張繼奎，蔣楠?，周傳波，朱斌，蔡忠偉，周文斌

1) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院，武漢 430074 2) 中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司，北京 100120 3) 武漢地鐵集團(tuán)有限公司，武漢 430070

爆破技術(shù)是我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中不可或缺的重要手段，常有爆破施工作業(yè)鄰近人員密集區(qū)域的情況發(fā)生.隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)壞境舒適度的追求越來(lái)越高，工程爆破施工產(chǎn)生的爆破振動(dòng)極易引起人體的煩惱，從而導(dǎo)致工程受到人們的投訴甚至阻擾[1].控制爆破振動(dòng)對(duì)人體舒適度的影響已成為現(xiàn)階段爆破工程高效進(jìn)行的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題.然而，我國(guó)現(xiàn)有的爆破安全規(guī)程[2]中，僅僅只考慮了爆破振動(dòng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響，而忽略了爆破振動(dòng)對(duì)人體的危害效應(yīng)，因此合理地建立爆破振動(dòng)影響下人體舒適度評(píng)價(jià)體系尤為重要.

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在爆破振動(dòng)影響下人體舒適度評(píng)價(jià)體系的研究上有了一定的進(jìn)展.Fidell等[3]通過(guò)對(duì)采礦區(qū)附近的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和問(wèn)卷調(diào)查，分析評(píng)估了人們對(duì)爆破的反應(yīng)程度.Bullen等[4]在Fidell 等得到的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了振動(dòng)水平與人體煩惱程度的關(guān)系.宋志剛[5]針對(duì)以往的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)體系的不確定性，通過(guò)大量的工程案例分析，建立了煩惱率評(píng)價(jià)模型.Kuzu等[6]搜集了隧道爆破時(shí)人們對(duì)爆破振動(dòng)的反應(yīng)，并根據(jù)反應(yīng)程度優(yōu)化了爆破方案，使得工程能夠高效順利地進(jìn)行.Faramarzi等[7]對(duì)銅礦開(kāi)采產(chǎn)生的爆破振動(dòng)進(jìn)行了長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)，并結(jié)合社會(huì)問(wèn)卷調(diào)查，得到了可能引起人體抱怨的地面振動(dòng)水平閾值，指出當(dāng)?shù)孛娴恼駝?dòng)速度大于2.5 mm·s?1時(shí)可能造成人體的煩惱.Chen等[8]結(jié)合與機(jī)械振動(dòng)相關(guān)的振動(dòng)舒適標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種新的振動(dòng)舒適評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)?能量法.Kl?boe等[9]對(duì)七個(gè)受爆破影響的區(qū)域進(jìn)行了一項(xiàng)社會(huì)調(diào)查，并通過(guò)分析調(diào)查結(jié)果評(píng)估了居民對(duì)爆破的反應(yīng)程度.Yan等[10]利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合比例距離對(duì)爆破影響區(qū)域進(jìn)行了分區(qū)，評(píng)估了爆破的影響程度.姚強(qiáng)等[11?13]先后從能量吸收原理、煩惱率模型以及層次分析的角度建立了三種爆破振動(dòng)舒適度的評(píng)價(jià)方法，極大地推進(jìn)了爆破振動(dòng)舒適度的定量評(píng)價(jià)過(guò)程.Ongen等[14]通過(guò)采集石灰場(chǎng)爆破時(shí)男性和女性志愿者的反應(yīng)情況，分析了性別對(duì)爆破振動(dòng)感知的差異性，并給出不同爆破振動(dòng)水平下人體的煩惱程度.

