基于小波变换的时-能密度法优选微差延期时间

在微差爆破工程中,能否顺利实施微差爆破的关键在于确定合理的微差延期时间。首先,利用基于小波分析的时-能密度法,通过从实测爆破震动信号中识别出各段雷管实际的起爆时刻点,得到了爆破中所用雷管的实际延期时间。其次,利用信号时-频转换技术,从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波。最后,通过比较各分段震波在不同延期时间下的叠加效果,可以得到微差爆破的较优延期时间。以某地下工程爆破震动信号进行分析为例,对本方法的有效性作了检验。该方法具有较高的理论和应用价值,为系统开展爆破震动危害控制和预测研究奠定了理论和技术基础。     

基于小波变换的微差爆破震动信号分离法

采用震波叠加模拟法确定合理的微差延期时间,关键在于能否获取组成实测微差爆破震波的分段震波。基于小波变换的微差爆破震动信号分离法能较好地解决上述问题。首先,利用基于小波分析的时-能密度法,通过从实测爆破震动信号中识别出各段雷管实际的起爆时刻点,得到了爆破中所用雷管的实际延期时间。其次,利用信号时一频转换技术。从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波。最后,通过比较各分段震波在不同延期时间下的叠加效果,可以得到微差爆破的较优微差延期时间。以某地下工程爆破震动信号进行分析为例,对本方法的有效性作了检验。     

基于小波变换的爆破振动时频特征分析

应用小波变换方法对短时非平稳爆破振动过程提出了时频特征分析。根据离散小波变换的分层分解展开关系，将爆破振动时间历史信号用分层重构信号进行扫描。应用这些信号可以给出不同频率带上爆破振动的相对能量分布和振动强度的时间变化规律。一个爆破振动实测结果的分析表明，与建立在传统Fourier变换基础上的频谱分析方法相比，基于小波变换的爆破振动时频特征分析可以给出更为准确的细节信息。文中的研究结果为爆破振动结构安全性分析提供了新的途径。     

基于小波变换时-能密度分析的爆破开挖过程中地应力动态卸载振动到达时刻识别

初步研究结果表明,高地应力条件下隧洞爆破开挖过程中围岩振动是由爆炸荷载所诱发的振动和开挖轮廓面上的地应力动态卸载所诱发的振动叠加而成,但在实测的时域振动波形中,这2种荷载所分别诱发的振动并没有明确的分界点,这给地应力动态卸载研究带来很大不便,而确定此分界点是分离动态卸载振动的关键一步.将爆炸荷载和地应力动态卸载均看作振动激励源,那么它们都将使振动信号的能量产生突变,而小波变换的时-能密度法具有突出被分析信号能量突变的特点.利用这一原理,通过对比分析瀑布沟水电站地下厂房爆破过程中实测单段围岩振动波形的能量随时间的分布情况,有效识别地应力动态卸载振动到达的时刻.分析结果表明,地应力动态卸载所诱发的围岩振动滞后爆炸荷载所诱发的围岩振动数十毫秒,滞后时间的长短主要受爆破台阶高度或者炮孔深度和炮孔间距的控制,台阶高度或者炮孔深度越大,滞后时间越长.该工作为从实测波形中分离出动卸载振动打下了基础.     

多段微差爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析

爆破振动分析是研究爆破振动危害控制的基础,也是控制爆破振动危害的前提。根据爆破振动信号具有短时非平稳的特点,利用小波包分析技术对满足分析要求的多段微差爆破振动信号的能量分布特征进行研究。首先,简略地介绍了小波变换与小波包分析的特点;其次,对6条多段微差爆破振动信号进行小波包分析,得到了爆破振动信号在不同频带上的能量分布图;最后,总结了多段微差爆破振动信号频带能量的分布特征。该分析手段为综合研究爆破地震效应特别是为将来构建振动速度–频率相关安全准则提供了一种有效的分析技术。     

