电子雷管和导爆管雷管起爆的振动信号时频特性对比

为了对比电子雷管和导爆管雷管两种起爆方式的爆破振动信号,开展了某露天采石矿两种雷管起爆的深孔爆破振动测试。基于小波分析方法和Matlab程序小波工具箱,对爆破振动信号按照频率划分为10个频带,分析各频带能量和峰值质点速度(peak partide velocity,PPV)的分布特征及随爆心距的变化。结果表明:采用电子雷管和导爆管雷管起爆时,90%的爆破振动能量分布在2~6频带（9.77~312.50 Hz）和2~7频带（9.77~625.00 Hz）,且PPV分布在3~4频带（19.53~78.13 Hz）和4~5频带（39.06~126.25 Hz）,即电子雷管起爆的爆破地震波能量和PPV均向低频带分布,且信号的PPV更小;中、高频带能量大小与段药量成正比,与爆心距成反比;各频带能量占比和PPV大小是反映爆破振动强度的重要指标,采用电子雷管能有效地减少爆破振动。     

精确延时爆破振动时频特征及实际延时识别研究

爆破振动信号承载了丰富的爆源与地质属性特征信息,为从能量分布与能量密度角度解析爆破振动信号时频特征,并准确识别毫秒延时爆破实际段间延时时间。设计开展工程现场精确延时台阶爆破振动监测试验,通过MATLAB软件编制小波变换与小波包分析程序,研究爆破振动信号能量在频域的分布规律,利用时能密度分析方法对毫秒延时爆破实际延时时间进行识别。研究结果表明,精确延时台阶爆破振动能量主要集中于5～150 Hz频带范围,并可划分为多个能量集中的子振频带。峰值振动速度与振动能量随传播距离逐渐衰减,但衰减速率存在差异。依据振动信号时间能量密度分布曲线可有效确定实际延时时间,识别延时时间与设计延时时间最大相对误差为4.2%,平均相对误差为2%。提出了一种考虑地震波传播距离差异因素的延时识别修正方法,弥补了各炮孔与监测点距离变化引起地震波传导时间增减而导致的延时识别误差。研究成果可为毫秒延时爆破参数优化设计及电子雷管起爆网路盲炮识别提供理论依据,为复杂环境爆破振动效应分析及控制积累经验。     

基于HHT方法的煤矿巷道掘进爆破地震波信号分析

采用HHT方法和EMD分解对煤矿巷道掘进爆破地震波信号的频谱特征、能量分布进行了研究。结果表明：掘进爆破振动的主振频率在100Hz~250 Hz范围内,而主要能量集中在160~260Hz,在0~160 Hz频带范围内能量小、且分布较为均匀。由于采用微差爆破,与质点振动的幅值相对应,振动的能量主要集中在0.25s~0.31s、0.35s~0.4s两个时间段,瞬时能量存在四个峰值,瞬时能量最大的是崩落眼装药起爆。并结合研究成果,从爆破能量控制的角度提出了降低爆破地震效应的对策。     

爆破参量对爆破振动信号能量分布特征影响的研究

为从能量分布角度研究爆破振动信号以控制爆破地震危害,利用小波包技术对比分析了单段和多段微差爆破、单段有无临空面等不同爆破条件下监测到的爆破振动信号各频带上的能量分布特性,研究结果表明:爆破振动信号能量集中分布在200 Hz以下的主振频带附近,主振频带又可分为几个子振带;爆破振动信号中高频(90～125 Hz)成分的衰减快于低频(0～75 Hz)成分;单段爆破条件下振动信号在低频带上的能量分布要高于多段微差爆破时振动信号在该频带上的能量分布;当炮孔有临空面时,炸药爆炸后穿过岩石粉碎区并以地震波形式传播的能量会减小;单段爆破时,药量的增加会导致振动信号总能量的明显增加,但对于各频带能量分布规律的影响并不明显。     

岩体结构面对爆破地震波传播规律影响分析

为探索岩体结构面对爆破振动速度峰值、主频和信号中的能量分布等的影响,在钻沟石灰石露天矿爆破生产现场进行爆破振动测试。分别采用小波包分析和ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对结构面影响下的爆破振动信号和爆破振动传播规律进行分析研究。小波包分析结果表明,当地震波穿过结构面时,爆破振动频率介于0~15.6 Hz之间的能量占爆破地震波能量比例随之增加,增幅达63.1%,而振动频率介于15.7~31.3 Hz之间的能量比例随之降低,降幅达56.9%。数值模拟结果表明,爆破地震波在未穿过结构面之前和穿过结构面后,振速峰值没有明显的衰减;而穿过结构面时,振速峰值衰减明显,其平均减震率为40.66%。此外,地震波在坡体内受高程和结构面双重作用,导致其放大系数呈先增大后减小的趋势。     

