Fig.2 Variation curve of vibration velocity along depth
根据实测爆破振动数据，运用数理统计方法回归拟合得到爆破地震波沿地面传播衰减规律为：
υ=83.9(R/Q1/3)-1.31
根据爆破振动速度公式和管道安全控制标准，可计算出距天然气管道不同距离处的药量控制标准，以指导后期工程爆破施工。
4 工程施工监测
南水北调中线北京段石方爆破施工历时16个月，监测点数520点次，张坊供水管线地面振速大都控制在3.Ocm／s以内，而大于3.Ocm／s的测次有13点次，均位于距爆源50m范围以内。根据试验结果估算，地下5m处振速在2.44～3.66cm／s，从工程监测的总体来看，张坊供水管线是安全的，未出现泄漏现象。这说明，张坊供水管线的振动安全控制标准是偏于安全的。
南水北调中线河北段S49标段爆破施工，与陕京天然气管线距离均大于50m。工程根据试验结果，制定了优化的爆破施工方案，针对距天然气管道的不同距离，确定了相应的爆破规模、最大单响药量和分段时差。爆破施工共历时近一年，爆破次数上百次，监测点次200余次。从监测结果来看，实测天然气管线地面振速均小于3.Ocm／s，管道一直处于正常安全运行状态，未出现安全事故。工程表明，天然气管线的振速3.Ocm／s控制标准是可行的。
5 结 论
(1)从现场试验和大量的实测数据分析，并结合张坊供水管线和陕京天然气管线的安全运行状态，
工程制定的安全标准是合理的、可行的。工程现场资料，对深入研究地下管线的抗震动力特性、抗震安全标准的制定，爆破振动允许振速的控制具有参考意义。
(2)针对地下管道(供水、供气)受爆破地震影响是否安全，进行了岩体内不同深度处的地震波传播特性试验，研究了爆破地震波在地面处反射作用程度，对比了地面与不同深度处的振速影响大小，分析了爆破振动速度幅值沿深度的传播衰减规律，建立了不同深度处振速值与地面振速值的负指数函数关系式。
(3)按石油天然气管道保护条例规定，对河北段S49标段渠道开展了爆破对天然气管线安全的振动试验研究。试验爆破规模、施工方式与实际相同，实测管道附近振速值较小，管道结构安全。根据试验结果，提出了爆破振速衰减公式，为实际施工提供了参考依据。
参考文献：
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