爆破振动舒适性评价方法研究现状及展望

姚 强， 杨兴国， 李洪涛

(1.四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都 610065； 2.四川大学 水利水电学院, 成都 610065)



爆破振动舒适性评价方法研究现状及展望

姚 强1,2， 杨兴国1,2， 李洪涛1,2

(1.四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都 610065； 2.四川大学 水利水电学院, 成都 610065)

爆破作业产生的地面振动将给临近建(构)筑物的振动舒适性产生不利影响，引起住户的抱怨、不满甚至投诉，影响爆破作业进行和社会和谐稳定。在分析爆破振动舒适性产生机理基础上，系统总结了爆破振动舒适性的影响因素、现有的评价指标和评价判据。目前国内外大多采用单一阈值指标评价爆破振动舒适性，不但没有考虑振动频率和持续时间等因素的影响，且未考虑人体和建筑物的振动特性，以及人群特点和环境因素等影响。针对传统评价方法的不足，提出了下一步将要研究的目标和方法，对于建立新的爆破振动舒适性评价方法和标准，减少因爆破施工引起的投诉和民事纠纷，具有重要意义。

爆破振动；舒适性；影响因素；评价方法；研究现状及展望

随着国民经济的不断发展，水电站、铁路、公路和城市建设等项目越来越多，邻近人群聚居区的爆破施工越来越多，爆破作业诱发的爆破地震效应导致的居民的抱怨、投诉和民事纠纷越来越多。近年来，国内外专家、学者分别从理论模型、测试仪器和方法、信号分析技术、危害机理和破坏判据等方面研究了爆破地震对周围建(构)筑物的危害效应[1-5]。爆破振动具有频率高、持时短的特性，与天然地震相比不易引起建筑物的损坏，相反，大量调查研究表明：“人对伴随爆破引起的地面与空气扰动产生的振动高度敏感”，人敏感的程度大约是建(构)筑物的10倍以上。满足振动舒适度要求的振动强度小于使结构破坏的安全限值，随着振动强度增大，可能会引起居民的烦恼和不安甚至投诉。这主要是由居民对爆破作业的烦恼效应、对建筑破坏的担忧和惊扰效应共同引起的，是一种典型的振动舒适性而非安全性问题。

美国矿业局的调查结果表明，人体对于爆破振动十分敏感，当大多数人感受到爆破振动时，人体的感受明显大于真实的振动强度，即当爆破振动足够小，不足以造成建筑物破坏时，人体的感受可能已经非常强烈[6]。美国西弗吉尼亚州露天煤矿爆破开采过程中，由于爆破振动引起了居民的烦恼和对房屋受损的担心，导致周边居民接连不断的不满和抱怨，投诉数量远远大于爆破振动超标的次数[7]。美国加利福尼亚州运输部对临近爆破区域的居民的抱怨进行了记录，大部分的居民投诉涉及墙壁、天花板和混凝土板的开裂等[8]。澳大利亚昆士兰州自然资源与矿山局等机构也注意到了爆破作业引起的周边居民的烦恼和不满[9-12]。近年来，爆破振动舒适性问题已经受到很多国外学者和研究人员的关注，美国[13-14]、加拿大[15]、澳大利亚[16]、英国[17]和印度[18]等国的学者对这一问题进行了研究。

近年来，随着我国居民生活水平和维权意识的逐渐提高，在矿场、采石场和水电站等工程中，由于爆破作业而引发的关于建筑物遭受损坏、生活受到干扰的投诉案例越来越多[19-20]。大量调查表明，大部分爆破工程投诉案例的本质是一个爆破振动舒适性问题而非安全性问题，是居民在其人身财产面临爆破作业威胁的情况下做出的一种过激反应。因为满足舒适性要求的爆破振动强度要明显小于使建筑结构破坏的安全阈值，单从建筑结构安全角度并不能很好地解决这种不满和纠纷，例如在德国和奥地利，建筑破坏标准常常被受到爆破振动干扰的投诉者置之不顾[21]。在我国，目前的研究依然集中在爆破地震对周围建(构)筑物的危害方面，爆破振动对舒适性的影响没有引起足够的重视，研究成果较少。爆破振动舒适性问题涉及爆炸力学、地震学、结构动力学、生物动力学、人机工程学、统计学等多个学科领域，对爆破振动舒适性进行深入研究，具有重要的工程意义和理论价值。