液态CO2爆破系统压力动态响应及爆炸能量分析

为了研究液态CO_2爆破系统的压力响应特性和爆炸能量,通过实验室测定液态CO_2爆破系统爆破管内压力,获得压力与时间关系曲线,分析了压力曲线变化规律,结合SpanWagner CO_2状态方程,对常用的两种爆炸能量公式进行了分析与讨论,给出了液态CO_2爆破系统的爆炸能量的计算方法。结果表明:整个液态CO_2汽化过程的时间为0.026~0.086 s,高压流体释放时间约为0.18~0.26 ms。对外做功过程是一个压力值动态震荡衰减过程:首先高压流体以峰值压力作用于介质,随后以70%~80%峰值压力对介质产生二次破坏作用,最后以较低水平压力对介质产生气楔作用。两种常用的爆炸能量公式可以在一定程度上评估液态CO_2爆破系统爆炸能量产生的危害级别,但准确性不够,结合SpanWagner状态方程和爆破管内压力可以提高计算液态CO_2爆破系统的爆炸能量的准确性。     

爆破震动能量特性研究

以工程实测爆破震动信号为分析对象,使用EEMD信号分析方法将爆破震动信号分解得到多个固有模态(IMF)分量,在时域、频域进行Hilbert变换求出IMF分量的Hilbert能量,对比分析各IMF分量能量在总能量中所占百分比,研究爆破震动能量在频域、时域的分布规律。在频域能量主要集中在5~40 Hz内,该频带内的能量占总能量的97.55%,在高频和低频能量分布较少,其中大于40 Hz部分能量占总能量的2.2%,小于5 Hz部分能量占总能量的0.25%,表明爆破震动能量是集中分布在某个较窄频带范围内。在时域能量主要集中在0.1~1.0 s范围内,其中,时域的高频能量震动作用时间短、低频能量震动作用时间长,从而揭示了爆破震动强度相同条件下频率越低危害性越大。     

爆破作用下砖混楼房振动效应试验研究

砖混楼房在爆破振动作用下发生破坏是工程中的常见现象。基于武汉阳逻港口某土石方爆破工程,进行了邻近砖混楼房的爆破振动测试,并结合自适应最优核时频和小波包方法,分析了爆破振动信号特性及振动能量分布特征,研究了爆破作用下砖混楼房的振动效应。结果显示:振动信号以80 Hz及以下的低频为主,且每层楼均有两个能量主要分布频带;随着楼层增高,振动总能量逐渐减小,主频持续时间逐渐增加,且x、y、z三个方向的主频向低频方向移动;同时,x、y方向与z方向振动特性变化规律存在差异,x、y方向能量区间缩小并且能量峰值逐渐降低,z方向能量区间则为先扩大后缩小,能量峰值为先增加后降低。     

减震沟对爆破地震波能量特性影响试验研究

在减震沟两侧相邻区域内布设五个测点,对爆破震动试验展开监测。采用小波包能量谱分析法对采集的爆破振动信号进行分析,得到地震波经过减震沟的能量变化情况及各个测点的能量分布。试验与分析结果表明,减震沟对爆破地震波能量具有有效的衰减作用,但在沟后一定距离上存在能量放大现象;减震沟对初始能量主要分布在中高频的信号具有降频作用,对初始能量主要分布在低频的信号具有升频作用。     

隧洞爆破作用下洞内与露天区域振动能量特性分析

运用基于功率谱的爆破地震能量分析方法,对九龙江北引二期改造工程隧洞掘进爆破的洞内和洞口邻近区域振动能量分布特征进行研究.结果表明:洞内振动能量分布极为分散,100Hz以上的能量成分超过75%,而洞口邻近区域振动能量主要集中在主频附近频段内,100Hz以下能量成分达到85%以上.认为对于30 Hz以下能量比例较大的爆破振...     