上述的研究中多是通過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)合后期人體主觀反應(yīng)調(diào)查的方法進(jìn)行爆破振動(dòng)人體舒適性評(píng)價(jià).但此類方法的耗時(shí)長(zhǎng)、成本高，且人體的主觀感受具有模糊性和隨機(jī)性，對(duì)于同一爆破振動(dòng)，反應(yīng)差異極大，無(wú)法準(zhǔn)確地衡量爆破振動(dòng)參數(shù)與人體舒適度之間的關(guān)系.而已有相關(guān)研究表明人體心電的變化與人體舒適度之間存在較強(qiáng)的聯(lián)系[15?16].基于此，本文通過(guò)開(kāi)展基于振動(dòng)臺(tái)的爆破振動(dòng)模擬試驗(yàn)，深入研究振動(dòng)參數(shù)、人體心電指標(biāo)的變化以及人體舒適度之間的關(guān)系，將人體的主觀感受定量化，建立了一種考慮人體生理指標(biāo)的爆破振動(dòng)影響下人體舒適度定量評(píng)價(jià)體系，為近鄰人員密集區(qū)域的爆破工程提供更精確的指導(dǎo).

1 基于振動(dòng)臺(tái)的人體爆破振動(dòng)反應(yīng)試驗(yàn)

1.1 基于振動(dòng)臺(tái)的爆破振動(dòng)模擬

人體受爆破振動(dòng)環(huán)境的影響程度與爆破振動(dòng)波傳到地表的振動(dòng)參數(shù)直接相關(guān)，為了更好地研究人體舒適度與地表振動(dòng)參數(shù)的關(guān)系，需要精確控制爆破振動(dòng)波傳到地表的振動(dòng)參數(shù)，而爆破振動(dòng)波受爆源特性、傳播介質(zhì)、傳播距離等多因素影響，具有一定的復(fù)雜性[17]，實(shí)際爆破時(shí)很難做到對(duì)地表振動(dòng)參數(shù)的精確控制，此外考慮到實(shí)際工程中常采用質(zhì)點(diǎn)峰值振速和其主振頻率作為爆破作業(yè)的控制指標(biāo)，因此本次試驗(yàn)采用振動(dòng)臺(tái)模擬地表爆破振動(dòng)環(huán)境，并選取振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率作為振動(dòng)臺(tái)輸入的振動(dòng)參數(shù)變量.現(xiàn)有的爆破振動(dòng)影響下的人體舒適度評(píng)價(jià)體系中常采用煩惱程度描述人體的舒適程度，而煩惱程度的確定往往是根據(jù)人體主觀感受的調(diào)查結(jié)果結(jié)合隸屬度模糊統(tǒng)計(jì)方法確定，這就導(dǎo)致需要大量的調(diào)查數(shù)據(jù)支撐，才能在一定程度上保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性.本試驗(yàn)則是通過(guò)人體的心電指標(biāo)量化其主觀感受確定煩惱程度，相對(duì)于調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，更具有真實(shí)性.

根據(jù)本試驗(yàn)的研究目的，其關(guān)鍵在于人體心電的采集以及振動(dòng)參數(shù)的控制和選取，為方便采集人體心電和精確控制振動(dòng)參數(shù)，本次實(shí)驗(yàn)采用樂(lè)普心安寶ER2 心電記錄儀采集人體心電，采用型號(hào)為ZD/AB-ATP 的振動(dòng)臺(tái)來(lái)模擬地表爆破振動(dòng)環(huán)境.

大量文獻(xiàn)調(diào)研[3?14]發(fā)現(xiàn)，實(shí)際爆破工程中，人群密集區(qū)域的爆破振動(dòng)速度與頻率測(cè)試數(shù)據(jù)分布?xì)w納如表1 所示.根據(jù)表1 數(shù)據(jù)可知，使人體感到煩惱的振動(dòng)水平范圍較廣，試驗(yàn)時(shí)選取振動(dòng)速度的最小值應(yīng)低于0.08 cm·s?1.此外，人體各部位的固有頻率不同，對(duì)振動(dòng)頻率敏感程度也不同，研究表明[18]人體對(duì)振動(dòng)頻率最敏感的范圍在水平方向上為1～2 Hz，豎直方向?yàn)?～8 Hz，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)充分考慮低頻振動(dòng).基于上述分析，結(jié)合相關(guān)研究表明[19?20]，同一爆破工況下，爆破振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率一般具有正相關(guān)性，即質(zhì)點(diǎn)峰值振速越大或越小，其主振頻率也越大或越小.同時(shí)參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13441.1—2007 以及標(biāo)準(zhǔn)ISO 2361—1972 中考慮振動(dòng)人體健康、舒適與感知的頻率范圍，選定本次實(shí)驗(yàn)的工況如表2 所示.

