爆破振动作用下岩质边坡振动预测新模型#br#

台阶状地形爆破振动的放大与衰减效应是影响边坡及周围构筑物稳定性的重要因素。利用数值程序建立边坡模型，对其地形效应的产生及变化规律进行研究。试验结果表明：台阶状地形岩体表面质点振动速度分布存在明显的非线性放大与衰减效应，放大效应的变化特征与振动频率紧密相关，衰减效应与岩体夹制作用和振源距有关。岩体表面质点的竖直方向振动速度在较低振动频率时呈现出放大现象；台阶状地形条件下，振动频率增强了振动波的地形放大效应。结合萨道夫斯基公式，提出了影响爆破振动速度的高程放大因子和岩体夹制作用因子，完善了边坡地形振动预测方法，为工程爆破施工设计奠定基础。     

台阶地形爆破振动放大效应研究

基于台阶地形爆破振动监测与数值模拟分析,对台阶地形条件下的爆破质点峰值振动速度放大现象进行了研究。结果表明:随着水平距离的增加,台阶表面质点峰值振动速度总体呈现减小的趋势,但在台阶中部会出现一定的放大现象;振动速度放大系数n随着水平距离的增大,先呈现逐渐增长的趋势,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便维持在某一水平范围内;随着埋深的增大,振动速度放大系数n呈现逐渐减小的趋势。但受水平距离的影响较为明显,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便不再随埋深发生较大变化。在量纲分析的基础上,结合现场观测数据与数值模拟结果,得出了台阶地形的爆破质点峰值振动速度计算模型,对类似工程的爆破振动速度计算具有一定的参考价值。     

露天煤矿台阶边坡爆破振速的高程放大效应研究

露天矿开采过程中,多以大药量抛掷爆破方式破碎岩石,爆破振动对露天矿边坡的安全构成威胁。针对露天矿台阶边坡受爆破振动影响以及爆破振动的高程放大效应问题,结合哈尔乌素露天矿北端帮工程实际,利用数值模拟方法和理论分析方法对高程放大效应进行了研究,并对FLAC3D数值计算结果进行了验证;研究了在背波和迎波2种不同情况下台阶边坡内部、表面质点动力响应情况,最后分析了台阶边坡动力响应机理。研究结果表明:露天矿台阶边坡在爆破振动影响下呈现出高程放大效应,台阶边坡表面和内部质点的峰值振动速度总体呈现随着距离的增加逐渐衰减的趋势;同一台阶质点的振速由边坡表面向内部递减,越靠近边坡表面,质点的振动速度越大;在背波情况下,高程放大效应最显著的在底部台阶,同一台阶质点的高程放大效应由边坡表面向内部减弱;在迎波情况下,高程放大效应最显著的则在顶部台阶,同一台阶质点的高程放大效应未呈现出明显的变化。     

高程对某露天矿边坡爆破振动传播规律的影响

以马钢集团某露天铁矿为例,从爆破振动影响下边坡稳定性控制及周边建（构）筑物等的安全出发,采用爆破振动现场测试方法,开展了高程因素影响下爆破振动传播规律试验研究;采用量纲分析提出了萨道夫斯基修正公式。研究结果表明：随着高程差的增加,爆破振动速度在台阶部位岩体上存在“鞭梢效应”,即表现出高程放大效应;爆破振动速度放大系数随测点至爆源水平距离的增加呈现出衰减规律,且放大系数在水平距离300 m范围内较为明显;爆破振动速度随高程差的增加以衰减为主,高程放大效应随高程差的增加而逐渐增大,且高程放大系数在高程差200 m范围内增长迅速,500 m后趋于稳定;高程差的存在增大了爆破振动危害。采用修正的萨道夫斯基公式提高了矿山边坡爆破振动速度预测的精确性,对于采场边坡及周边设施的安全控制具有指导意义。     

多台阶地形爆破地震波传播规律分析及爆破振速预测公式修正

研究多台阶地形爆破地震波传播规律,并对表征高程的爆破振速预测公式进行验证。通过实际测量与数值模拟的方法,分析确定:高台阶地形的坡顶与坡脚处的高程放大作用均随着高程的增加而先增大后减小;在高程不变的情况下,沿着台阶水平面向两侧延伸,振动速度也存在放大效应,且此放大效应呈现先增大后减小的趋势;目前表征高程放大效应的爆破振速预测公式在爆破震动传播方向与台阶坡面垂直的情况下较为准确,但是,当高程不变,爆心距沿台阶坡面不断增大时,其公式的准确性大幅下降。通过对模拟数据的高斯拟合,建立了更为准确的爆破振速预测公式。     

台阶高度对爆破振动高程效应的影响研究

爆破引起的振动是影响爆破生产安全和边坡岩体稳定性的重要因素,因此展开对爆破振动高程效应的研究是有必要的。本文通过现场爆破振动实测和混凝土模型爆破振动试验,研究台阶高度与爆破振动高程效应的关系,结果表明:高程对爆破振动既有放大效应也存在衰减效应,以衰减效应为主,放大效应为辅。在高程放大效应显现明显的区域,放大倍数随着高程差的增加,呈现先增大后缩小的变化规律。从整体来看,距爆源水平距离相等的测点,台阶的振速低于平地,在高程放大效应显现明显的区域除外。     