岩巷爆破振动信号的HHT分析与应用

为优化爆破参数,减少对围岩的损伤,以煤矿玄武岩双巷道楔形深孔掏槽爆破的实测爆破振动信号为例,分析对比传统傅里叶变换、小波变换、HHT变换三种变换方法,对爆破地震波信号的时频特性和能量分布特征分析。结果表明:HHT变换能够确保信号被分解后的非平稳性,且自动适应能力较强,分解效率较高。通过HHT变换得到三维图直观展示各分量随时间、频率和能量的分布情况。爆破振动能量主要分布在0.3s¹.0s时间段和01.0s时间段和0⁴00Hz频率段内,频带100Hz400Hz频率段内,频带100Hz²50Hz中爆破振动分量对应的频带能量达到最大。通过分析对比爆破振动信号,得到巷道帮部、底部爆破振动信号的主振方向分别为Y(切向)和Z(垂向)方向。     

基于小波包变换的高程差对爆破震动信号影响分析

爆破施工现场地形一般都有一定的起伏,爆破地点与被保护目标具有一定的高程差。为了研究高程差对爆破震动信号特性影响,依托工程实践,采集了大量爆破震动信号。分析表明正的高程差对爆破地震波峰值具有放大效应,并且放大效应在一定的范围内存在。利用小波包分析的信号处理方法对高程差影响下的爆破震动信号能量分布和时频特征进行了研究。研究表明,正高程差使爆破震动信号中的低频成分增多,低频成分在整个信号中的能量分布有增大趋势,这一特点对爆破地点周围目标保护不利。分析高程差对爆破震动信号的影响,从而优化爆破设计,更好地保护爆破地点周围的目标。结论具有重要的现实意义。     

露天开采爆破振动信号小波包分析

用传统的傅立叶变换理论无法对爆破振动信号进行准确的时频分析,利用小波包分析所得到的良好的时频局部化性质,可以很好地对爆破地震波进行信号分解和能量分析。在阐释小波包变换基本原理的基础上,给出了爆破振动信号能量分析方法的理论解析,并结合应用实例,对爆破振动信号进行小波包能量分解,把振动信号划分为几个重要频带进行分析,据此得出不同频带上的能量分布和变化,从而确定露天采场某一特殊地形的爆破地震波衰减规律。     

露天开采爆破振动信号小波包分析

用传统的傅立叶变换理论无法对爆破振动信号进行准确的时频分析,利用小波包分析所得到的良好的时频局部化性质,可以很好地对爆破地震波进行信号分解和能量分析。在阐释小波包变换基本原理的基础上,给出了爆破振动信号能量分析方法的理论解析,并结合应用实例,对爆破振动信号进行小波包能量分解,把振动信号划分为几个重要频带进行分析,据此得出不同频带上的能量分布和变化,从而确定露天采场某一特殊地形的爆破地震波衰减规律。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0~20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0～20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

地下厂房开挖爆破地震能量分布特征

利用基于功率谱的爆破地震能量分析方法,针对向家坝隧洞掘进爆破和下部梯段爆破的地震能量分布特征进行了研究,并与天然地震的能量特征进行了对比,分析结果表明：地下厂房开挖爆破地震能量分布对应频带宽度达到了200Hz以上,100Hz以上的能量成分占了超过85％,小于40Hz的能量比例非常小,而天然地震的所有能量均分布在5Hz以内的频段内。在地下厂房开挖爆破振动影响分析计算中,不论在荷载,还是在计算方法的选取上,都应注意到爆破地震与天然地震在能量分布特征上的这种差别。     

核电厂基础开挖爆破振动监测与数据分析

结合福建漳州核电厂一期工程场地平整土石方工程施工实例,为取得厂区岩体爆破施工时的振动能量分布,优化核电站二期工程爆破技术方案设计,对爆破振动数据进行采集,应用小波变换方法对具有短时非平稳特点的爆破振动信号进行了特征分析。基于小波变换的时-频特性和分层分解分析对比可知,爆破振动持续时间在不同方向上存在差异,且振动持续时间表现出与频率的反相关关系;振动信号的频率分布在不同振动方向上也呈现差异性;由于地形及岩性的因素作用,核电厂区爆破振动的能量分布主要集中在10~50 Hz范围内。     

地铁隧道爆破振动测试及时频特征分析

为确保某市地铁隧道安全、高效地爆破开挖,采用网络测振仪测试了隧道掘进爆破时周边建(构)筑物的爆破振速。基于频率切片小波变换开展时频特征分析,首先得到了测振信号的全频带时频分布特征,进而通过5个主成分频率切片区间更进一步精确提取了爆破振动信号时域、频域分布特征,并得到了相应频带内的爆破振动重构分量。实测数据时频特征分析表明,频率切片小波变换具备独特的信号分析优势,适用于地铁爆破振动信号时频特征提取;此次地铁隧道钻爆法开挖产生的质点峰值振速在0.07～0.85 cm/s之间,主频在13.3～68.9 Hz之间,爆破振速处于《爆破安全规程》规定的安全阈值范围内,爆破方案基本合理。