爆破震动作用下的地下结构及围岩幅频特性

通过地下结构与围岩爆破震动频幅特性分析,围绕地下工程爆破地震效应现象产生与原因,就爆破震动观测与分析结果进行了解释与原因探讨。主要利用质点振动速度峰值和主振频率及次主频在药量和距离条件下的变化与分布关系,来阐述与解释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。     

某煤矿岩巷不同爆破方式振动特性研究

通过对煤矿坚硬岩石巷道爆破振动监测,基于萨道夫斯基公式,回归得到巷道掘进爆破和深孔松动爆破振动速度衰减规律,并采用小波包变换和HHT变换对两种爆破方式的地震波能量分布特征进行了对比分析。研究结果表明:在试验煤矿深部地层中,采用浅孔和分散装药的巷道掘进爆破地震波主振频率高,主要集中在150~250 Hz;集中装药的深孔松动爆破地震波主振频率低,集中在40~80 Hz;硬岩中巷道掘进爆破振动速度衰减规律符合软岩特征,而深孔松动爆破与硬岩一致,深孔爆破试验起爆药量没有超出允许单段最大装药量;低频区爆破地震波能量少,巷道掘进爆破地震波能量主要集中在128~277 Hz,深孔松动爆破地震波能量主要集中在32~64 Hz;深孔松动爆破地震波主振频率峰值能量大,是巷道掘进爆破的320倍。     

城市隧道爆破振动测试分析研究

对莲黄隧道爆破振动进行了现场测试和分析,测试研究表明质点振动速度峰值与比例药量间的关系符合萨氏公式,但不同距离的衰减指数与系数有较大差别.质点振动主振频率主要集中在低频段, 不同距离的振动速度主频呈现出不同分布规律,近距离主频主要分布在低频段,远距离振动速度主振频率集中在小范围低频段.     

城市隧道爆破振动测试分析研究

对莲黄隧道爆破振动进行了现场测试和分析,测试研究表明质点振动速度峰值与比例药量间的关系符合萨氏公式,但不同距离的衰减指数与系数有较大差别。质点振动主振频率主要集中在低频段,不同距离的振动速度主频呈现出不同分布规律,近距离主频主要分布在低频段,远距离振动速度主振频率集中在小范围低频段。     

爆破地震动作用下砌体结构动力响应的现场实测与数值模拟研究

以江苏省昆山市朝阳西路南侧两栋楼房的爆破项目为工程背景,对爆破过程中产生的地震动及其效应,包括地震波的传播与衰减规律以及振动对邻近区域内一座三层砌体结构房屋安全性能的影响,进行现场测试,并采用有限元软件SAP2000进行数值模拟分析。测试结果表明,砌体结构房屋的竖向振动速度大于水平向振动速度,三层走廊的各向振动速度大于一层,竖向主振频率大都集中在10Hz以下,水平向主振频率相对分散,但基本不超过50Hz。经有限元数值模拟分析得到的低阶自振频率与顶层加速度值与实测的结果误差较小。     

隧道联络通道爆破监测及振动特性研究

依托某大跨隧道工程,研究了爆破地震波对隧道后方围岩的振动特性及传播规律,以避免爆破对掌子面后方近接联络通道造成损害。首先开展联络通道的爆破振动测试试验,分析了联络通道不同爆心距条件下X、Y、Z方向的振速和主频特征,结果表明掌子面后方联络通道处振速水平方向大于垂直方向,主振频率大体随爆心距增加而逐渐衰减,但会出现波动与局部激增;由于掌子面后方已开挖洞室的空气层对地震波造成了显著的衰减,使得爆破地震波的传播路径发生改变,致使相同药量条件下,后方联络通道最大振速并不处在爆心距最近位置。通过对主频傅里叶变换转换至频域进行频谱分析,得到距爆心较远频带集中区域能量整体普遍高于距离爆心较近处,验证了不同地形产生的空气层高频滤波差异作用。最后通过对照安全允许标准,得出隧道爆破扰动下联络通道初支的峰值振速和主振频率在规范规定的安全范围内,不会引起联络通道破坏。     

隧道围岩爆破地震累积效应研究

针对公路隧道施工循环爆破作业展开爆破震动累积效应研究.基于现场爆破震动监测与波与能量的相关理论,提出利用单位药量与距离条件下的爆破地震波面积(单位等效面积)分析评估单位药量与距离条件下的爆破震动对结构与围岩介质的影响,通过比较质点振动速度波形面积的变化可分析评估围岩介质体中的爆破震动能的分布与药量和距离的关系,以及围岩介质体物理力学性质的改变与爆破震动能衰减的关系.并提出了爆破地震波单位等效面积的计算方法,通过非药量和距离因素影响下质点振动速度波形单位等效面积分析,合理评估单位爆破震动能在围岩体中的分布状况,以及爆破震动作用下的介质体本身物理力学性质的改变,并可推断与阐述围岩介质体中不连续结构面(体)的总体分布状况,以及在爆破震动作用下的发生与扩展情况和与爆破地震波的互相作用.     