表1 人群密集區(qū)域地表爆破振動(dòng)水平的調(diào)查結(jié)果Table 1 Survey results of surface blasting vibration level in densely populated areas

表2 試驗(yàn)工況Table 2 Test conditions

1.2 人體樣本的確立及試驗(yàn)過(guò)程

人體作為振動(dòng)的靶體和舒適度評(píng)價(jià)體系的對(duì)象，其樣本的選取至關(guān)重要.人體對(duì)振動(dòng)的感知受人體年齡、身體素質(zhì)以及受振時(shí)的姿勢(shì)等多因素影響.根據(jù)我國(guó)第七次人口普查數(shù)據(jù)[21]，年齡在15～59 歲的人口占比，達(dá)到總?cè)丝诘?3.35%，同時(shí)為防止振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)人員的身體造成損傷，試驗(yàn)者的年齡不宜過(guò)大.結(jié)合心理測(cè)量學(xué)的相關(guān)研究表明[22]當(dāng)測(cè)試人數(shù)為8～12 人時(shí)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的置信度為95%，誤差為0.5%.本次試驗(yàn)征集了16 名身體健康、無(wú)心血管疾病，年齡在20～30 歲的志愿者作為試驗(yàn)人體樣本，采用爆破施工時(shí)人體常見(jiàn)姿勢(shì)—站立作為測(cè)試體位.試驗(yàn)人員的身體參數(shù)見(jiàn)表3.

表3 試驗(yàn)人員身體參數(shù)Table 3 Body parameters of test personnel

試驗(yàn)時(shí)將各工況下的振動(dòng)參數(shù)依次輸入振動(dòng)臺(tái)控制器中，試驗(yàn)人員整理狀態(tài)后站立在振動(dòng)臺(tái)上，利用心電記錄儀采集試驗(yàn)測(cè)試人員受振前后的心電圖，并記錄試驗(yàn)人員受振時(shí)的主觀感受.試驗(yàn)具體過(guò)程可大致分為以下5 個(gè)步驟：（1）測(cè)試人體靜息狀態(tài)下的心電圖；（2）啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，輸入振動(dòng)參數(shù)，測(cè)試工況1 下人體受振時(shí)的心電圖；（3）關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)，記錄人體受振時(shí)的主觀感受；（4）試驗(yàn)人員休息5 min后，測(cè)試下一工況人體的心電圖和主觀感受；（5）重復(fù)上述步驟，直至16 個(gè)工況全部測(cè)試完畢.試驗(yàn)過(guò)程如圖1 所示.

圖1 試驗(yàn)過(guò)程.(a)試驗(yàn)準(zhǔn)備;(b)振動(dòng)測(cè)試;(c)測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析Fig.1 Experimental process: (a)equipment preparation;(b)vibration test;(c)statistics and analysis of test results

2 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)人體舒適度評(píng)價(jià)