基于小波变换的爆破地震安全能量分析法的应用研究

根据爆破地震信号具有持时短、变化快等特点,结合工程爆破地震监测资料,利用小波包良好的时频局部化性质,对爆破地震信号的能量分布特征进行了分析,得到了爆破地震信号不同频带上的能量分布。进而,根据爆破地震信号不同频带的特征频率与受控建筑物自振频率之间的关系确定爆破地震对建筑物的影响。最后,通过工程实例说明了该方法比用单一强度因子作为爆破地震的安全判据更加有效。     

基于小波变换的爆破地震信号阈值去噪的应用研究

运用小波变换多尺度分析的思想,在不同的尺度下观察信号不同的局部化特征。利用小波系数的统计特性和噪声本身的性质,应用信号特征估计信号中的噪声形态,提出了一种爆破地震信号小波变换阈值去噪的方法,在小波阈值去噪中准确估计噪声阈值水平,使在消除信号噪声的同时保留信号中弱特征成分。通过理论和实践证明了这种方法能够有效地消除爆破地震信号中的噪声。     

基于HHT方法的微差爆破延期时间识别与应用

结合某爆破工程实例,运用HHT方法,首先,对实测爆破震动信号进行EMD分解,得到信号IMF分量;其次,通过IMF分量的Hilbert变换,识别出各段雷管实际的通过起爆时刻点,得到实际微差爆破工程中的延期时间,利用HHT方法的自适应性强和高效性的特点,为爆破延期参数设计提供了一定的分析手段。     

基于时频能分析技术的爆炸波能量分布及分离

以一组混凝土中实测的爆炸波信号为例,分别采用短时Fourier变换(STFT)、连续小波变换(CWT)和Wigner-Ville分布(WVD)定量分析爆炸波信号的时频能分布和特征,并比较3种方法对非平稳爆炸波信号的适应性,计算出时频谱上不同区域的爆炸波能量。结果表明,爆炸波信号在整个时频能分布图上存在2个区域:一区(3～9μs,19～720 kHz)和二区(14～25μs,19～150 kHz)。两区能量密度明显不同:一区具有高频、高能量密度、作用时间极短和能量大的特点;二区频率和能量密度相对较低,作用时间较长和能量较大。Wigner-Ville分布较其他方法能够适应爆炸波的高、低频分辨率和能量计算精度要求,由该方法得到一区能量占总能量的54.5%,二区占29%。     

基于小波变换的时域反射法对岩土体变形监测信号的多尺度分析

为更加充分、准确、高效地利用TDR法岩土体变形监测过程中实时得到的同轴电缆反射信号,提出以Haar小波变换对该信号进行多尺度分析,利用大尺度下细节信号特征识别后期岩土体变形失稳发生区域,并将其应用于两个工程实例中。结果表明:运用小波变换分析电缆反射信号不仅能从岩土体变形初期TDR测试仪接收信号中较为准确地突显后期导致岩土体失稳的剪切变形区域或位置,而且可以通过多个不同时点原始信号小波分析结果的对比,直观地获知岩土体内部相应时段内发生运动变形的区域。因此,运用该方法可充分挖掘同轴电缆反射信号中内含的岩土体变形信息,对有效实现岩土体早期变形失稳预警具有积极的意义。     

基于模态曲率与小波变换的网壳结构损伤识别研究

结合模态曲率与小波变换的方法对网壳结构的损伤识别进行研究。以一网壳结构的缩尺模型为例进行数值分析,假设结构35号杆件的截面出现刚度折减的轻微损伤,以模型损伤前后的模态曲率作为损伤指标进行连续小波变换,从而判断结构的损伤位置。数值分析的结果表明,利用模态曲率的小波变换系数差可以粗略定位损伤,而利用曲率模态差值的小波变换系数可以较为准确地定位损伤,且分析及数据处理过程更为简便可靠,可见基于模态曲率与小波变换的损伤识别方法对于网壳结构的损伤定位是非常有效的。     