台阶地形对爆破振动速度影响研究

为了研究露天深孔爆破时台阶地形对表面临界振动的影响,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立不同工况的爆破模型进行相应研究,并结合现场振动测试数据,分析了露天台阶深孔爆破时台阶地形对峰值振动速度的影响规律。研究表明:坡顶质点振速放大系数并不随台阶高度的增大呈正相关,而是当其超过一临界值后,其放大系数随台阶高度增大而减小。验证了改进公式的合理性,对类似台阶爆破振动变化规律的研究具有一定的意义。     

爆破振动在台阶边坡上的传播规律与预测分析

基于台阶地形模型爆破振动测试实验,研究爆破振动在台阶地形的传播规律及测点位置对爆破振动速度预测的影响规律。结果表明,爆破振动速度随着水平距离的增加总体呈衰减趋势,恒有垂直方向爆破振动速度远大于水平径向和水平切向,台阶边缘爆破振动速度存在局部放大现象;将台阶不同位置测点分成三类:Ⅰ类(包括全部测点)、Ⅱ类(包括水平地面测点、台阶中部、根部测点)、Ⅲ类(包括水平地面测点、台阶根部测点),分别应用萨道夫斯基公式和高程修正公式进行预测,发现高程修正公式的预测精度明显优于萨道夫斯基公式;Ⅲ类测点预测进度最优,Ⅱ类次之,Ⅰ类最差。建议进行边坡地形爆破振动速度预测时,只选取边坡台阶根部测点的振动速度进行预测分析。     

基于PEMD的露天边坡不同高程爆破振动信号频谱特征研究

为了更好地研究边坡爆破振动信号的频谱特征分布,结合露天边坡爆破振动试验分析,利用正交经验模态分解方法(Principal Empirical Mode Decomposition,PEMD)剔除了振动信号中的噪声,对不同高程的边坡爆破振动信号频谱特征进行了研究。结果表明:(1)节理裂隙发育边坡在当前起爆方式下,爆破振动信号能量的优势频段为10～100 Hz,其频段内的能量占总能量的64.2%～88.0%;(2)同一高程不同振动方向的爆破振动信号中,径向峰值振动速度最大,主振频段内集中的振动能量最大;(3)在边坡特定高程处,爆破振动信号不同频率成分存在选择放大或衰减效应,且不同振动方向能量的放大与衰减程度并不相同;(4)随着高程的增加,爆破振动信号的峰值瞬时能量表现为先增大后减小,在边坡出现高程放大效应处达到最大。     

多台阶地形爆破动力响应分析及安全振速判定

以三友矿山露天边坡为研究对象,通过数值模拟的方法,通过分析得出结论:在爆破近区,振速衰减较大,但随着高程的增加,高程放大作用呈现先增大后减小的趋势,并且在坡顶有一定的反射放大作用;目前表征高程放大效应的爆破振速预测公式在爆破震动传播方向与台阶坡面垂直的情况下较为准确。但是,当高程不变,爆心距沿台阶坡面不断增大时,其公式的准确性大幅下降;建立了剪切应力峰值与合速度峰值之间的线性关系,计算出台阶的安全振速极限值为12.17cm/s。     

炸药量对爆破振动高程效应影响的模型试验研究

在露天矿山、交通、水利、能源等领域,爆破施工是比较普遍的方法。但是爆破振动在边坡上传播的过程中,会产生高程效应,是不可忽视的一个关键问题。本文通过混凝土模型爆破试验对露天矿爆破振动规律进行分析,研究爆破振动高程效应与炸药量间的关系。爆破试验表明:在正高程台阶模型中,随着药量增加,在高程效应明显区域,振速放大越明显。在负高程台阶模型中,台阶各测点振速随着药量的增加而增加,且药量越大,负高程差的存在,爆破振动衰减效应越明显。     

露天矿爆破振动边坡高程效应

在露天矿爆破施工过程中边坡的高程效应十分明显,严重影响矿区的安全生产。为了研究高程与爆破振动速度的关系,依托爆破工程现场监测采集到的大量爆破振动信号并用MATLAB对信号进行线性模型回归分析,比较爆破振动信号在平整场地和存在高程时的边坡爆破峰值振速变化规律,研究发现爆破振动信号只有在高程超过一定值时才存在高程放大效应,且爆破振动信号放大率随边坡高程的增加而逐渐增加,同时说明爆破振动引起的高程效应随高程的增加逐渐增强。     