巷道围岩爆破地震效应的模拟和解析对比分析

对某巷道围岩爆破工程进行数值模拟来分析爆破地震波在围岩中的传播规律,通过数值模拟分析结果与解析解进行对比,发现两者得出的结论类似。在爆破地震波的影响下围岩质点的峰值速度变化呈一定规律,对不同径向距离和轴向距离条件下质点峰值速度的变化规律进行比较,可以发现围岩中质点的峰值速度随着径向距离呈现正负号交互的波浪式衰减,即围岩可能出现交替拉压状态以及分区破裂现象,而质点峰值速度随着轴向距离的变化相对简单,主要表现为非线性的快速衰减。     

爆炸荷载下岩质边坡动力特性试验及数值分析研究

 采用室内混凝土边坡模型试验方法,结合动力有限元程序模拟技术手段,对爆炸冲击荷载作用下岩质边坡的动力特性进行分析研究。研究结果表明：爆破地震波在边坡坡体上的传播及衰减特性与平地不同,质点振速峰值随爆心距的衰减相对要小得多,垂直与水平质点振速峰值衰减指数分别为0.76和0.42。比较坡顶与坡面测点振速发现,坡顶的垂直与水平质点振速峰值均大于坡面质点振速峰值,表明坡顶质点振速存在放大效应。比较迎爆侧3#测点与背爆侧4#测点的质点振动峰值,垂直和水平方向振速峰值分别降低72.7%和67.6%。由此可见,采用减震沟减震措施可以大大降低爆破振动强度,并能有效改善冲击荷载作用下边坡的应力状态。另外,比较试验与计算结果得出,质点振速及回归方程指数与试验数据均在同一量级上,坡顶质点振速随高程增加而放大,可见数值计算结果能很好反映实际爆破振动规律。     

湖北某核电站爆破振动监测与分析

通过对湖北某核电一期重件道路工程进行爆破振动监测,对爆破振动监测数据分析和对比发现:在0~100 m的爆心距范围内,要更加注意质点径向的振动速度值的变化,减少爆破危险区段。对爆破产生的振动波进行频谱分析,发现爆破地震波的主振频率远大于邻近构筑物固有自振频率,因而基本不会对其造成大的损伤。     

小净距隧道围岩的爆破振动影响规律研究

小净距隧道后行隧道爆破施工会引发相邻先行隧道围岩振动,振动强弱与隧道净距和单次炸药量相关,通过工程现场监测和数值模拟相结合的方式,对隧道净距的影响规律展开研究。结果表明,小净距隧道后行隧道掌子面起爆时,相邻先行隧道迎爆面拱腰处围岩爆破振动速度最大,最大振速随隧道净距的增大而不断减小,随单次炸药量的增大而增大。当Q/R³＜1×10^-3时,后行隧道掌子面爆破对先行隧道围岩的爆破振动影响可忽略不计。对先行隧道围岩最大振速进行萨道夫斯基公式拟合,得到小净距隧道相邻先行隧道Ⅲ级围岩最大振速预测方程中的场地系数K=8.73,衰减系数α=0.83。     

岩体爆破累积损伤效应声波频谱特征分析

为揭示岩体爆破损伤累积扩展规律及其与岩体声学变化特性之间的内在联系,在某地下工程围岩中进行了10次小药量爆破岩体损伤的现场声波测试。为充分利用岩体声波测试信号中的有效信息,弥补单纯声波速度分析的不足,基于快速傅立叶变换(FFT)探讨了声波在爆破损伤岩体中传播时的衰减特性,分析了主频、频域内最大振幅等岩体声学参数随爆破次数不断增加的变化特性。研究结果表明,随着爆破次数增加,岩体声波频谱特征呈现如下变化规律:(1)岩体爆生裂隙不断增加和扩展,声波测试信号中的高频成分不断被吸收,低频成分所占比例增加,主频向低频方向偏移,频谱曲线畸变程度增加;(2)声波主频比和频域最大振幅比均呈非线性降低趋势,频域最大振幅比对岩体爆破损伤的敏感性高于声波主频比;(3)随着爆心距的增大,岩体声波频谱变化程度逐渐减弱。     