基于小波变换的钢筋混凝土结构损伤识别

钢筋混凝土结构在其服役期内,由于受到荷载、地震以及其他因素的作用,会发生损伤,从而威胁整个结构的安全。为了保证结构的安全,需要尽早发现结构的损伤,并且采取防范和修复措施。基于小波变换的多分辨率的特点,提出一种分层小波搜索的方法对结构损伤进行在线检测,确定损伤位置和损伤发生的时刻。通过对某一框架进行数值模拟试验验证可行的基础上,将此法应用于地震作用下钢筋混凝土框架的损伤识别,并与结构模型的模拟地震振动试验观测结果相对比,表明分析结果与试验观测较好吻合。     

基于HHT方法的硐室大爆破震动分析

HHT（Hilbert-Huang Transform）方法是一种全新而优越的分析与处理非平稳信号的时频方法，它具有自适应性强、高效及Hilbert能量谱可清晰地表明能量随时频分布的特点。利用HHT办法分析了洛钼集团矿山公司在栾川县冷水镇实施“15000t／d露采工程大爆破”所获得的爆破震动监测记录，探讨了硐室大爆破震动的时频特征及不同场地条件对震动传播特性的影响。     

爆破作用下基于小波包分析实例研究

根据某隧道复线工程爆破掘进项目,对开挖产生的振动进行监测,采用小波包分析方法对爆破振动信号特性进行深入研究,建立了隧道爆破振动非平稳信号的时频分析方法。结果表明:爆破振动的能量主要集中在主振频率附近,并且振动信号存在多个优势频率,这些优势频率对判断建筑物振动安全至关重要。     

基于小波变换时频能量分析技术的岩石声发射信号时延估计

声发射源定位技术是根据各传感器接收声发射信号的时差来实现损伤定位的,时延估计精确程度直接影响声发射源定位的精度。首先,在对不同损伤的声发射波形模式和频率识别的基础上,利用小波变换提取相应的单一频率或某一很窄频率段内的波形,并据此实现不同传感器在该频段的时延估计,为声发射源定位提供一个更为科学的方法;然后,使用Hyperion超声波系统,对单轴加载条件下岩石破裂过程中的声发射信号进行监测,并使用仪器自带的定位算法实现声发射源定位;最后,基于小波变换的方法对岩石试样声发射信号的时频能量分布特征进行分析,实现声发射源定位,并将定位结果与试样的真实破裂模式进行比较。试验结果表明,基于小波变换时频能量分析技术有利于减小声发射源定位的误差,从而提高材料损伤定位的精度。     

定制雷管微差时间实测与识别法在城市隧道爆破设计中的应用

 微差爆破间隔时间的确定,对高安全性振速指标下的城市复杂环境隧道爆破设计具有重要作用。以重庆渝中连接隧道爆破工程为背景,在采用多段定制非电雷管条件下,研究根据实测雷管延迟时间进行精确爆破设计的方法,用非电雷管实现逐孔掏槽爆破以满足严苛低振速控制要求。比较了Hilbert-Huang变换理论中用于雷管延迟识别的瞬时能量法与EMD识别法的识别能力,发现EMD识别法识别率为70%～90%,比瞬时能量法高约30%。EMD识别法辨别的延迟时间证明实际爆破微差间隔在样本精度范围之内。为准确控制爆破振动,以识别雷管实际延迟时间和振动波形图为依据调整了爆破参数。现场振动监测数据表明：采用多段位定制非电雷管缓解了雷管段别不足的矛盾,根据实测结合EMD识别法识别获得雷管延迟特性进行爆破设计对于严苛振速控制是可行的,在全程爆破振速不超0.8 cm/s条件下进尺1.8 m,通过2次爆破完成上台阶掘进。这一方法对今后城市密集建筑群下浅埋隧道爆破安全施工具有一定的参考价值。