基于HHT的远区爆破振动信号能量演化及分布规律

本文基于HHT分析法,对远区爆破振动信号进行时频分析,研究信号中能量随爆源距增加的演化及分布规律。结果表明：爆破振动总能量及峰值能量随着爆源距的增加衰减较快;低频段能量在传播过程中会随爆源距增加有增大的趋势,而中高频能量则是随着爆源距的增加有减小的趋势,同时,爆源距对远区爆破振动的频率段构成也会造成影响,即频率左右限均有减小的趋势,但频带宽度总体保持不变。考虑爆破振动信号所携带的能量信息在爆破振动设计方案的优化中同样具有重大的工程意义。     

最小抵抗线对台阶模型爆破效果影响研究

为揭示最小抵抗线（W）对台阶模型爆破效果的影响,利用相似准则原理加工混凝土台阶模型进行爆破试验,并采用高速摄影系统、瞬态信号测量仪以及超动态应变测试仪等对爆破效果进行监测分析,得到结果如下:爆堆质量及最大块度随着W的增大而增大;随着W的增加自由面初速度减小,模型装药中心点合速度与水平方向夹角逐渐减小,且W越大夹角减小越缓慢;自由面上的峰值应变随到爆源距离的减小而增大;随着W的增大最大振动速度会先增加后减小,爆破振动主频则呈现逐渐降低的趋势.      

隧道衬砌混凝土爆破振动能量传播规律试验

针对隧道衬砌混凝土频繁爆破振动危害累积效应,设计混凝土频繁爆破振动试验,对测得的爆破振动信号进行总能量和频带能量计算与分析。试验结果表明:①爆破振动信号能量分布范围较广;但绝大部分能量集中在0～205. 08 Hz;且多以9. 77～58. 59 Hz频带能量较大;②总能量随距离的增大而减小,在近区衰减迅速,中远区较近区衰减缓慢;而能量随着距离的增大向低频带集中,且距离越大越明显;③总能量随爆破次数增加呈降低趋势,其中近区测点的总能量在大值范围内下降;而中远区衰减较为平缓。能量集中频带随爆破次数增加总体向中低频段发展;且近区测点在低频段能量所占比例有所增加。     

结构近中区爆炸波能量分配和衰减特征

通过混凝土爆炸试验,测试到了距爆源8～16 cm范围内的爆炸波全应变信号.通过信号的时频能分析,将爆炸波识别后分离为爆炸冲击波区、应力波区及爆生气体膨胀作用区,并就各区的作用时间、力量大小、能量特征及其随距离的衰减特点开展了定量研究.结果表明,在距离炮孔中心线40R0的测点范围内同时受到爆炸冲击波、应力波和爆生气体膨胀的共同作用:总能量在距爆源8～16 cm范围内下降了55.5%;爆炸冲击波能量占测点能量的30%～40%,随距离的增大减小;应力波能占测点能量的20%～40%,随距离增大而呈线性减小;爆生气体膨胀能占测点能量的20%～40%,随距离增大而减小缓慢,且在损伤边界处存在显著增大现象.     

地铁爆破振动对周边建筑物及燃气管的影响

通过爆破振动监测,研究城市地铁爆破过程中,不同弹药量对建筑物振动的影响,爆破开挖时间变化与建筑物竖向位移和裂缝宽度的变化情况,以及不同爆源深度对燃气管振动的影响.研究结果表明:建筑物竖向振动速度随着弹药量增加而增大,建筑物竖向位移和裂缝宽度随着爆破开挖时间的推进而不断增大,燃气管振动速度随着爆源深度的加深而逐渐减小.减振孔隔振实验表明,燃气管振动速度会随着减振孔深度的增加而减小,减振孔的减振效果明显.     