2.1 試驗(yàn)過(guò)程人體結(jié)構(gòu)主觀感受

通過(guò)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，得到16 名測(cè)試人員在各試驗(yàn)工況下的主觀感受，為方便展示統(tǒng)計(jì)結(jié)果，做以下說(shuō)明：N表示測(cè)試人員的序號(hào)；F 表示腳部；L 表示腿部；W 表示腰部；C 表示胸部；H 表示頭部；S 表示全身；BF 表示幾乎感覺(jué)不到；DC 表示呼吸困難；CD 表示胸悶；BV 表示視線模糊；DY 表示頭暈；NT 表示惡心；NS 表示焦慮；PC 表示恐慌；TS 表示耳鳴.試驗(yàn)過(guò)程人體的主觀感受統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4 所示.由表4 分析可知，振動(dòng)方向不同，振動(dòng)對(duì)人體的影響程度也不同.豎直方向上振動(dòng)頻率為80 Hz 是振動(dòng)對(duì)人體影響發(fā)生變化的分界頻率，振動(dòng)頻率在80 Hz 以下時(shí)，隨著頻率和振速的增大，人體震感部位呈現(xiàn)出上移的趨勢(shì)，且振動(dòng)對(duì)人體的影響越大；振動(dòng)頻率超過(guò)80 Hz時(shí)，隨著頻率和振速的繼續(xù)增加，震感部位呈現(xiàn)出下移的趨勢(shì)，且振動(dòng)對(duì)人體的影響開(kāi)始減小.水平方向上的振動(dòng)對(duì)人體影響有限，震感部位均在人體下半身，無(wú)頭暈、耳鳴等影響嚴(yán)重的情況發(fā)生.基于以上結(jié)論，進(jìn)一步分析可知，豎直方向是影響人體舒適度的主要振動(dòng)方向，且振動(dòng)對(duì)人體的影響與人體震感部位有關(guān)，震感部位從腳部到頭部上移時(shí)，影響也越來(lái)越大，其中頭部震感明顯時(shí)，振動(dòng)對(duì)人體的影響程度最大.

表4 試驗(yàn)人員主觀感受Table 4 Subjective feelings of test personnel

為了更詳細(xì)地研究振動(dòng)對(duì)人體的影響，根據(jù)豎向振動(dòng)試驗(yàn)的人體主觀感受，結(jié)合隸屬度模糊統(tǒng)計(jì)方法，利用煩惱程度描述人體的不舒適程度，可將試驗(yàn)記錄的主觀感受分為5 個(gè)等級(jí)：沒(méi)有感覺(jué)、感受明顯、輕微煩惱、一般煩惱和非常煩惱.進(jìn)一步將試驗(yàn)結(jié)果歸納、統(tǒng)計(jì)，可以得到不同工況下人體的舒適程度，如圖2 所示.由圖2 分析可知，隨著頻率和振速的增加，豎直方向的振動(dòng)下人體的煩惱程度整體上呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，其中工況6(頻率為80 Hz、振動(dòng)速度為2.5 cm·s?1)條件下振動(dòng)對(duì)人體的影響程度最大，有93.75%的試驗(yàn)人員感到非常煩惱，而隨著頻率的繼續(xù)增加，即使振動(dòng)速度也同時(shí)增加，但感到非常煩惱的人員比例卻從97.35%降到了56.25%，人體的煩惱程度開(kāi)始減弱.上述試驗(yàn)結(jié)果表明人體舒適程度和豎向振動(dòng)的頻率范圍有關(guān)，結(jié)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析其原因可知，當(dāng)振動(dòng)頻率與人體各部位固有頻率的差值達(dá)到某一界限時(shí)，即便振動(dòng)強(qiáng)度增加人體受到振動(dòng)影響也將減小.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果80 Hz 的振動(dòng)頻率是人體對(duì)振動(dòng)感知敏感的閾值.

圖2 不同工況下試驗(yàn)人員的煩惱程度及占比Fig.2 Annoyance degree and proportion of test personnel under different test conditions

2.2 振動(dòng)對(duì)人體心電的影響

心電圖（ECG）是一種應(yīng)用廣泛、可靠、無(wú)創(chuàng)的心血管疾病診斷方法[23]，心電圖中包含諸多波段（圖3），其中P 波代表左右心房除極的電位變化，PR 間期代表心房開(kāi)始除極至心室開(kāi)始除極的時(shí)間，QRS 波群代表心室除極電位的變化，Q 波指QRS 波群第一個(gè)向下的波，R 波指ORS 波群向上的波，S 波指R 波之后第一個(gè)向下的波，ST 段代表左右心室緩慢復(fù)極過(guò)程，T 波代表左右心室快速?gòu)?fù)極過(guò)程，U 波是指位于T 波之后的小波，RR 間期是指相鄰R 波之間的時(shí)限.各個(gè)波段均有正常的波動(dòng)范圍，當(dāng)這些波形出現(xiàn)異常時(shí)，往往伴隨著人體疾病和不舒適的產(chǎn)生.