基于 EEMD-HHT 法的露天矿山深孔爆破振动效应研究

工程爆破在我国国民经济建设过程中发挥着重要的作用,但作为爆破有害效应之首的爆破振动是一个不可忽视的问题。为研究露天矿山深孔控制爆破“高程效应”“鞭梢效应”以及爆破振动波能量分布特征,依托星光露天矿山深孔控制爆破工程,通过现场爆破试验研究,提出了一种基于电子雷管精确延时与EEMD HHT信号分析技术的爆破振动效应分析方法。研究表明：爆破振动速度总体呈现衰减趋势,存在高程放大效应,且具有明显的方向性,放大系数表现为垂向（Z方向）>径向（X方向）>切向（Y方向）;同一高程,“鞭梢效应”现象明显,表现为台阶外缘附近岩体质点峰值振动速度大于内缘边坡坡脚处;爆破振动信号能量优势频段分布于10~50 Hz,并且以低频段为主,爆破振动波能量垂向（Z方向）>切向（Y方向）>径向（X方向）。通过对露天矿山深孔控制爆破振动效应的研究,降低了爆破振动对岩体扰动的影响,爆后边坡岩体稳定,轮廓清晰,破岩块度均匀,为类似工程提供了参考依据。     

标准正态分布在高程爆破振动评价与预测中的应用

为降低露天矿台阶爆破因边坡高程放大效应对边坡造成的损害,减小通过修正的萨道夫斯基公式计算出的质点峰值速度v0与实际质点峰值速度v的误差,提高控制爆破振动强度的能力,基于标准正态分布,为爆破振速峰值建立随机变量v的分布函数。利用MATLAB中的二元线性回归模型求出爆破振动速度预测公式,对露天矿台阶边坡进行爆破振动评价和安全炸药量预测。通过工程实例与修正的萨道夫斯基公式进行对比发现,单段最大安全药量减少了约567kg,与实际更加吻合,且目标设施得到保护的概率提高了40.15个百分点,对比结果表明:利用概率公式对爆破振动进行评价和安全药量预测,其结果明显优于修正的萨道夫斯基公式。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论,引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子,重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法,结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测,并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高,水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小,分别为14.62％、12.46％、12.17％,预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响

明晰建(构)筑物的爆破振动响应规律在工程和经济上具有重要意义。针对某地铁车站A出入口爆破施工,运用HHT方法分析某小区2号楼振动信号的衰减特征。研究结果表明:沿高程增加方向,三矢量振速峰值先急剧衰减,后在中间楼层呈波浪形变化并在顶层放大,振速变化分为衰减区(0~26. 15 m]、波动区(26.15~71.75 m]和放大区(71.75~94.55 m]。随高程增加,Hilbert谱的形态由三峰值逐渐转变为单峰值结构,能量幅值降低;优势频带由75~125 Hz衰减为10~40 Hz,主频向低频过渡,振速放大区楼层振动频率较低且易引发共振。根据地面测点拟合顶层能量谱的构成,验证了顶层放大效应的实质,是对爆破地震波中与建筑物固有频率接近的能量进行选择放大。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论，引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子，重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法，结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测，并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高，水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小，分别为14.62％、12.46％、12.17％，预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

高程影响下爆破振动速度衰减模型优选研究

准确预测爆破振动速度是控制爆破危害的重要内容。为了优选高程影响的质点峰值振速预测模型,基于量纲分析理论,综合考虑了测点与爆源之间的位置信息,重构了峰值振速预测公式。以鞍千矿业露天台阶爆破作业为背景,进行爆破振动监测试验,通过线性与非线性回归拟合法分析不同峰值振速预测模型的适用性。结果表明,考虑高程影响的预测经验公式预测精度均大于萨道夫斯基公式;结合测点与爆区之间的直线距离、水平距离和高程差的预测经验公式的预测精度高于其他预测经验公式;推导的预测模型可以较为准确的预测峰值振速,预测精度为91.60%;非线性回归得出考虑高程影响的预测模型可以更好的表征爆破振动在边坡岩体中的传播规律;优选了适用性较好的峰值振速预测模型,预测精度为91.87%。     

爆破振动高程放大效应研究

在爆破施工现场,爆破区域与周围的建筑物之间存在一定的高程。为保护建筑物不受爆破振动高程放大效应的影响,在某露天矿爆破施工现场进行爆破振动测试,通过线性回归获得了该矿山爆破振动的传播规律。采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对爆破振动的高程放大效应进行分析研究。现场试验和数值模拟的结果表明,在爆心距相同的条件下,随着高程的增大,其爆破振动峰值增大,即爆破振动存在明显的高程放大效应。通过计算爆破振动放大系数发现,随着高程的增加,爆破振动水平向放大系数由1.15增加到1.48,然后又减小到1.18,垂直向放大系数由1.21增加到1.57,然后又减小到1.23,其放大系数总体上遵循先增加后减小的变化规律。     

长岭山采石场硐室爆破震动测试分析

以具体硐室爆破为背景,结合现场震动测试,对测得的震动速度进行了回归分析,得到了场地爆破震动衰减规律。分析结果还表明:在爆源近处,质点震动速度峰值垂向大于径向,在爆源远处,质点震动速度峰值径向大于垂向;质点垂直向的震动频率随爆源距的增加而减小,质点水平向的震动频率随爆源距的变化没有规律性;质点持续震动时间,随爆源距的增加而增加。