地铁隧道电子雷管爆破降振技术及爆破参数优化研究

文章以北京地铁隧道16号线施工为工程背景,采用电子雷管爆破技术,研究了不同炮孔布置方式及隧道上方土体较厚时爆破振动波的传播规律。研究结果表明：采用三排掏槽孔爆破可以有效的降低爆破振动,并提高单次进尺;隧道埋深较大时,爆破主频较低,信号内小于20Hz的低频能量比例较大。采用电子雷管微差爆破很难提高爆破远区的振动主频,因此必须减小爆破药量和单次进尺以控制振动强度;距隧道掌子面25—30m范围内有建筑物时,必须采用小爆破进尺,单孔装药量最大不超过1.2kg;当建筑物在30m以外时,可以适当增加爆破进尺,以保证隧道的高效和安全施工。研究成果可为类似工程提供有益的参考。     

近间距隧道爆破地震效应的试验研究

为了解决层状岩体中采用钻爆法修建近距离双线隧道的爆破影响问题,基于现场试验,总结了爆破衰减规律.试验结果表明,新建隧道爆破时,振动速度随着与爆源距离的增大成非线性减小;振动速度具有很强的方向效应,迎爆面径向振动速度均大于切向振动,径向振动速度对既有隧道和新建隧道围岩的损伤起主导作用;采用上下台阶开挖时,上台阶爆破冲击波对既有隧道的影响比下台阶显著.根据萨道夫斯基回归公式给出了距爆源不同距离的单段最大装药量.将爆破对新建隧道本身围岩的损伤破坏和对相邻隧道的影响结合起来综合考虑,对层状岩体中隧道爆破参数进行了优化.     

岩体爆破地震波衰减规律的现场试验与分析

通过6次现场岩体爆破试验,测量出与爆源不等距离处的36组地震波形。通过统计与频域分析发现：爆破地震波 在爆源近区的衰减比中、远区要大得多;用萨道夫 斯基经验公式估算出的爆源近区质点振速远大于实际值;爆破地震波的传播具有不可逆性,岩石质点振动主频率与药量、距离成反变关系;地震波作用时间与爆破药量成正变关系,而与距离成反变关系。     

地铁隧道电子雷管爆破降振技术及爆破参数优化

以北京地铁隧道16号线施工为工程背景,采用电子雷管爆破技术,研究了不同炮孔布置方式及隧道上方土体较厚时爆破振动波的传播规律。研究结果表明:采用三排掏槽孔爆破可以有效地降低爆破振动,并提高单次进尺。隧道埋深较大时,爆破主频较低,信号内小于20 Hz的低频能量比例较大。采用电子雷管微差爆破很难提高爆破远区的振动主频,因此必须减小爆破药量和单次进尺以控制振动强度。距隧道掌子面25~30 m范围内有建筑物时,必须采用小爆破进尺,单孔装药量最大不超过1.2 kg。当建筑物在30 m以外时,可以适当增加爆破进尺。研究成果可为类似工程提供有益的参考。     

围压下空孔直径对直眼掏槽爆破振动的影响

为研究围压条件下直眼掏槽爆破振动在不同空孔直径下的变化规律,利用自主设计的大型双榀组合式加载框架及电液伺服加载系统,对边长为600 mm、砂胶比为2∶1的立方体水泥砂浆试块进行双轴等围压加载掏槽爆破模型试验,并通过数值模拟分析进行对比研究。结果表明：施加围压产生初始应力对爆破振动的影响表现为速度时程曲线上的不同步性;掏槽爆破引起的质点振动合速度峰值随着空孔直径的增加呈现先增大后减小的趋势;空孔直径采用1倍和2倍炮孔直径时,低频带能量占比减少,爆破振动信号频带能量有向中高频移动的趋势,可以有效降低直眼掏槽爆破振动效应。     

深埋隧洞爆破开挖围岩振动能量分布特征与预测

深埋隧洞爆破开挖引起的开挖面上地应力快速释放是诱发围岩振动的重要因素,为掌握深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同扰动下的围岩振动特性,针对锦屏地下实验室上层中导洞爆破开挖现场围岩振动监测,采用变分模态分解(VMD)方法对爆破荷载产生的围岩振动和地应力快速释放诱发的围岩振动进行了分离,利用小波包分解方法研究了爆破振动和诱发振动的能量分布特征及其影响因素,构建了深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同作用激发围岩振动的预测模型。研究结果表明：爆破荷载产生振动的能量主要分布在200～300 Hz频带范围内,地应力快速释放诱发振动的能量主要分布在0～150 Hz频带范围内,诱发振动的频率明显低于爆破振动的频率;随着传播距离的增加,爆破振动和诱发振动低频范围内的能量占比均显著增加;装药量对爆破振动能量分布具有显著的影响,随着装药量的增加,爆破振动低频能量的占比增加;诱发振动的能量分布不受装药量和开挖面上地应力水平的影响,只与地应力释放持续时间和开挖面的大小有关;构建的以单响药量、单孔药量、炮孔个数、炮孔间距、爆心距、开挖面法向地应力、地应力释放持续时间为输入参数的基于遗传算法优化的神...     

