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。     

竖向钻孔爆破激发振动波频率的衰减特征

如何基于频率有效控制爆破地震效应是近年来爆破工程中的热点问题。基于弹性波动理论,借助动力有限元算法,将竖向钻孔爆破中长柱药包等效为多个单元短柱药包迭加,首先了推导Heelan短柱单元激发应力波频域内解析解,根据单元短柱药包解析解的迭加模型,研究了竖向钻孔爆破激发的振动波频率衰减特征。结果表明:高频对应幅值衰减快于低频对应幅值,爆破振动频谱曲线整体向低频方向偏移,由于高低频对应速度幅值衰减速度的差异和速度幅值谱的多峰结构,主频衰减过程中发生突变,如考虑自由面对地震波传播的影响,主频衰减过程中有波动;质心频率的衰减规律相对平滑稳定。爆破振动主频衰减特征研究为基于频率评价爆破振动安全提供了理论依据。     

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。     

质点峰值振动速度衰减公式的改进

基于柱面波理论、长柱状装药中的子波理论以及短柱状药包激发的应力波场Heelan解的分析 ,推导了岩石爆破中质点峰值振动速度衰减公式 ,并用室内外试验资料和数值模拟结果初步验证了该公式的有效性。与传统的质点峰值振动速度衰减公式相比 ,本文推导的公式更具理论基础 ,并可反映诸如炸药种类、炸药特性、钻孔孔径、装药结构及岩性参数等因素对质点峰值振动速度的综合影响     

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...     

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。     

炮孔近区岩体振动主频及能量的数值模拟

为了控制岩体爆破对保留岩体造成的破坏和损伤,针对炮孔近区爆破振动频率及能量变化问题,利用动力有限元数值模拟方法研究了单孔爆破10 m范围内爆心距、不耦合系数与爆破振动主频及能量的变化规律。结果发现爆破振动主频并不是随着爆心距的增大而单调递减,并且随着不耦合系数的增大同一爆心距位置处的振动主频先增大后减小再增大;爆破振动能量衰减向主频段靠拢并且随不耦合系数的增大变化浮动较小。     

炮孔近区岩体振动主频及能量的数值模拟

为了控制岩体爆破对保留岩体造成的破坏和损伤,针对炮孔近区爆破振动频率及能量变化问题,利用动力有限元数值模拟方法研究了单孔爆破10 m范围内爆心距、不耦合系数与爆破振动主频及能量的变化规律。结果发现爆破振动主频并不是随着爆心距的增大而单调递减,并且随着不耦合系数的增大同一爆心距位置处的振动主频先增大后减小再增大;爆破振动能量衰减向主频段靠拢并且随不耦合系数的增大变化浮动较小。     

单孔爆破振动监测与衰减规律多元线性化回归

岩体爆破振动效应与其影响因素之间存在复杂的非线性关系,准确预测爆破振动衰减规律是开展爆破设计与灾害控制的基础。在分析了传统萨道夫斯基公式存在不足的基础上,引入了考虑质点与爆心高程差的萨道夫斯基修正公式,并将其非线性函数关系式线性化,建立了爆破振动衰减规律多元线性数学模型;运用最小二乘法理论推导得到模型中K、α和β三个未知参量,获得了修正的萨道夫斯基爆破振动衰减多元线性化回归公式。针对铜坑矿锌铜矿岩体单孔爆破振动监测数据和工程地质条件,采用所提出的爆破振动衰减规律多元线性化回归公式对监测结果进行分析。研究结果表明,所提出的爆破振动衰减多元线性化回归公式可靠度高,且式中参量表达含义与锌铜矿岩体坚硬特性相吻合,能够为锌铜矿体后期爆破开采设计提供科学指导。     

