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。     

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。     

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     

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。     

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。     

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。     

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。     

爆炸塔炸药空爆振动衰减及对邻近建筑影响试验

基于2.5 kg TNT当量爆炸塔实验场地,设计3组不同炸药量(1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg)、4种不同药包悬置高度(0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m)的空爆振动试验,研究爆炸塔内不同炸药量距地面不同高度裸露药包爆炸振动的衰减规律及对邻近建筑物和仪器设备的影响规律。结果表明:振动持续时间在0.3 s左右,质点振动主频主要集中于21~30 Hz之间;距爆心水平距离小于14 m时,水平径向振动速度衰减速率比垂直方向快;大于14 m时,垂直方向振动速度衰减速率快。轻气炮厅的地基结构自身经过隔震处理具有良好的隔震效果,爆炸塔内试验炸药量越大、药包悬置高度越高,隔震效果越好;通过在邻近建筑物第一、二层相同位置的测试结果发现,第二层的振动速度出现振动放大现象,这种现象随药包悬置高度增加而降低,随炸药量增加而增大。依据爆破安全规程(GB6722—2014)的标准,三组试验爆炸塔内空爆振动不会对周围建筑物及轻气炮造成损害。     

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。     

地下洞室梯段爆破振动效应分析

基于大型地下洞室开挖中,采用装药量较大的梯段爆破,本文探索了爆破振动传播规律及其引起的爆破振动效应;依据回归结果对爆破允许药量进行了核算,对峰值振速进行了预报,并对振动衰减规律进行了分析;引入数理统计中的置信概率,对回归分析的数据进行了可靠度的讨论,并对质点振动的主频分布进行了分析。     

井下高温对内含钻井液钻柱振动固有特性的影响分析

本文分析了考虑内有钻井液流体流动时井下温度变化对钻柱振动固有特性的影响问题.首先,文中推导出了内含流动钻井液的钻柱振动固有频率表达式;然后,从温差效应对钻柱本体材料性能影响与内含钻井液流体性能影响两个方面,进一步分析了井下高温对钻柱振动固有特性所带来的变化及估算问题;最后,文中还给出了温度影响下的井下钻柱振动段固有频率的简便估算方法及实际例算.     

位置条件对爆破震动信号分析中小波包时频特征的影响

爆心至测点的位置条件是影响爆破震动时频分布的主要因素之一。在考虑到段药量变化的情况下,位置条件由比例距离和高差系数来进行量化。运用小波包分析方法对监测获得的爆破震动信号进行时频特征分析,探讨时频分布与比例距离及高差系数之间的关系。试验研究发现,位置条件对震动波形小波包细节信号时频特征的影响主要体现在峰值质点振速、优势频率大小及波形衰减阻尼比的变化上。其中峰值质点振速随比例距离的增加呈指数衰减,其与高差系数的相关规律性不强;优势频率随比例距离增加也呈衰减趋势,高差系数对其有较大影响,但规律不明显;衰减阻尼比在不同的主振频带内与比例距离及高差系数有不同的关系,较低频率部分其阻尼比随着比例距离的增加而增大,较高频率部分则基本保持不变。     

双临空面条件下隧道爆破近区振动波形构造与应用

近年来基于单孔爆破振动数据进行微差振动合成计算是研究的热点。为解决第二临空面形成后波形计算问题,以莲塘小净距隧道为工程背景,设计现场爆破试验获取双临空面下单孔波形;利用小波包变换分析实测波形的优势频带,将单孔波形分解为各优势频带的多个子波;通过拟合得到炮孔药量、爆心距与各频带子波最大振速峰值的函数;利用该函数获取全部炮孔在不同频带的子波,叠加所有频带子波构造出各孔单孔波形;由此计算炮孔位置、药量变化下不同微差爆破合成振动波形,得到最优孔间延时。结果表明:计算所得合成波形与实测波形在频率组成和波形趋势上相吻合,各振速峰值误差小于0.3 cm/s;周边孔延时为6～7 ms时减振效果最佳,现场应用效果良好。