1 爆破振动舒适性研究现状

自Rockwell在1927年首次研究采石场中爆破振动对建筑结构的影响，在此之后，LANGEFORS等[22]学者和研究人员相继对工程中的爆破地震问题进行了研究，主要针对爆破地震波的传播、信号分析、破坏机理、安全标准和灾害控制技术等。到了20世纪80年代，SISKIND等[23-26]学者开始关注由爆破振动引起居民的烦恼和抱怨甚至诉讼等舒适性问题，在随后的时间里，来自澳大利亚、加拿大、美国和英国的学者对这一问题进行了研究。

1.1 人体对爆破振动产生烦恼的机理

爆破作业所产生地爆破地震波在土岩等介质中传播，是一种复杂的随机复合波，具有振幅大、衰减快、频率高和持时短等特性。爆破地震波传至建筑物基础导致建筑物产生振动，进而通过与人体接触部位(如脚底、臀部等)传至人体。人体承受爆破振动时的响应，主要有生物力学响应、生理学响应和心理学响应等[27]。生活经验表明，一个暴露在振动环境中的人会马上构成他对振动环境的判断，可以把由这种振动输入所形成的影响视为一个两步过程。第一步产生的是有形的物理学运动或机械响应，即生物力学响应；然后第二步才有心理学和主观反应的表达，即生理学和心理学响应等。当振动达到一定强度时，可引起人的不良感受，使人产生不良的心理和生理影响，可能会引起居民的烦恼和不安甚至投诉，包括烦恼效应、破坏担忧和惊扰效应等。

烦恼效应是评价振动舒适性的指标，随着振动强度增大，其对居民的正常生活、工作、学习和娱乐等可能会受到不同程度的干扰，引起居民的烦恼和不安。惊扰效应和破坏担忧是指爆破作业具有突然性和意外性，一定强度的爆破振动会让人产生不安和惊扰，进而寻找房屋是否被破坏，导致以前没有被注意的裂缝等建筑破坏可能被认为是爆破作业引起。而且，很多人没有意识到平常我们可以容忍相似的、振动水平更高的振动，这些振动往往来自日常的生活中，如关门，跑动等等，其在日常生活中经常遇到但却容易被忽视。然而当人们听到“爆破”一词，通常会生成一种情绪化的反应，从而变得对爆破振动十分敏感。因为它属于不常见和不期望出现的振动，使人受到干扰、惊吓和不安，与它相关联的烦恼和惊吓阈值比结构受损伤水平低得多，即使对于安全的振动级别，反复的爆破可以给人造成建筑物被破坏的感觉。

很多工程实例表明，即使建构筑物的安全问题可以被较好解决，但爆破作业区附近的居民对于爆破作业的抱怨和投诉却没有随之停止，正如很多学者所说的，这一问题已经从结构损伤问题转变为如何减少投诉的问题[28]。SCHILLINGE指出，人们对振动的感知是进一步研究爆破振动的一个重要方面。对于爆破行业而言，这是一个新的课题，PETRO等总结了近年来爆破行业所面临的类似的问题，他们指出：爆破振动是一个常常被临近居民投诉的问题，而不是简单地遵守相关安全标准的问题。在2005年的国际爆破工程师协会(ISEE)爆炸物和爆破技术会议上，SPATHIS等[29]也指出，在某些情况下，一个人能感觉到的地面振动水平低于舒适性的要求，因此即使没有超过规范限制的爆破振动也会惊扰周围居民。1980年SISKIND等在RI8507中对这些研究结果进行了总结，由于人体对于爆破振动比结构更为敏感，满足舒适性要求的振动水平比保证结构安全的要严格很多。