宁德核电站核岛基坑爆破开挖安全控制研究

 基坑在进行爆破开挖时,爆孔周围岩体必然会因爆炸作用而造成破坏,因此加强爆破开挖安全控制对于保障工程质量至关重要。以福建宁德核电站核岛基坑爆破开挖为依托,根据场地地质勘测资料,通过现场爆破振动试验获得场地爆破振动衰减规律,通过声波测试以及数值模型试验获得爆区损伤深度与距爆源30 m处质点峰值振动速度之间的函数关系,结合工程施工对基础爆破开挖损伤的要求确定30 m处爆破振动速度阈值,并通过后期全程监测验证控制参数的有效性。     

基于爆破振动监测的岩石边坡开挖损伤区预测

 通过对白鹤滩水电站左岸834.0～770.0 m高程坝肩槽边坡爆破开挖振动监测和爆破损伤的声波检测,分析第一～六梯段的振动衰减规律,并通过回归分析建立不同爆心距处质点峰值振动速度与损伤深度的关系,并利用此关系和爆破振动监测结果对第七梯段的损伤深度进行预测。结果表明,当边坡岩性较为均一,且坡体上无较大结构面发育时,在一定距离处边坡预裂爆破振动峰值与保留岩体的损伤深度之间的相关性良好;采用预裂爆破振动衰减规律与保留岩体损伤深度之间的关系预测下一梯段损伤范围的方法简便可行,可大大降低大面积边坡损伤声波检测的工程量。考虑到地质条件、开挖造成的地貌改变等因素,为进一步提高预测精度,需要增加其它因素作为回归要素,或者增加部分关键部位的声波检测,对预测结果进行修正补充。     

Modified scaled distance regression analysis approach for prediction of blast-induced ground vibration in multi-hole blasting

The blast-induced ground vibration prediction using scaled distance regression analysis is one of the most popular methods employed by engineers for many decades. It uses the maximum charge per delay and distance of monitoring as the major factors for predicting the peak particle velocity (PPV). It is established that the PPV is caused by the maximum charge per delay which varies with the distance of monitoring and site geology. While conducting a production blasting, the waves induced by blasting of different holes interfere destructively with each other, which may result in higher PPV than the predicted value with scaled distance regression analysis. This phenomenon of interference/superimposition of waves is not considered while using scaled distance regression analysis. In this paper, an attempt has been made to compare the predicted values of blast-induced ground vibration using multi-hole trial blasting with single-hole blasting in an opencast coal mine under the same geological condition. Further, the modified prediction equation for the multi-hole trial blasting was obtained using single-hole regression analysis. The error between predicted and actual values of multi-hole blast-induced ground vibration was found to be reduced by 8.5%.     

相邻洞室爆破施工对已有洞室的影响

 爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是隧洞工程中的关键技术问题。新建隧洞在与已有隧洞间距比较小的情况下进行爆破开挖,爆破开挖产生的爆破波会危及已有隧洞围岩和衬砌结构的安全与稳定性。结合锦屏一级水电站左岸洞群工程施工爆破的相互影响分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的围岩类别、洞室间距、岩体阻尼比、单响药量情况下爆破振动对邻近已有洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁振动速度允许值与隧洞衬砌在邻近爆破振动波作用下的动拉应力值,得出施工爆破洞室的最小间距及单响药量控制：III类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在15 kg以内;IV类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在12 kg以内;V类围岩、洞间距为(1.0～1.5)D时,单响药量应控制在10 kg以内。研究结果为实际工程的施工和设计提供了参考和依据。     

悬索桥锚碇隧道爆破开挖的围岩累积振动效应研究

 结合矮寨悬索桥锚碇隧道的爆破施工,通过围岩的声波测试得到围岩损伤度和松动圈范围在不同等级的爆破冲击荷载作用下的发育规律,探讨围岩累积损伤程度和振动速度之间的对应关系,以及引起岩体损伤度累计效应的阈值,较为完整地描述了爆破冲击荷载作用下围岩损伤度和松动圈的发展过程。在此基础上得出合理的爆破振动速度的控制指标。结果表明：锚碇隧道的爆破施工不但要控制单次爆破对围岩的扰动,更重要的是,应考虑围岩在频繁的近距离爆破作用下产生的累计振动效应并加以控制。爆破振动速度控制在3～6 cm/s时,最大围岩松动圈厚度约为2.3 m,围岩平均损伤度约为0.15。当测点处围岩的振动速度小于2 cm/s时,围岩的损伤度积累不明显,可视为爆破振动累积损伤阈值。