精确微差爆破震动能量分布特征分析

数码电子雷管能够实现更为精确的微差爆破。为了掌握精确微差爆破的震动能量分布特征和减震机理,采用小波包分析方法对浅埋隧道的大量爆破震动实测数据进行了能量分析。结果表明：普通毫秒雷管爆破震动信号的能量主要分布在中低频带;数码电子雷管爆破震动信号的能量分布在更宽的频带;普通毫秒雷管爆破和数码电子雷管爆破震动信号的主震频带还可以分为若干个分震频带,表现为在若干个特定频率上有较突出的能量集聚;随着雷管段数增加和微差时间的减小,数码电子雷管爆破震动信号的能量频带分布加宽,高频成份的能量增加,爆破震动信号的分震频带数目增加,分震频带有往高频发展的趋势。精确微差爆破能够实现更好的减震效果。     

一种基于爆破振动信号小波分析的爆破危害评判新方法

基于Matlab小波分析软件,利用小波包良好的时频局部化性质对现场监测的爆破振动信号进行能量分析,得到爆破振动信号不同频带上的能量分布。根据爆破振动信号在传播过程中能量的变化规律及爆破振动信号的频带能量分布与爆破振动影响的密切关系,据爆破振动信号主振频率所在频域能量和受控结构自振频率所在频域能量,提出一种新的基于爆破振动信号小波分析的爆破危害评判方法。将计算实测点的爆破危害评定参数α与在该点观测到的建筑物的α进行对比。研究结果表明:当α0.235时,建筑物受损;随着α增大,建筑物受损情况加剧。     

隐伏岩溶区小净距隧道爆破振动规律

为研究隐伏岩溶区小净距隧道开挖及爆破振动对施工安全的影响规律,以贵州省里平II号隧道工程为依托,以隐伏岩溶区小净距隧道为研究对象,通过LS-DYNA对不同工况进行数值模拟及分析,得到了爆破振动效应下围岩的应力分布和位移变化情况,总结了隧道爆破地震波沿隧道轴向及衬砌环向的速度衰减规律,分析了振动速度峰值随溶洞直径大小及溶洞隧道距离大小的变化规律。研究结果表明：当溶洞直径一定时,围岩竖向位移、隧道拱顶监测点振动速度峰值随着溶洞与隧道之间距离的增大而减小;当溶洞与隧道之间的距离一定时,围岩竖向位移、隧道拱顶监测点振动速度峰值随溶洞直径的增大而减小;里平II号隧道中溶洞直径为2m且溶洞与隧道之间的距离为3m时,先行洞初衬最大主应力超出了混凝土抗拉强度,故爆破开挖前应对该位置进行加固处理,确保施工安全。可见,其分析结果可为指导隐伏岩溶区小净距隧道爆破施工提供可靠依据。     

地铁下穿既有铁路桥的爆破动力响应分析

以大连地铁2号线208标马湾区间浅埋暗挖隧道下穿魏台桥特殊地段为研究对象,通过三维有限元程序仿真模拟以及工程现场动态监测对比,研究爆破振动对既有构筑物的动力响应问题。研究结果表明:爆破地震波振动速度峰值在距爆源较近区域的衰减速度远大于爆源远区,同时沿深度方向的衰减速度大于水平方向;爆破地震波在构筑物中会出现两次或多次峰值振速,说明爆破冲击波具有强烈的多次反射性,对结构的破坏性也较大;不同深度处的监测点其振速达到峰值的时间和峰值大小均不同,越靠近爆源,受扰动的峰值越大,时间越短;近距离爆破会对既有隧道衬砌安全性产生很大影响,在既有隧道衬砌迎爆侧拱腰部位为薄弱区。     

