岩土工程爆破产生的地震波的形态、振幅、频谱构成及持续时间等特征，均与爆破实施的方案、爆破区的岩性、传播区的地层以及测点处的场地特性有关。由于影响因素很多，要精确地从波形上判断这些关系是很困难的，但是如果能从这些影响因素了解波的形态类型，对评价波动作用的性质是有意义的。

（1）震源深度对爆破地震波的影响。爆破震源深度比较浅 （相对天然地震震源），一般很接近地面，这对地面波的形态与类型，有明显影响。

体波类型的波在爆震区的范围很小，接近爆源，按条件①、②估计，爆深20m时，爆心距60～70m地面以远出现面波，形成较明显的水平方向传播的SV波，同时形成P波和SH波。

工程爆破由于爆心向上抛掷，形成抛掷漏斗，产生较强的竖直向剪切，而形成SV 波，并向四周水平向传播，地面产生较强的竖直运动，同时向四周挤压，产生水平剪切运动，形成SH波，并沿地面平行平面纵向传播，如图1-6所示。

图1-6　抛掷爆破地震波类型形成示意图

因此爆破源近区的地面竖向运动的振动加速度、振动速度等均比水平运动的大。爆心愈接近地面，SV波愈明显，SH波则较弱。在地面上爆炸时，强冲击使地层垂向运动，质点竖向剪切运动就非常强烈，P波向深部传播较两侧传播强，接近地面时就较弱了，因此，水平向振幅比竖向振幅明显要小。

图1-7　SV波质点运动与传播方向

图1-8　SH波质点运动与传播方向

爆破形成体波，传播达到一定范围，由于P波反射后在表层形成面波——瑞利波，它的质点运动仍为竖向振动。SH 波形成勒夫波是有条件的，必须有低速的表层才能形成，它的传播方向与质点振动方向和SH波相同。如果形成了勒夫波，则有可能加强水平振幅，否则水平振幅还会受到削弱。当传播到比较远的场区时，由于体波衰减较快，面波衰减较慢，竖直振动的波比水平向的波的衰减要快，随着传播距离的增加，水平向振幅会逐渐比竖直向的大，因此一般爆破地震动波的远区场地水平向振幅与竖直向振幅比大于1.0，但是一般在振幅对环境有较大影响或危害的范围内，往往还是竖直向振幅大于水平向振幅，竖直向振幅一般为水平向振幅的1.2～1.5倍。这需要根据具体场地和比例距等加以确定。

（2）爆破地震动波时间过程的形态特征。爆破诱发的地震动波形特征与爆破装药当量、爆破方案、爆破区岩性和传播途径的地质地形条件、测定点的爆心距及岩层性质等因素有关。由于通常的工程爆破往往不是单个药包爆炸，所以情况就更加复杂，为了说明爆破地震波的形态特征与影响它的主要因素爆距的关系，先就单孔爆破情况来讨论。

近爆源区的地震波，波形初始峰值达到最高，而且随时间衰减较快，振动次数较少。因为距离近，P波虽然传播快，但是S波几乎会与其同时到达。波形一般特征如图1-9（a）所示，如果用外包线给它包络起来，即连接各峰点的曲线形态上像前沿上升时间很短的单脉冲指数衰减型，正负振幅不对称 [见图1-10 （b）]。这种振波的垂直振动主要由P波和SV波构成，而水平向振动波则主要由P波和SH波构成。

这里需要说明：当测点在爆破弹塑性区时，爆破振动波在零线两侧是一种非对称振动的波，而且几乎是单脉冲形式，很接近冲击响应的形态，几乎没有等振幅段，如图1 11所示。这种情况不是弹性振动波。

图1-9　近爆源区地面运动波

（a）波形；（b）包络线

图1-10　中爆源区地面运动波

（a）波形；（b）包络线

图1-11　远爆源区地面运动波

（a）波形；（b）包络线(www.daowen.com)

当波传播到一定距离，P波与S波已能够明显区分的时候，这时先出现低振幅，振幅较大的振动随后出现，再逐渐衰减，而且大振幅的S波一般出现在整个振动时程曲线的前1/3～1/2部位。波形图如图1-10 （a）所示，其外包络线则如图1-10 （b）所示，可用函数描述。

波传到更远的部位，则P波与S波时差拉得更开，而且有表面波形成，波的大振幅时间段范围更宽，大振幅基本上处在整个波形的中间部位。波形图如图1-11 （a）所示。外包络线上升段时间和下降段时间基本相等，等振幅段时间较前一种情况长，如图1-11（b）所示。