圖3 心電圖組成Fig.3 Composition of ECG

通過(guò)對(duì)比分析試驗(yàn)前后人體的心電圖，發(fā)現(xiàn)受豎向振動(dòng)時(shí)各試驗(yàn)人員心電圖的波形在S 波終末和T 波起始之間的等電位線（ST 段）變化明顯，且絕大部分都呈現(xiàn)出下降的規(guī)律（正常狀態(tài)下人體心電ST 段應(yīng)保持水平，如圖3 所示），受水平振動(dòng)時(shí)試驗(yàn)人員的心電無(wú)明顯變化.其中靜息狀態(tài)（v=0,f=0）與工況3、6 下編號(hào)分別為2、3、8、12 的四名志愿者的心電圖如圖4 所示.根據(jù)相關(guān)研究[24?25]，結(jié)合心電分析軟件對(duì)圖4 分析可知，試驗(yàn)人員心電圖中ST 段變化的類型可分為連續(xù)下降和間隔下降兩種.當(dāng)試驗(yàn)人員心電圖中ST 段出現(xiàn)這兩類異常時(shí)，均有不舒適情況的發(fā)生，并且出現(xiàn)前者的不舒適程度大于出現(xiàn)后者的不舒適程度.結(jié)合已有研究表明人體心電圖ST 段下降，會(huì)導(dǎo)致人體心肌缺血、增加患心臟病的機(jī)率等影響[26]，可知人體心電圖ST 段的變化與人體舒適程度之間存在聯(lián)系，ST 段下降程度越大、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，人體的舒適程度越差，這也體現(xiàn)了振動(dòng)對(duì)人體的危害效應(yīng).

圖4 試驗(yàn)過(guò)程人體心電變化Fig.4 Human ECG changes during the test

根據(jù)人體主觀感受和心電變化可知，盡管心電圖中ST 段與人體舒適度之間存在聯(lián)系，但無(wú)法做到將人體的舒適度定量化，因此需進(jìn)一步尋求可以定量描述人體的舒適度的指標(biāo).心率變異性（HRV）是心電圖中常用于描述人體舒適程度的心電指標(biāo)[27]，其值的大小能夠反映人體交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的活躍程度，從而進(jìn)一步得到人體的舒適狀況.根據(jù)相關(guān)研究，本實(shí)驗(yàn)選取HRV 的時(shí)域指標(biāo)：相鄰RR 間期（R-R Interval）差值的均方根（RMSSD）對(duì)人體的舒適程度進(jìn)行研究[28]，其計(jì)算公式如下：

其中，N為RR 間期的個(gè)數(shù).

RMSSD 的大小與人體舒適度之間存在較強(qiáng)的聯(lián)系，RMSSD 降低，人體的焦慮、抑郁發(fā)病率風(fēng)險(xiǎn)和心血管疾病死亡率增加，人體舒適程度降低；RMSSD 增加，人體的心血管功能和抗壓能力增加，人體舒適程度增加.利用心電分析軟件對(duì)試驗(yàn)采集到的心電圖進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)得到各試驗(yàn)工況下16 名試驗(yàn)人員的RMSSD值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示.

由圖5 分析可知，豎直方向上振動(dòng)頻率在80 Hz以下時(shí)，各試驗(yàn)人員的RMSSD 值整體上呈現(xiàn)出隨振速和頻率的增大而減小的趨勢(shì)，這表明人體的不舒適程度即煩惱程度在逐漸增加，工況6 下RMSSD 達(dá)到最小，此時(shí)人體煩惱程度最高；當(dāng)頻率超過(guò)80 Hz時(shí)，隨著頻率的繼續(xù)增加，RMSSD 呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，表明人體的煩惱程度開(kāi)始降低.水平方向上隨著振動(dòng)頻率和振動(dòng)速度的增加，RMSSD整體上滿足下降的規(guī)律，但下降的幅度較小，表明隨著人體的煩惱程度逐漸增強(qiáng)，但其增強(qiáng)幅度不大.