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。     

药量指数的近似估算法

问题的提出爆破引起的地面质点振动速度是国内外公认的破坏判据之一,而这一速度与药量及距离的关系多用下式表达: 上式是第二次世界大战前后由苏联的萨道夫斯基等提出的,它的理论假设是球形药包.随着我国爆破观测技术的发展和进步,一些技术人员已对(1)式在各种不同的爆破情况下的适应性提出了疑问,同时对振速的衰减规律也提出了一些新的拟合公式。从不同爆破条件     

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。     

水下爆破激励堤岸振动主频的衰减规律

为了探究水下爆破激励堤岸岩土振动的主频及其传播过程的衰减规律,采用量纲分析法,考虑水、土介质变化物征,建立了影响爆破振动主频各物理量之间的泛函。结合江西省宜春市秀江双桥爆破拆除作业获得的水下爆破振动在堤岸及其近邻域传播测试数据,通过回归拟合,求解爆破振动主频公式。得到爆破振动主频预测值与实测值的平均相对误差为8.87%,较未考虑水土介质变化特征的预测方法得到的平均相对误差小。结果表明,通过引入监测点距爆心之间水、土介质传播域距离比值系数,使得振动主频的预测表达式符合水下爆破振动在堤岸传播的工程物理实际。     

全断面与台阶法爆破作用下围岩的振动特征

基于现场试验和实测数据,通过量纲分析,建立了全断面爆破与台阶法爆破时岩体振动主频与单段最大药量及爆心距之间的函数关系,并进行了回归分析;通过声波试验,分析了在这两种爆破方式下,经过5次爆破作用后岩体的累积损伤规律。研究结果表明:岩体的振动主频随单段最大药量和爆心距的增加而减少,台阶法爆破比全断面爆破减少得更为迅速,而且相对于爆心距,单段最大药量对主振频率的影响更为显著;岩体在爆破作用下的损伤呈现非线性累积规律,前3次爆破对岩体损伤程度更深,且全断面爆破引起的岩体损伤较台阶法爆破更为严重。     

扎哈淖尔露天煤矿岩体边坡爆破的损伤研究

基于扎哈淖尔露天煤矿爆破试验,采集爆破振动数据,并且爆破前后对岩体进行声波测试。利用爆破振动试验数据,通过萨道夫斯基公式拟合得出置信度为0.9以上的K、α值,分析、预测岩体边坡的破坏趋势以及控制性构造面对爆破效果的影响;通过声波测试的试验数据分析,结合岩体爆破前后的损伤度、爆破前后的岩体完整性系数以及岩体声波波速的降低比率之间的关系,研究了爆破次数与损伤度之间的关系,同时也分析爆心距和边坡疲劳度之间的关系。通过爆破震动速度的衰减形式及特点,确定边坡的危险区域,为研究爆破对边坡稳定性的影响提供了借鉴。     

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。     

爆破振动对岩质边坡累积损伤影响实验研究

通过观测同一地点岩体多次爆破前、后岩体的声速以及爆破振动速度峰值变化规律,由声速测试结合爆破振动测试数据结果计算出岩体损伤系数,实测数据的对比和计算结果表明:在多次爆破振动损伤累积的条件下,爆破振速随岩体的声速呈指数关系衰减.并由声速测试结果确定了边坡在爆破振动作用下的损伤阈值.     

盾构隧道孤石预爆破地表质点峰值振速衰减公式

为了解决盾构隧道孤石预爆破中,不同炸药的性质和药包埋深对质点峰值振动速度的影响,对岩石爆破中地表质点峰值振动速度衰减公式进行了改进,基于叠加原理获得能同时考虑装药结构、岩性特性参数等影响因素的长柱药包峰值振动速度公式,并通过工程实例验证了该公式的有效性。结果表明:长柱形装药地下爆破引起的峰值振动速度不仅受测点与爆源距离影响,也受到装药结构的影响;在装药长度不变条件下,长柱药包的埋深对与爆心水平距离25m范围内峰值振动速度影响较大,超出25m范围受到的振动影响程度趋于一致。