水下爆破振动特征及衰减规律研究

针对传统质点峰值振动速度公式因没有考虑水体波动对爆破振动传播的影响导致预测结果精度较差的问题,以某核电站水下爆破实验为背景,分析了水下钻孔爆破时地面质点振动特征和水下爆破地震波的衰减规律。由现场实测爆破振动速度数据分析结果可知,水下爆破产生的地震波具有振幅小,衰减慢等特点,传统的质点峰值振动速度公式不适用于水下爆破振动传播的预测,鉴于此,对其进行修正。修正后的预测公式考虑水深比的影响,将拟合系数从0.45提高到0.92,由此可见,修正的预测公式能够更好地反映水下爆破振动衰减规律。由于爆破振动的频谱特征也是决定其灾害程度的重要因素,因此通过傅里叶变换,对比分析了水下爆破与露天爆破的频谱特征。结果表明,水下爆破具有明显的滤频效应,具有主频小,频带窄,能量小等特点。研究结果可为水下爆破灾害的有效控制提供依据。     

群孔齐发爆破岩体振动频谱特性研究

基于理论分析推导出群孔等效爆炸荷载的频域表达式,并代入黏性岩体爆破振动速度幅值谱表达式中,得到群孔齐发爆破激发的岩体振动速度幅值谱表达式。针对露天台阶深孔爆破,以正方形布置的四孔爆破作为研究对象,研究群孔齐发爆破岩体振动频率的影响因素及主频衰减机制。结果表明:群孔齐发起爆激发的振动速度幅值谱随爆心距、炮孔间距、单孔药量的增大,频谱结构由高频向低频偏移,其中随爆心距或炮孔间距的增大,爆破振动主频呈现出明显的衰减,且爆炸荷载的上升时间及下降时间直接影响爆破振动频谱的成分比例。对比三种典型岩石参数条件下的爆破振动主频衰减规律,发现主频与岩体弹性模量及纵波波速成正比,而主频衰减速度与岩体弹性模量及纵波波速成反比,其中锦屏大理岩中爆破激发的振动频率较小,且主频衰减速度最快。     

立井直眼微差爆破模型试验振动测试与分析

为降低立井爆破施工的振动效应,以立井爆破中两圈直眼为原型,实施三种不同起爆延期的直眼微差爆破模型试验,并用UBOX-5016型爆破振动智能监测仪测试混凝土模型的爆破振动效应。实测爆破振动波表明,微差爆破可减少单段起爆药量、明显降低爆破振动效应;起爆延期25 ms时I段、Ⅱ段爆破振动波形彼此叠加,测点形成干扰降振效应,爆破峰值振动速度较小;起爆延期为50 ms时I段、Ⅲ段爆破振动波形彼此独立,峰值振动速度由单段起爆药量决定。竖向爆破振动波形频谱分析表明,微差爆破振动幅值明显低于齐发爆破,且波形复杂。微差爆破能显著降低爆破振动效应,主振频率较高。     

爆破地震波传播过程中的多普勒效应研究

为研究爆破施工中毫秒延时爆破作用的频谱特性,采用理论推导和数值模拟相结合的方法进行分析与计算。利用模态识别方法对炮孔间隔时间为25 ms的延时爆破振动数据进行频谱特性分析,得到爆源左、右两侧的爆破振动频率分别约为35 Hz和45 Hz的整数倍。进一步分析可得,这是由于爆破地震波在传播过程中发生多普勒效应,导致不同方向上的频率发生偏移,使得爆源两侧的爆破振动频率值存在差异。据此,实际爆破施工中可以利用多普勒效应进行爆破振动频率的调控。     

野山河隧道爆破振动监测与分析

在野山河隧道爆破施工中,为了确保附近水电站的安全,在隧道掘进爆破过程中进行了爆破振动监测,应用基于最小二乘法的回归分析得出了K、α值;同时根据监测数据,运用基于Matlab的FFT方法对监测波形进行了频谱分析.     

频谱识别的一般方法

振动是机器的脉博，振动是机器状况的表征，通过振动分析，可以对机器的运行状态作出科学的量化，而不是经验的评判。频谱识别是振动分析方法中最常用和最有效的方法。估计在旋转机械上发生的85％以上的故障可以用频谱识别出来。频谱识别一般可以分为三步。1．频率计算在对机器振动进行频谱分析时，表1一般是通过计算，在频谱上找出与机器不同部件的基本运动有关的特征频率成份，利用频率分析找出根源──即机器的故障点，所以在看频谱前，需对机器的转频、倍频、主要部件运动的特征频率以及可能发生的故障频率进行计算。这些频率主要有：（…     

爆破振动的频谱特征及其工程应用

简介了频谱分析的基础理论和快速傅利叶变换 (FFT)算法。以FFT为基础 ,开发了频谱分析用的软件 ,分别对小规模台阶钻孔爆破、大规模高台阶深孔微差爆破以及硐室爆破产生的地震波的频谱进行了分析 ,并探讨了这些频谱的特征     