圖5 不同振動(dòng)方向上RMSSD 的變化規(guī)律.(a)豎直方向；(b)水平方向Fig.5 Variation of RMSSD in different vibration directions: (a) vertical direction;(b) horizontal direction

3 爆破振動(dòng)影響下人體舒適度評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

根據(jù)振動(dòng)前后人體的主觀反應(yīng)和心電變化分析可知，人體靜息狀態(tài)以及各工況下RMSSD 存在較大的差異，但受到爆破振動(dòng)影響后RMSSD 的下降程度與人體主觀感受之間存在較強(qiáng)的聯(lián)系.各工況下相比靜息狀態(tài)RMSSD 的平均下降比例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5 所示.

表5 試驗(yàn)人員各工況下相比靜息狀態(tài)RMSSD 的平均下降比例Table 5 Average decreased ratio of RMSSD under different testing conditions compared with that under resting state

由表中數(shù)據(jù)分析可知，振動(dòng)參數(shù)與RMSSD 的下降比例存在定量關(guān)系.豎向振動(dòng)下，人體RMSSD的下降比例隨振動(dòng)頻率和振動(dòng)速度的增大，呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，其中頻率為80 Hz 時(shí)下降比例最大，頻率超過(guò)80 Hz時(shí)，RMSSD 的下降比例開(kāi)始減??；水平振動(dòng)下，人體RMSSD 的下降比例呈現(xiàn)出隨振動(dòng)頻率和振動(dòng)速度的增大而不斷增大的趨勢(shì)，其中頻率為120 Hz 時(shí)下降比例最大.進(jìn)一步將表中數(shù)據(jù)整理得到圖6，從圖6 可以看出，低頻振動(dòng)時(shí)頻率和振速的改變微小，RMSSD 下降比例卻變化顯著，而隨著頻率的增大，振速相同變化下RMSSD 下降比例的變化卻相對(duì)平緩，進(jìn)一步證明了人體對(duì)低頻振動(dòng)更為敏感.

圖6 不同振動(dòng)方向上RMSSD 的平均下降比例Fig.6 Average decline ratio of RMSSD in different vibration directions

基于以上分析，結(jié)合各工況下RMSSD 的下降比例與人體主觀感受，可建立RMSSD 與人體主觀感受之間的定量關(guān)系，即建立RMSSD 下降比例與人體舒適度之間的定量關(guān)系，如表6 所示.

由表6 分析可知RMSSD 下降比例的范圍不同，人體的舒適程度也不同，整體上滿足RMSSD的下降比例增加，人體的不舒適程度即煩惱程度增加的規(guī)律.根據(jù)上述結(jié)果，結(jié)合表5 中振動(dòng)參數(shù)與RMSSD 下降比例之間的定量關(guān)系，可將振動(dòng)參數(shù)與人體舒適度之間建立聯(lián)系，結(jié)果如表7 所示.

表6 RMSSD 下降比例與人體舒適度的關(guān)系Table 6 Relationship between RMSSD decline ratio and human comfort

表7 地表振動(dòng)水平與人體舒適度的關(guān)系Table 7 Relationship between the surface vibration level and human comfort

