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。     

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。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了围岩介质体中爆破地震波的传播规律,以及地下结构与围岩爆破地震效应;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15⁷5Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了围岩介质体中爆破地震波的传播规律,以及地下结构与围岩爆破地震效应;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15~75Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

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。     

拆除爆破塌落振动频率预测及其回归分析

由于拆除爆破中建筑物塌落触地振动过程具有复杂性,为了得到塌落振动主频率,利用量纲分析方法,建立塌落振动主频率与建筑物质量、建筑物重心高度、震中距等主要影响参数之间的函数。通过结合东西方向现场实测数据,利用回归分析法,得到特定爆破条件下塌落振动主频率的预测公式。通过对比南北方向现场实测数据,得出减震沟能提高建筑物后座触地振动频率,同时降低后座触地振动速度。为类似拆除爆破工程主频率的预测及相关安全减震措施提供了理论和实际依据。     

爆破振动频率对振动效应影响的试验研究

爆破振动效应取决于一次起爆的药量Q、距爆源的距离R、传播的介质以及振动频率F；该文总结了前人对爆破振动效应的研究成果，提出了考虑爆破振动频率的具体办法，发现在不同振动频率范围内，振动衰减规律不同。文章进行了工程实际验算，说明在主频率下，最大质点振动速度是真实的安全判据。     

考虑岩体抗拉强度的爆破振动速度衰减多元非线性模型

为了准确地预测爆破振动速度峰值,减少爆破振动灾害事故的发生,分析了两种典型的爆破振动速度峰值预测公式的不足。在此基础上,探讨城市深孔爆破中振动速度衰减与岩体抗拉强度在群孔效应条件下的关系。通过分析爆破振动速度衰减的影响因素,提取8个主要因素的量纲,由量纲理论推导出考虑岩体抗拉强度的爆破振动速度衰减多元非线性数学模型,并结合具体工程监测数据,使用1st0pt软件进行了非线性回归分析。研究表明:推导出的改进萨道夫斯基(萨氏)公式在3个场地预测值的平均相对误差分别为2.81%、10.56%、4.42%,均低于传统预测公式的平均相对误差,验证了所推导数学模型的正确性。可为爆破振动灾害防治研究提供参考。     

基于ACOR-LSSVM算法的爆破振动速度预测

由于工程地质条件复杂,传统的方法很难准确预测爆破振动速度。引入连续域蚁群算法(ACOR),对最小二乘支持向量机(LS-SVM)进行参数优化,构建连续域蚁群最小二乘法爆破振动速度预测模型(ACOR-LSSVM)来提高预测精度。结合白鹤滩水电站左岸坝肩槽开挖过程中的40组爆破监测数据,分别采用ACOR-LSSVM、LS-SVM模型与萨氏公式进行爆破振动速度预测,三者的平均绝对相对误差分别为3.16%、10.07%、22.96%。相比之下,ACOR-LSSVM模型预测精度更高,泛化能力更强,在爆破振动速度预测中具有一定的理论意义和工程应用价值。     

传播介质特性对爆破震动信号分析中小波包时频特征的影响

传播介质是指爆破震动赖以向外传播的地层介质 ,其基本特征是影响爆破震动时频分布的主要因素之一。当传播介质中有爆破震动通过时 ,其动态响应将会因其原地结构的不同而在响应持续时间、频谱、响应的衰减等特征方面均有较大差异。本文利用岩体 (岩土混合体 )基本质量指标BQ值以及完整性系数Kv 来量化传播介质特性。通过对不同岩层地质条件下产生的爆破震动进行小波包分析 ,探讨了传播介质特性量化参数与爆破震动时频分布之间的关系。研究中发现 ,传播介质特性对单段波形小波包细节信号的主振频带分布、峰值质点振速及衰减阻尼比等时频特征参数均有较大影响 ,其中主振频带分布范围随着传播介质的完整性系数Kv 值减小而增大 ,优势频率值随完整性系数Kv 值减小而增加 ,而峰值质点振速及衰减阻尼比与完整性系数Kv 值之间的规律性不强     

基于量纲理论的爆破振动频率分析

为了探究影响爆破振动频率的各种因素,采用量纲分析方法研究了爆破地震波的产生和传播效应.基于小波包分析基本理论,将地震波中的低频波段进行细化,参照萨道夫斯基公式得到了爆破振动频率的预测方程,并进行了工程验证.结果表明,该预测方程的回归参数有较好的一致性,可以为爆破振动危害控制提供参考依据.     

爆破振动主频衰减公式研究

从无限弹性岩体中球形空腔受动内压作用激发弹性波的解析解出发,结合爆破振动频率衰减规律的量纲分析,推导出球形药包激发爆破振动主频的衰减公式。在此基础上,利用钻孔爆破中装药量与直径的关系,结合岩体破碎范围、台阶高度和抵抗线间关系等的讨论,论证了基于球形药包推导的爆破振动频率衰减公式适用钻孔爆破的可行性。结合球形药包爆破振动模拟和某次单孔爆破振动主频实测资料的拟合分析,验证了建议频率衰减公式的有效性。     

下穿古遗址隧道爆破振动预测模型及安全限界

为确保隧道爆破掘进所诱发的振动对明长城遗址不造成影响,以萨道夫斯基公式为基础,基于量纲分析法建立多影响因素的隧道台阶爆破地表质点峰值振动速度预测模型;在此基础上对现场监测数据进行非线性回归运算,将运算结果分别回代萨氏公式及新建公式进行振速预测,并做出准确度评价,二者最大平均相对误差分别为40.4%与15.9%,证明了新建公式对振速预测的准确性。同时利用HHT法对爆破振动信号进行处理,获得Hilbert谱及相应的瞬时能量图,从能量角度分析了爆破振动的传播衰减规律;同时依据相关规程考虑最不利因素,确定保护明长城遗址的安全限界,并提出相应的减振措施,为下穿明长城遗址段爆破施工方案设计及相关科学研究提供理论参考依据。     

水下钻孔爆破水中冲击波试验研究

通过海边浅层水中钻孔爆破试验,实测得到了水中冲击波波形曲线及压力数据;分析了水下钻孔爆破水中冲击波的特性和传播衰减规律,并给出了水中冲击波的半理论半经验公式,验证并总结出部分相关结论,为进一步的研究积累了经验。