影响人体对于爆破作业的主观感受除了爆破振动以外，还有爆破噪声和飞石等。爆破噪声属于脉冲和冲击噪声，这种噪声会让人“烦恼”，但由于爆破噪声相较于爆破振动衰减较快，其与爆破飞石的影响范围均有限，而且从现有研究文献可以得出，周边居民对于爆破作业的投诉主要集中爆破振动的“惊扰”效应和对建筑破坏的担忧，所以本文主要阐述爆破振动对舒适性的影响。

1.2 影响人体感知爆破振动的相关因素

人体对于爆破振动非常敏感，受到一系列因素的影响，最重要的影响因素是爆破振动的振幅、频率和持续时间等特性，还有一些非爆破振动因素。

1.2.1 振幅因素

一个众所周知的事实是，人类可以感受和做出反应的爆破振动量级低于建筑损伤阈值[30-31]。虽然个体之间对于振动的敏感度差别较大，但人体对振动都非常敏感，因此将对爆破振动产生大量主观感受。当爆破振动达到1.5 mm/s时，大部分人都将感受到爆破振动，某些情况下甚至可以低至0.55 mm/s，这一数值大约是引起结构破坏所需振动幅值的百分之一。新西兰学者的研究表明，人体可以感受到非常低级别的振动，当振动小于0.5 mm/s时是无法感知的(感知阈值)；当振动达到0.5～2.0mm/s时会有轻微震感(几乎感觉不到)；当振动大于2.0 mm/s时可以明显感觉到(震感显著)；当振动峰值质点速度达到或超过7.5 mm/s时，室内的人几乎总是能感受到严重的振动[32]。CHIAPPETTA[33]研究指出，建筑结构的地面振动水平达到0.76～2.54 mm/s时人的感受很明显，振动水平在2.54～7.6 mm/s可以令人不安，高于7.6 mm/s时非常不舒适，结果见表1。PLAYLE[34]通过观察人体对于爆破振动的反应，给出了振速和人体反应的结果，如表1所示，并指出，由爆破作业引起的大量投诉，会进一步导致居民对于房屋破坏的担忧和全面检查，由其他原因导致的建筑物破损也很容易的被归为爆破震害。RORKE[35]则建议将爆破振动速度控制为小于7 mm/s，这样可以避免对建筑物的损害，减小居民的不满和投诉。

GB 6722—2014规定的普通建筑物的破坏阈值在20～50 mm/s之间，从以上研究成果可以看出，大多数人可以感受到非常低水平的振动，在达到给建筑造成实际损害的水平之前人对振动的感觉已经很严重。虽然人体对于振动非常敏感，但不同学者得出的可感或不舒适的振动阈值差别较大，这是由于人体区别振动强度的能力有限，而且个体之间也存在差异，不能准确判断振动的强度。即使如此，一旦振动超过人体的感知阈值，人们就会对爆破表现出足够的警觉。这种警觉与可能造成的建筑物振动破坏相关，以前可能由于自然原因造成的或已经存在的破坏都被归咎于爆破作业，反复的爆破更可能引起居民对于建筑破坏的担心，且由此导致不满和烦恼。目前没有统一的烦恼阈值，这一方面表明人体对于区别振动强度大小的能力非常有限，同时也说明了由于忽略了频率和持续时间等因素，采用单一峰值强度(峰值振动速度或者加速度等)作为舒适度的定性评价指标存在不足。

表1 人体对爆破振动的感知

Tab.1 Perception of human body to blasting vibration

1.2.2 振动频率的影响

SISKIND等研究发现，对于同样的振动，人体和建筑结构的响应有很大的不同，建筑物对于低频振动比较敏感，而人体对于高频振动更为敏感，表明人体对于振动的反应和忍耐力曲线与建筑物刚好相反，在频率为20 Hz左右时，人体对于25.4 mm/s的振动是无法忍受的，频率为60 Hz左右时，人体则对于12.7 mm/s的振动无法忍受，但这项研究是针对人体对于稳态振动的反应进行的，没有考虑爆破振动的瞬态特性。这项研究表明，尽管爆破作业时为了减小对临近建筑物的振动危害，可以使爆破振动频率增大，但这将导致人体舒适性的问题和相关投诉，爆破振动对于建筑结构安全和人体舒适性存在这样的悖论。考虑到不同频率的爆破振动对人类感知的影响，在USBM安全爆破标准图上绘制人类感知曲线，如图1所示。图1表明，尽管爆破振动水平在规定的建筑物安全限制内，但可以被强烈感觉到，感觉上是不愉快的，但仍不会诱发结构的损伤(普通砖混结构)。近似人体的响应曲线与USBM建筑物安全标准对比可以看出，随着频率升高，人体对于振动越来越敏感，与建筑物刚好相反。