爆破振动频率衰减机制和衰减规律的理论分析

基于弹性介质中球状药包激发应力波的理论解及其频谱表达式,通过引入介质阻尼项,建立了球形药包爆破条件下实际岩体介质中爆破振动的频谱表达式,进而分析爆破振动频率的衰减机制和影响因素。分析表明:爆破振动频率的衰减与爆腔的大小、爆心距、岩体纵波速度和品质因子等因素密切相关。由于爆破地震波幅频分布曲线的多峰结构和高频爆破地震波衰减快的双重因素影响,爆破振动主频随爆心距的增大并非遵循严格的衰减,而在传播过程中会出现局部跳跃现象;爆破振动质心频率则呈现显著的衰减规律,其与岩体纵波速度与爆腔半径的比值成线性比例关系,与爆腔半径和爆心距的比值成幂函数关系。     

电子起爆条件下雷管布置对爆破振动频谱的影响研究

爆破作为大规模、高效益的破岩方法，在隧道工程中广泛应用，但不可避免地给邻近建构筑物和围岩带来一些不良影响，其中以爆破振动为首。电子雷管起爆延时精确、安全可靠，可以实现对爆破振动强度与频谱的主动控制，是降低爆破地震效应的有效手段。为探究电子起爆条件下雷管位置和数量对爆破振动频谱的影响，通过现场试验和数值计算相结合的方法，归纳总结了起爆点分别位于靠近装药段底部、装药段顶部、装药段中部、装药段顶部底部同时起爆、装药段均匀分布两起爆点同时起爆五种不同起爆条件的爆破振动主频特征；基于黏弹性介质爆破振动频谱表达式，从爆源叠加的角度通过分析不同工况中的爆炸荷载特征，研究了不同起爆点工况下爆破振动的频谱特性，从机理上揭示了雷管布置对爆破振动频率的影响机制与规律。结果表明：装药段均匀分布两起爆点同时起爆条件下爆破振动频率最高，中点起爆和顶部底部同时起爆次之，顶部、底部单点起爆最低。改变雷管位置或数量实质上是将整个装药段分段同时引爆，等效为多个子爆源叠加，分段越多，子爆源装药长度越短，爆轰过程缩短，炸药在孔内的能量释放率提高，爆炸荷载上升速率越快，爆破振动频率越高。随着爆心距的增大，雷管位置对爆破振动频率...     

二氧化碳膨胀爆破一次性致裂管性能研究与应用

一次性致裂管是国内近几年出现的一种新型二氧化碳膨胀爆破器材,具有安全可控、施工便捷等特点。采用理论与试验相结合的方式对一次性二氧化碳膨胀爆破致裂管的性能进行系统研究,通过理论计算和水压试验方式得到ZWD89系列一次性致裂管的平均压力峰值为53.19 MPa,与理论计算值47.29 MPa误差为12.48%。采用压缩气体与水蒸气容器爆破能量公式计算得到单只ZWD89—1500型致裂管爆破能量相当于264.24 g TNT炸药爆炸产生的能量。现场振动测试得到两组工况在5 m处的爆破振动速度峰值为2.5032 cm/s,且爆破振动峰值基本呈现线性衰减趋势,证明二氧化碳膨胀爆破技术适用于苛刻环境下的爆破工程施工。通过频谱分析得到二氧化碳膨胀爆破主频主要分布在50 Hz以内,随着爆破孔数的增加,主频逐渐向低频区域靠拢,需要引起重视。     

与已知场点相关的地震动场模拟研究

提出了一种与已知场点相关地震动场模型。将工程频段(0~25 Hz)分成若干个互不重叠的子段,在每个子频段内将地震动看作面波和体波的叠加;其次在每个子频段内确定影响合成地震动幅值谱的关键因素并将其引入模型中,使每个子频段的合成地震动幅值谱、功率谱和已知幅值谱、功率谱一致;再次由相位差谱频数分布与地震动强度包络的相似性,将决定地震动强度非平稳的关键因素即相位差谱引入到模型中,使合成地震动和已知地震动波形相似;最后,由模型中的频散曲线和距离参数描述不同场点之间的相干性,将合成地震动扩展到地震动场模型。El Centro地震波场点地震动场算例表明,模型不仅可以实现合成地震动场功率谱和已知场点完全一致,而且相干性合理,可以用于工程分析。     

气泡帷幕衰减水中冲击波频谱特性实验研究

在小型爆炸实验水池中测量冲击波通过气泡帷幕后的压力,对结果进行FFT变换并进行频谱分析.得到了气流量、帷幕层数、孔径等帷幕参数改变时对水下冲击波频谱特性的影响,为气泡帷幕在工程中的实际应用提供依据.     