根據(jù)表6 和表7 數(shù)據(jù)可知，本次試驗(yàn)條件下，豎向振動(dòng)下振動(dòng)頻率在60～100 Hz 區(qū)間，振動(dòng)速度在1.00～3.50 cm·s?1區(qū)間時(shí)，人體感到嚴(yán)重 煩惱；水平振動(dòng)下人體無(wú)嚴(yán)重?zé)狼闆r發(fā)生.豎向振動(dòng)對(duì)人體的危害效應(yīng)要遠(yuǎn)大于水平方向振動(dòng)的危害效應(yīng)，工程爆破施工時(shí)，應(yīng)控制傳到地表豎向振動(dòng)的振動(dòng)參數(shù)使人體煩惱程度處于嚴(yán)重?zé)酪韵碌臓顟B(tài)，即控制振動(dòng)速度和頻率分別在1.00 cm·s?1和80 Hz 以下.考慮到本次試驗(yàn)人體樣本身心狀態(tài)選取的特殊性，將一般煩惱作為人體舒適度的控制界限更為嚴(yán)苛，即控制地表豎直方向的振動(dòng)速度和頻率不宜超過(guò)0.7 cm·s?1和80 Hz.實(shí)際工程中，由于人群年齡組成、身體素質(zhì)等具有復(fù)雜性，需要根據(jù)工程背景選擇不同的煩惱程度作為控制界限，如：敬老院、幼兒園等要求嚴(yán)格的區(qū)域，應(yīng)做到避免人體的煩惱程度達(dá)到一般煩惱甚至輕微煩惱的情況發(fā)生，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等研究方法，預(yù)先確定地表振動(dòng)參數(shù)，最后參照表7，判斷人體是否處于煩惱區(qū)域，以及其處于煩惱區(qū)域時(shí)感到煩惱的等級(jí)，進(jìn)而評(píng)估其振動(dòng)參數(shù)的合理性，實(shí)現(xiàn)爆破振動(dòng)影響下人體舒適度的評(píng)價(jià).

4 結(jié)論

本文通過(guò)開(kāi)展振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，研究了試驗(yàn)過(guò)程中人體的心電變化和主觀感受與振動(dòng)參數(shù)的關(guān)系，并利用心電指標(biāo)RMSSD 將人體的主觀感受定量化，建立了爆破振動(dòng)影響下人體舒適度定量評(píng)價(jià)體系，得到了以下結(jié)論：

（1）豎直方向是影響人體舒適度的主要振動(dòng)方向，且振動(dòng)對(duì)人體的影響與人體主要震感部位有關(guān)，主要震感部位從腳部到頭部上移時(shí)，影響也逐漸增大.不同振動(dòng)工況下，隨著振動(dòng)頻率和振動(dòng)速度的增加，豎直方向振動(dòng)對(duì)人體的影響先增大后減小，人體的煩惱程度整體上也呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，80 Hz 的振動(dòng)頻率是人體對(duì)振動(dòng)感知敏感的閾值；水平方向振動(dòng)對(duì)人體的影響一直增加，但影響的程度有限.

（2）爆破振動(dòng)作用下，人體心電圖中ST 段出現(xiàn)了連續(xù)下降和間隔下降兩種變化類型，且ST 段的下降程度越大、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，人體的舒適程度越差.不同振動(dòng)工況下，隨振速和頻率的增加，人體心電指標(biāo)RMSSD 在豎直方向振動(dòng)下呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，在水平方向振動(dòng)下則一直減小.

（3）心電指標(biāo)RMSSD 的下降比例與爆破振動(dòng)參數(shù)之間存在定量關(guān)系，人體RMSSD 的下降比例隨振動(dòng)頻率和振動(dòng)速度的增大，豎直方向振動(dòng)下呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，水平方向振動(dòng)下則一直增大.

（4）心電指標(biāo)RMSSD 的下降比例與人體主觀感受之間存在定量關(guān)系，不同下降比例的范圍，對(duì)應(yīng)不同的煩惱等級(jí)，可根據(jù)RMSSD 下降比例的范圍確定人體的煩惱程度.

（5）爆破施工時(shí)，可將煩惱程度中的一般煩惱作為人體舒適度的控制界限，即控制人群密集區(qū)域地表豎直方向的振動(dòng)速度和頻率不宜超過(guò)0.7 cm·s?1和80 Hz.