图1 建筑物安全阈值及人体感知特性对比Fig.1 Contrast of building safety threshold and human perception characteristics

PLAYLE研究指出，爆破作业中常常收到的关于振动较大的投诉，都是基于人的非常严重的不良感受做出的，而人体对振动的敏感性取决于振动频率和质点振动幅值(位移)，如图2所示。

图2 人体爆破振动响应特性曲线Fig.2 Response characteristics of human to blasting vibration

如上所述，人体对于不同频率的振动的感知不同，这主要与人体自身的振动特性有关。一般情况下，与人体自振频率越接近，越容易被感知，但同时也与年龄，职业和姿势等有关。站立时人体对竖向振动最为敏感，而躺着时对于水平振动最为敏感。不同姿势下人体的固有频率不同，站立时为5～12 Hz，卧姿时为3～4 Hz，坐姿时为4～6 Hz，头颈肩系统为20～30 Hz，眼球为60～90 Hz，总体上人体主要器官的共振频率为4～80 Hz，这些频率范围内的共振现象降低了人体的感知和舒适度阈值。

人体对于爆破振动的感知，也与建筑结构的振动特性密不可分，这通常是由于爆炸“激励”或“匹配”一部分结构的自然频率(如地板或墙壁)，创造持续的振动(共振)，使人们察觉到并导致投诉。所有的建筑物和建筑物组成部分的固有频率通常是很低的，如果爆破振动的优势频率特别低，低频振动更可能与建筑结构的固有频率匹配，人们的感受也可能特别明显，并产生投诉。所以，并不是爆破振动的频率越低越好，应当考虑在评价振动舒适性时建筑结构对于爆破振动频率组成的影响。

1.2.3 持续时间的影响

SISKIND等研究指出，对于典型的爆破(振动持时1 s)，质点振速达到13 mm/s时，95%的人可以“明显察觉”，这一成果指出爆炸持续时间在形成人体的反应中的重要性。一般来说，随着爆炸持续时间增加，人体潜在的不良反应增加。一些研究人员逐渐认识到，人们不期望出现的振动的持续时间在舒适性评价中是至关重要的[36-38]，如果振动持时足够短，则振动是可以被容忍的。对于舒适性而言，长持时振动比短持时和罕见的振动所需的限制更严格。因此，一个短持时(通常少于2 s)的振动在爆破实践中对于提高舒适性是非常重要的。

CENGIZ等[39]在土耳其一条隧道爆破施工中，通过分析爆破振动峰值振速、持续时间和相应的人体反应，研究了人体在不同爆破条件下对振动的反应。人们对于这些振动的主观评价和忍耐程度不同，长时间的爆破作业和爆破振动是导致人们高度烦恼的原因。在一定条件下，即使短持时的爆破振动峰值振速高于长持时的爆破振动峰值振速，相对长时间的爆破，持续时间短的爆破是可以被容忍的，并没有明显烦恼。

1.2.4 非爆破振动因素

爆破振动与上下楼梯和关门等常见的振动不同，其让人烦恼的一个原因是其突然性和意外性。人体对于爆破振动的感觉如何，还取决于许多与振动特性无关的因素，如性别、年龄、收入、心理、受教育程度、所处环境、对振动的敏感程度和正在从事的活动等。例如，KEN等[40]的研究发现，经常投诉的人群的特点是：年纪偏大，受过良好教育，在当地社会和经济地位较高。BARRON等[41]研究表明，首先必须保持爆破振动处于绝对的最低值是必要的，这是一个关键因素，加上爆破作业方积极的公共政策，才可以实现与周围居民良好的关系。