Development of typhoon driven wave nowcasting model in Southeast China Sea

Using Optimal Interpolation data assimilation of observed wave spectrum around Northeast coast of Taiwan Island, the typhoon driven wave nowcasting model in Southeast China Sea is setup. The SWAN model is used to calculate wave field and the input wind field is the QSCAT/NCEP data. The two-dimensional wavelet transform is applied to analyze the X-band radar image of nearshore wave field and it reveals that the observed wave spectrum has shoaling characteristics in frequency domain. The reverse calculation approach of wave spectrum in deep water is proposed and validated with experimental tests. The two-dimensional digital low-pass filter is used to obtain the initialization wave field. Wave data during Typhoon Sinlaku is used to calibrate the data assimilation parameters and test the reverse calculation approach. Data assimilation corrects significant wave height and low frequency spectra energy evidently at Beishuang station on Fujian Province coast, where the entire assimilation indexes are positive in verification moments. The nowcasting wave field shows that the present model can obtain more accurate wave predictions for coastal and ocean engineering in Southeast China Sea.     

爆破振动频率调控技术研究与应用

应用机械振动控制理论研究爆破振动的频谱特性,发现延时爆破引发的地震是由逐孔破岩振动和孔间延时振动两种不同能谱的振波迭加而成。以延时起爆振动作为控制基波,将逐孔破岩振波转为谐波分析,再利用运动震源所产生的多普勒效应,合成混频实现振波频移。据此,建立了爆破振动动力响应控制的基本理论和设计方法,并成功应用于岩土爆破和拆除爆破。     

大断面隧道爆破减孔布设方法研究

综合介绍了国内外露天台阶爆破技术,系统阐述了近年来在台阶爆破设计、计算机辅助设计系统、GPS钻孔定位、预装药等技术方面的新进展,详述了国内外露天矿台阶控制爆破技术在爆破参数设计、钻孔、药包布设、起爆系统、爆破安全、装药机械化以及计算机应用等方面的最新成果。最后,对我国露天矿台阶爆破技术的今后发展方向提出看法。     

Interband optical absorption in a small-radius quantized spherical film

The electronic conditions and direct optical transitions in a semiconductor quantized spherical film under ‘strong’ quantization regime are considered when the size of the system is smaller than that of a bulk exciton. A physically adequate model is suggested that allows to find analytically the energy spectrum and wave functions of the charge carriers in the layer. In an approximation of simple non-degenerate bands, the absorption coefficient for interband and ‘intersubband’-inband transitions is found. Along with the frequency dependence, the explicit dependence of the absorption coefficient on the geometrical size of the model is revealed.     

Development of a Novel Beam Model and Its Dynamic Characteristics

Rotatory inertia due to the shear deformation is usually neglected for all engineering beam models. This article, however, introduces a novel beam model that further considers the rotatory inertia caused by the shear deformation, based on the Timoshenko beam model. The equation of motion for the proposed beam model is derived. Its dynamic characteristics, including wave and vibration characteristics, are studied in detail. Numerical simulations are conducted and related issues are discussed. It is found that the improvement is negligible when the wave number or vibration order is small for thin beams. However, the improvement is evident when the wave number or vibration intensity is fairly large for thick beams. This research finding reveals that only one frequency spectrum, one set of the wave phase velocities, and one set of group velocities should be considered in Timoshenko-type beams. This finding can help settle the debate in the literature on how many frequency spectra should be considered for these analyses. This research study shows that the proposed new beam model is more reasonable, accurate, and it is a more realistic model.     

Introducing two hyperparameters in Bayesian estimation of wave spectra

An estimate of the on-site wave spectrum can be obtained from measured ship responses by use of Bayesian modelling, which means that the wave spectrum is found as the optimum solution from a probabilistic viewpoint. The paper describes the introduction of two hyperparameters into Bayesian modelling so that the prior information included in the modelling is based on two constraints: the wave spectrum must be smooth directional-wise as well as frequency-wise. Traditionally, only one hyperparameter has been used to control the amount of smoothing applied in both the frequency and directional ranges. From numerical simulations of stochastic response measurements, it is shown that the optimal hyperparameters, determined by use of ABIC (a Bayesian Information Criterion), correspond to the best estimate of the wave spectrum, which is not always the case when only one hyperparameter is included in the Bayesian modelling. The paper includes also an analysis of full-scale motion measurements where wave spectra estimated by the Bayesian modelling are compared with results from ocean surface measurements by satellite and from a wave radar. The agreement is found to be reasonable.     

条形药包爆破破岩规律的试验研究

分析了前人关于爆破破岩机理论述方面的矛盾，通过高速摄影观察有机玻璃中条形袋药爆炸波和破裂缝发展规律，得到了关于条形药包爆破破岩规律方面的新认识。提出了冲击该、气体膨胀压和反射拉伸波在破岩过程中各自所起的不同作用。特别在此基础上推出了条形药包下破裂深度计算公式，对工程实践有积极的指导作用。