上述波的形态特征是波的形态特征的一般性规律，而且为实测结果所证实，David.E.Siskind曾在某矿区测得一组不同距离的地震动波形，与上述结果有很好的一致性。^[1]上述近爆源区、中爆源区和远爆源区三种距离的地震动波形的外包络线形状函数可用式（1-18）表示：

式中时间T1、T2可按以下爆距确定：

式中：f0为爆破地震波的主频率；Td为爆破地震波的持续时间。

实际工程中的爆破，不是点爆或单孔一次起爆，而是根据工程需要，多炮孔分段延时爆破，地震动波形比较复杂，为各单孔爆破效应的相互叠加。单孔爆破效应可以认为只是一种基本波形。

参数b及c的选取，也是与爆距有关的，对于近爆区b，c稍大，平稳段时间很短。而爆距大时，则b，c值较小，平稳段时间则较长。具体计算时，可根据所设计的爆破规模、爆源、测点场地岩土性质以及爆距等多种因素来综合确定，这些参数的合理选取，对准确地模拟实际波形的形态特征有重要影响。

则持续时间：td=tn-t1。

通常有一种作法，直接从波形上读取初始时刻，刚出现振幅时为起始时刻或零时刻，记为t0，到振幅消失或衰减到零时刻为振动终止时刻t1，取t1-t0这一段作为振动持续时间，这样计算振动持续时间不妥，原因是没有注意到记录仪器灵敏度的选择，波形直观上看到的振幅几乎为零，如果为测试很强的振动，记录仪器灵敏度很低，虽然直观看振幅很小，但它代表的振幅值却比较大，而被测振动信号比较弱时，仪器选择的灵敏度较高。它的波形振幅值直观上看，足够大，但实际振幅值很小，这样由波形直接确定的起始及终止时刻没有可比性，确定的持续时间就没有统一振幅标准。这样必然会导致确定的持续时间没有统一的标准而无规律性。

一般地说，单孔爆破持续时间与爆破装药量关系密切，爆心距对持续时间也有较明显影响。例如，丰满岩塞爆破中得到的单响药量1974kg的地震动持续时间与爆心距的关系，统计见表1-2。

表1-2　爆心距与持续时间的关系

由表1-2可见，爆破地震动的持续时间一般都比较短。

工程爆破地震动的持续时间与爆破方案、爆破起爆网络，爆破分段的段数的关系可以由所设计的爆破方案计算出来，这种情况，地震动持续时间可能会长达数秒，甚至10多秒，但记录的振动波是有间隙性的振动波，这个间隙是由于各段起爆的雷管延时爆炸所致（见图1-12）。

图1-12　分段延时爆破地震地面振动波形

多炮孔或多药包在一个大的区域内同时起爆或有微小时间差的连续起爆，地震动波会形成叠加，可使地震动时间延长。这种波形是连续的，不存在间隙，振幅有增大的可能。地震动持续时间根据爆破方案确定。

（4）爆破地震动波形的频率特征。大量工程爆破的地震动测试结果表明，主频带都在10Hz以上，一般都多在20～60Hz，甚至更高，10Hz以下的低频率很少出现。造成此结果的主要影响因素是爆破最大单响药量，其次是距爆心的距离，还有爆破区岩石性质、地质情况以及测点处的场地土性质等。一般说，洞室集中大药量的爆破地震动频率低一些；浅孔小药量爆破地震动频率高一些。随距爆心距离的增大，频率也有逐渐降低的趋势。场地土性质、覆盖层厚度等均对地震动频率有影响，坚硬土的比松散土的频率高，覆盖土层厚的比覆盖土层薄的频率低。由于每一种因素影响的大小与地震动频率的相关关系都是变化的，所以一般考虑各种因素影响的综合效应，但在爆破药量确定的情况下，距离与场地岩土性质是影响的主导因素。如表1-3所列，当爆炸当量达9×107kg的装置地下爆炸时，在距爆心7～20km地面的地震动频率 （主峰）为10～5Hz（周期0.1～0.2s）。距爆炸中心47～64km时可降到5～2Hz，接近天然地震频率，但这时振幅已很小，对环境不构成威胁。一般几万t级的爆炸装置在地下爆炸时地震动主频率都在5～10Hz之间；丰满2t级的岩塞爆破地震动频率为10～20Hz；几百千克的爆破地震动主频率为40～60Hz，几十千克的爆破主频率已达50～90Hz或更高。一般情况如此，在岩体松软、松散时频率还可能会低一些。与振幅相比，频率比较复杂。统计规律离散性较大，目前还没有一个能综合反映各种因素与爆破地震动频率的函数关系式。

表1-3　爆破药量与频率的关系

表示频率构成特征的方法通常有富氏谱、功率谱和反应谱等，这里不作详述。