1.3 爆破振动舒适度评价指标

目前欧美等国家广泛采用爆破振动峰值强度作为评价爆破振动舒适性的指标。我国学者初步探索采用计权振动剂量(VDV)，最大加权振动烈度KBFmax评价指标和烦恼率评价指标等[42]，取得了一定成果，但也存在一定不足。

1.3.1 爆破振动峰值强度指标

目前，欧美国家多用峰值振动强度作为评价振动舒适性的指标，描述爆破振动强度的指标有：加速度，速度和位移，最常用的是峰值振动速度，国外很多学者都以爆破振动速度峰值作为舒适性评价指标。BRADEN进一步对爆破振动位移(英寸、毫米)和速度(对数值和常规数值)的度量单位进行了对比分析，指出采用最容易被理解的度量单位，可以提高周围居民的舒适性。爆破振动峰值强度指标虽然易于理解且容易获得，但其考虑因素太少，忽略了频率和持续时间等因素，也没有考虑影响舒适性主观感受的非爆破振动因素，在评价方法上存在不足。这也是导致目前基于峰值振速指标的研究成果各不相同，很难得到统一舒适性阈值的原因之一。

1.3.2KBFmax评价指标

德国标准DIN 4150—2[43]对像爆破振动这样的瞬态振动定义了相关评价指标，并规定了评价人体暴露于建筑振动的要求，适用于频率范围为1～80 Hz的周期振动和非周期振动，评价参数有“最大加权振动烈度”KBFmax和“评价振动烈度”KBFTr。评价方法是将KBFmax和KBFTr与“指标值”A0、Au和Ar进行比较，若评价参数小于指标值，则不会导致建筑内人的不适。指标值A0、Au和Ar根据DIN 4150—2选取。对于每天少于3次的瞬态振动(例如爆破振动)，根据DIN 4150—2第6.5.1条的规定，如果KBFmax小于或等于A0则符合DIN 4150—2的要求。按DIN 4150—2第7条的规定，可以利用下列两式近似计算KBFmax。KBFmax不但考虑了峰值振动速度，还在一定程度上考虑了频率的影响，但其实质上还是一种经过频率计权的峰值振速。

(1)

KBF max=KB·cF

(2)

式中,PPV为峰值振动速度，mm/s；f0为高通滤波器的截止频率，f0=5.6 Hz；f为主振频率，Hz；cF为系数，根据DIN 4150—2中表3选取，取0.6～0.8。在居民区，对于居民长久居住的住所，在白天A0取3.0，夜晚取0.2，具体取值见表2。

表2 DIN 4152-2，处于建筑中人的取值参考Tab.2 DIN 4152-2, values in the buildings

1.3.3 ISO加速度指标

ISO 2631采用多个加速度指标进行舒适性评价，目前被世界各国和地区广泛采用，主要有峰值质点振动加速度、计权均方根加速度、连续均方根加速度、计权振动剂量等指标[44-45]。

(1)计权均方根加速度。

(3)

式中,afrms为计权均方根加速度，Ns为测量数据总个数，afi为频率计权加速度。计权均方根加速度法适用于对波峰因素小于或等于9的振动进行舒适性评价，其中波峰因素为加速度峰值与均方根值的比值。

(2)连续均方根加速度。连续均方根加速度通过一个短时的常数来考虑瞬态冲击振动，测量周期中的最大瞬时振动值MTVV。

(4)

MTVV=max[aw(t0)]

(5)

(3)计权振动剂量VDV。对于波峰因素较高的振动，采用4次振动剂量法作为计算的基础，对振动的峰值将更加敏感。

(6)

对于爆破振动采用基本评价方法(计权均方根加速度)会低估爆破振动对人的影响，一般采用四次方振动剂量值VDV作为其评价指标。

1.3.4 基于烦恼率模型的爆破振动舒适度评价

大量研究表明，人对振动的感受既包含了由于人对振动感受的差异所导致的随机性，也包含了由于判断概念不清晰所导致的模糊性[46]。通过对这两种不确定性进行分析，文献[47]将概率理论、模糊数学、实验统计、实验心理学等方法结合起来，提出了“烦恼率”舒适度量化评价指标。离散情况下的烦恼率为:

(7)

对于连续分布的情况，感受性的差异可以用对数正态分布来描述，加权均方根加速度为aw时的烦恼率计算公式为:

A(aw)=

(8)

根据式(8)可以确定任意加权均方根加速度aw下的烦恼率。从式(7)可以看出，烦恼率是评价振动舒适度的依据，它是一个统计数据。式中：σ2=ln(1+δ2)，δ为变异系数，取在0.1～0.5之间，其取值对烦恼率值影响不大，取0.3。v(u)为与振动强度有关的模糊隶属度函数，可表示为:

(9)

式中,umin为“感觉不到”或“毫无影响”的振动加速度的上限；umax为“无法忍受”的振动加速度的下限。

1.4 爆破振动舒适度判据

如上所述，欧美等国家主要采用爆破振动峰值振速作为舒适性评价指标，其舒适性控制标准也以峰值爆破振动速度规定。澳大利亚和新西兰环境委员会在1990年9月发布了技术指南(ANZECC，1990)[48]，为了减小爆破敏感区域的居民烦恼和提高舒适度，给出了基于峰值爆破振动速度的舒适性控制标准。建议峰值爆破振动速度(PPV)不大于5 mm/s，同一年中可以有5%的概率超过5 mm/s，但绝对不能超过10 mm/s，同时对于长期出现的爆破振动建议不超过2 mm/s。爆破时间规定在白天9∶00～17∶00之间，而且每天只进行一次爆破作业，晚间不应该超过1 mm/s。

美国矿业局USBM在这一领域的研究工作非常显著，多年来一直是这一领域的先驱，通过调查和分析爆破振动和类似爆破振动对人的影响，结果发现，当峰值振动速度达到12.7～19.0 mm/s时，将有5%～10%的居民认为爆破振动“不可接受”。美国国家标准协会ANSI S2.71[49]创建了一个类似于家的环境，测试人体对于振动的反应，测试结果如表3所示，表中列出了人体可以接受的包括竖直和水平的，持时约为1 s的瞬态振动。

表4对各个国家和地区的爆破振动舒适性标准进行总结，主要有加拿大，美国，澳大利亚和英国的爆破振动舒适性控制标准，基本都是以峰值质点振速进行舒适性评价。

表3 建筑中的人可以接受的峰值振动速度Tab.3 The acceptable peak vibration velocity of people in buildings mm/s

表4 不同国家和地区允许爆破振动暴露标准Tab.4 The allowable vibration exposure standards for different countries and regions

近几年，国内学者对于这一问题也进行了研究。郦东东等[57]采用德国标准DIN 4150—2规定的最大加权振动烈度KBFmax评价指标评价了码头土石方爆破作业时对人体舒适性的影响，得出当KBFmax指标小于3.0时，此时爆破振动峰值振动速度小于5 mm/s，爆破振动不会引起人体的烦恼。宋志刚等采用国际标准ISO 2631规定的振动剂量值VDV评价指标评价了水电工程爆破作业时产生的爆破振动对人体舒适性的影响，得出“典型的振动舒适性”问题往往会被住户错误地以“爆破损坏了建筑”的形式表达出来，即以自己的主观感受和主观意愿做出了判断，结合振动剂量VDV和到达指定振动剂量水平VDVt的次数Nt来估计振动对居民的影响程度。ISO 10137[58]中规定了不同振动剂量VDV所对应的投诉可能性大小：0.2～0.4(投诉的可能性小)；0.4～0.8(投诉的可能性适中)；0.8～1.6(投诉的可能性大)。陈士海等[59]分析发现，满足爆破振动舒适性要求的振动强度远小于使结构破坏的安全限值，建议爆破设计要兼顾振动舒适性方面的设计。通过进一步的研究，提出了基于小波分析的能量评价指标作为舒适性评价方法，并结合工程实例得到了相应的舒适性判据[60]。吴永刚等[61]结合爆破监测数据，现场观察人对振动的反应和理论计算，得出在生产爆破中，只要计算加速度振级低于110 dB，就可以将爆破振动有害效应降至最低，实现和谐生产。张志毅等[62]总结了近年来爆破振动控制的技术进展，提出了爆破振动的人性化控制指标：地面上的有感振动阈值为0.7 mm/s，心理可承受的振动阈值为5 mm/s，进一步指出爆破振动的人性化指标，是人情的关怀，和谐社会的需要，工程顺利进行的保证，以及社会进步的标志。于蕾[63]通过分析多层建筑对爆破振动的响应及建筑内人员的反应，得出了白天可接受的振动控制指标分别为0.3 cm/s(<10 Hz)，0.3～0.5 cm/s(10～50 Hz)，0.5～0.7 cm/s(>50 Hz)。田运生等[64]从环境振动标准角度出发，利用《城市区域环境振动标准》对某露天深孔爆破工程进行了研究，得到了加速度振级与爆心距和段药量的关系。