岩体爆破累积损伤效应的声波形态变化特征

岩体爆破损伤特性除了影响声波速度外,还明显地引起声波形态特征的变化.文章基于在某地下工程围岩中多次爆破作用下岩体累积损伤效应的声波测试,对声波测试信号中的波形、振幅及波形相关性等信息随爆破次数增加的变化规律进行了分析.结果表明,随着爆破次数的增加,声波波形变得越来越不规则;声波振幅随爆破次数的增加呈明显下降趋势,反映了岩体由于爆破损伤累积、疲劳裂纹扩展引起的声波能量衰减;岩体声波波形相关性随着爆破次数的增加整体上呈下降趋势,相关系数为非线性下降曲线.     

井下积水对下山巷道爆破震动的影响研究

下山巷道掘进过程中,巷道岩石爆破为含水爆破作业。利用爆破动力学和岩石力学理论,通过对爆破装药的合理简化,深入研究了含水裂隙岩体中的爆破地震效应及飞石抛掷特性。针对爆破震动特性进行了理论计算,并和测试结果进行了对比,计算结果与现场实践吻合较好。结果表明:随炮孔含水量的增加,炮孔壁质点速度呈增大趋势,爆源处爆破地震效应相对略有增强,且传播较远,但是震动速度的增长趋势比无水爆破时缓慢,距爆源远处地震效应减弱。由此可见,岩体中含水爆破能有效地降低爆破地震效应,对预防和减少爆破灾害具有一定的指导作用。     

超浅埋地铁站通道爆破暗挖地表振动传播特征

结合武汉市轨道交通2号线工程背景,采用现场监测和动力有限元数值模拟相结合的研究方法,对超浅埋通道下台阶爆破开挖地表振动传播规律进行研究。同时,为研究上台阶开挖空间对爆破地震波传播特征的影响,对通道全断面爆破开挖的地表振动传播规律进行数值模拟分析。研究结果表明:下台阶爆破开挖工况下,沿通道开挖导洞轴线方向,由于应力波的绕射,掌子面前方5 m处地表质点峰值振速达到最大值;垂直于通道开挖导洞轴线方向,掏槽孔孔底连心线中点正上方地表质点与爆源距离最小,但峰值振速并不是最大,且质点两侧2 m范围内,随着爆心距的增加,峰值振速不断增大。全断面爆破开挖工况下,沿通道开挖导洞轴线方向,掌子面前方2 m处地表质点峰值振速达到最大值;垂直于通道开挖导洞轴线方向,掏槽孔孔底连心线中点正上方地表质点峰值振速最大,且随着爆心距的增加,峰值振速不断减小。对比通道下台阶爆破开挖和全断面爆破开挖2种工况下地表质点振动特征,上台阶开挖空间的存在阻隔了应力波的传播,在一定空间范围内影响爆破地震波的传播特征,能够有效降低地表质点峰值振速。     

爆破震动对建构物的影响研究

为研究爆破地震对爆区附近建构物的影响,以贵州某土石方爆破工程为背景,实测了爆破振动速度和爆破振动主频率。经理论分析:得到了爆破垂直震动速度与最大段药量的关系,并用以指导爆破设计,保证了爆区附近建构物的安全;同时爆破振动主频率30～50Hz,远高于建构物的自振频率,不会产生共振现象。     

下穿村庄隧道爆破振动对地表建筑的影响

为研究下穿村庄隧道爆破施工时对地表建筑结构的影响,以某隧道为依托,采用数值模拟对地表建筑质点振动速度进行了分析,并与建筑结构的应力分布规律进行了对比,结合现场爆破振动测试,对地表振动速度衰减规律进行了研究,并指出了爆破振动的显著影响区域。数值模拟结果表明:隧道爆破时,地表建筑的竖向振动速度远大于横向,随着时间和距离的增大,振动速度迅速衰减;地表建筑主要承受水平方向的拉应力,振动速度不能完全反映建筑结构的受力状况。现场测试结果表明:地表振速随着与爆源距离的增大迅速下降;装药量为54kg时,地表振动速度最大为1.313cm/s。距爆源水平距离0~50m范围是爆破振动显著影响区域,模拟结果和测试结果吻合良好。