很多国家的爆破振动舒适度评价指标和标准形式各样，不同标准间的差别比较大。在爆破振动舒适性评价中，目前采用较多的是峰值质点振速PPV、最大加权振动烈度KBFmax和计权振动剂量VDV等舒适性评价方法，而对应的控制标准差别很大。国内对于这一问题的研究刚刚起步，没有被广泛认可的评价方法和评价标准。当采用的振动舒适度评价方法和标准不同，所得到的结论也不同，甚至是相反的，如何确定适用于爆破振动的舒适度评价方法和标准，值得深入探讨和研究。

1.5 爆破振动舒适度调查研究

目前国内外关于爆破振动舒适度调查的相关研究较少。AIMONE-MARTIN[65]在2000年发表了通过成功的爆破设计、监测和处理公共关系的文章，论述了一个成功解决居民投诉以及减小爆破振动影响的案例，但居民的“烦恼”是基于较为感性的认识，是无法精确衡量的。RAINA等通过对采矿场爆破作业时周边居民的调查发现，影响采矿场周边环境的主要是爆破振动和噪声，而且当居民的根本利益受到威胁时，会激化居民的真实反应。调查结果表明，随着居民年龄、性别、受教育程度、收入等的不同对爆破振动表现出不同的态度[66]：

(1)居民面对爆破振动环境，普遍反应是心理恐慌，担心自己及家人的人身和财产安全受到威胁。

(2)年龄方面，中年人(20～40岁，特别是有家庭需要照顾的人)对爆破振动表现出更多的担忧。

(3)性别方面，总体上女性比男性反应小一些，但差别不大。

(4)受教育程度方面，受过中等教育的中年人反应最为强烈。

(5)收入方面，没有财产受到威胁的居民对爆破振动漠不关心；低收入人群对爆破振动非常关心；反应最强的是高收入人群，对爆破振动最为敏感。

因此，在评价爆破振动舒适性时，应充分考虑爆破产生的各种危害效应(如振动和噪声)的影响，然后参考爆源周边主体居民(年龄、教育程度、收入、性别及社会环境等因素相近的人口数量占总人口数量最大的人群)对爆破振动舒适度的评价结果，最终得出真实可靠的舒适度评价结论。

2 目前研究存在的不足

综上所述，经过国内外学者和研究人员的大量研究，爆破振动舒适效应及其评价方法等逐渐被人们所认识，然而，针对爆破振动舒适性的研究起步较晚，相关研究较少，仍存在一定不足：

(1)爆破地震具有频率高和持续时间短的特点，人体自振频率与爆破振动频率接近，对爆破振动十分敏感。随着振动强度增大，可能会引起居民的烦恼和不安甚至投诉，进而产生较为严重的社会问题，目前国内外在这方面的研究较少，研究成果比较有限。

(2)目前评价爆破振动对人体影响的指标大多采用峰值振动速度、加速度和位移等，单一阈值评价指标没有考虑振动频率和持续时间等因素的影响。国内研究人员尝试采用振动剂量VDV评价指标，可以同时考虑了爆破振动三要素的影响，但计算VDV指标首先要获得可靠的爆破振动加速度，而爆破振动监测大都是监测振动速度，客观上制约了这一指标的使用。而且，VDV指标不能考虑人体自身和建筑物的振动特性的影响。

(3)除了爆破振动这一主要因素外，人体对爆破振动舒适性的感受还受很多非爆破振动因素的影响，如爆破噪声、对振动敏感程度的差异、心理、所处环境和正在从事的活动等。所以，爆破振动舒适性评价是一个多层次、多因素的问题，需要在深入研究各个影响因素的基础上，确定适当的综合定量评价和预测方法。

(4) 爆破振动舒适性的评价主体是爆破作业附近的居民。如上所述，爆破振动舒适性评价受到很多非爆破振动因素的影响，在确定适当的综合评价方法之前，首先应明确影响爆破振动舒适性评价的主要影响因素，这就需要对大量舒适性调查数据进行分析，目前国内关于爆破振动舒适性调查的研究成果较少。

3 结 论

随着国民经济的不断发展，水电站、铁路、公路和城市建设等项目越来越多，邻近城镇或居民集中地带的爆破作业越来越多，因爆破振动舒适问题而引发的民事纠纷和诉讼也越来越多。目前国家在工程建设中倡导“以人为本，和谐发展”的局面，为了减少因爆破作业而引起的抱怨、投诉甚至民事纠纷，急需建立一套爆破振动舒适性评价方法和标准。

目前，关于爆破振动舒适性的评价方法和标准大都以单一的峰值强度指标为依据，然而在实际案例中，由于受到爆破振动三要素及其它负面效应(爆破噪声、飞石和粉尘等)，建筑物和人体的振动特性，以及评价对象所处环境、心理，利益，受教育程度和正在从事活动等诸多因素的影响，很难全面地对爆破振动舒适性进行定量评价，仍然停留在定性基础上。

为了使爆破振动舒适性研究的结果更符合实际，评估过程更简单、有效。首先，必须明确影响爆破振动舒适性的各个因素，将爆破振动舒适性影响因素分为两大部分：爆破振动相关因素和非爆破振动相关因素。然后，在考虑爆破振动幅值、频率、持续时间、人体和建筑物振动特征等基础上，综合建立客观评价人体受到爆破振动能量大小的指标。最后，在建立客观评价指标基础上，结合工程实例和爆破振动舒适性调查和分析，研究年龄、性别、爆破噪声、所处环境振动和噪声、受教育程度和正在进行的活动等非爆破振动因素的影响大小和规律，尝试建立一种定量的综合评价模型，达到对爆破振动舒适性主观感受进行定量预测和评价的目的。同时，在爆破作业过程中，实施积极的公共管理政策，如第一时间让居民获得振动大小的数据并积极与居民进行交流和解释，对于解决这一问题也是非常重要的。

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Review on status quo and prospect of assessment methods for comfort under blasting vibration

YAO Qiang1,2, YANG Xingguo1,2, LI Hongtao1,2

(1. State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China;2. College of Water Resource and Hydropower, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

The ground vibration caused by blasting operation may give rise to a negative effect on the vibration comfort of adjacent buildings (structures), which will cause residents’ complaints, dissatisfaction and civil disputes, and then even influence the social harmony and stability seriously. On the basis of analyzing the mechanism of comfort under blasting vibration, the influencing factors, the existing evaluation indexes and criteria of the comfort under blasting vibration were systematically summarized. At present, the single threshold index is often used to evaluate the comfort under blasting vibration, which does not consider the influences of vibration frequency and duration, the vibration characteristics of human bodies and buildings, as well as the crowd characteristics and environmental factors. In view of the shortcomings of traditional evaluation methods, the objectives and methods in the next study were proposed, which are of great significance for the establishment of a new blasting vibration comfort evaluation method and standard to reduce the complaints and civil disputes caused by the blasting construction.

blasting vibration; comfort; influencing factor; evaluation method; review on status quo and prospect

国家自然科学基金资助项目(51009104);国家科技支撑计划(2014BAB03B00)

2015-09-07 修改稿收到日期：2015-11-13

姚强 男，博士，讲师，1987年生

李洪涛 男，博士，副教授，1979年生 E-mail:lmyht@126.com

TD235

A

10.13465/j.cnki.jvs.2016.22.023