低频爆破震动对岩石介质破坏机理研究

基于小波包爆破地震能量分析法和损伤力学基本理论,对低频爆破震动对岩石的破坏作用进行了分析,提出了震动对岩石的拉压损伤作用理论,从能量角度解释了岩石破坏原因,克服以往岩石破坏判据单一的缺陷,得出低频爆破震动破坏岩石的普遍理论,为以后进一步研究提供了依据。     

岩石场地爆破振动衰减模型及减隔振效应研究

为了研究爆破地震波的衰减规律和减振沟、隔振空孔减振效果,结合实际工程项目,对有无减隔振措施的爆破振动进行了多次现场监测,并对实测结果进行回归分析。结果表明,基于萨道夫斯基经验公式,利用波形分段对应方法建立的优化爆破振速衰减模型与实测结果较为吻合,在径向方向和垂直方向上平均误差分别为17.04%和10.76%; 减振沟和隔振空孔具有明显降低爆破地震效应的作用,在近爆源区减振率最大,且减振沟和隔振空孔的减振率随着爆心距增加而快速减小,在现场合理利用减振措施可显著降低爆破地震效应,消耗应力波能量。在已建立衰减模型的基础上,提出了爆破地震波作用下的拟静力地震效应评价方法,利用爆破振动影响系数可以快速判断临近边坡和建筑物在地震作用下的稳定性,为后期爆破施工提供参考。     

孔底空气间隔装药降振试验研究

为研究孔底空气间隔装药降低爆破振动效应的最佳空气层比例,进行了现场试验。首先基于试验数据,利用小波分析与AOK分布相结合的方法,对不同空气层比例的实测爆破地震波质点振速峰值、主频、主频持续时间、频带优势频率持续时间以及频带能量比进行了研究。结果表明：随着空气层比例的增加,爆破地震波质点振速峰值降低、主频降低、主频持续时间延长、频带优势频率持续时间延长并且频带能量比向低频发展。然后以与建筑物固有频率相接近的7.812 5~15.625 0 Hz频带能量为指标,进行了降低爆破振动效应的最佳空气层比例的选取,并结合实际工程证明了该方法的可行性与有效性。     

爆破震动信号频带能量分布特征

研究爆破地震波的传播规律,对矿山爆破震动控制十分重要。以红透山铜矿为工程背景,在矿山巷道布置爆破震动信号测点,利用爆破振动监测仪采集测点实际生产爆破震动信号。基于小波信号分析技术,采用MATLAB编写相关程序,对信号进行小波分解与重构,优选适合测试信号的小波基,开展微差爆破震动信号能量分布特征研究。分析爆心距、总药量及传播方向3个因素对爆破震动信号能量分布规律的影响,结果表明：随着爆心距增加,爆破震动信号低频部分所占总能量的百分比变大;采用多分段微差爆破,虽然总药量增大,但是能量分布较均匀;在背向及侧向两个传播方向上,爆破震动信号频带能量分布有一定差异,传播方向对震动信号的能量分布影响显著。     

相对传播方向降震研究

依据粘性岩石中爆破地震其波动能流衰减规律,探讨群药包同时起爆产生的地震场中,波动能流主导方向及其在同方向上振动峰值与爆心距相互关系,获得了爆破地震场峰值域走向与爆源相互空间关系,并应用于通过改变起爆顺序的靠帮台阶爆破降震试验,与常规爆破降震实验相比较,效果显著。     

基于连续破坏理论的爆破损伤区界定(增刊)

在地下工程及隧道工程的爆破过程中,爆破粉碎区及爆破裂隙区的界定对于合理利用爆破能量及优化爆破孔布置有着至关重要的作用,然而由于爆破开挖的复杂性与瞬时性,爆破粉碎区及爆破裂隙区一直未能得到准确的界定。本文中,在不考虑爆破过程中声音等耗能因素的情况下,爆炸所产生的能量全部转化为围岩体的动能,采用查普曼-柔格模型将爆破荷载等效为作用在孔壁上的均布载荷,且围岩体内的冲击波为环形波向外传播衰减。基于连续破坏理论对爆破过程中围岩体的力学参数的变化进行实时修正。最后,综合现场试验与数值模拟分析手段,对爆破损伤区的范围进行界定分析。     

基于EMD-HHT的地下浅孔爆破振动规律研究

为了研究金沙矿业官房矿段地下浅孔爆破作业过程中地震强度过大的问题,采取爆破振动监测手段在地表对两次不同炸药量的爆破作业进行监测.基于HHT方法和EMD分解对地下浅孔爆破地震波信号的峰值振速、频率和振幅进行了分析.结果表明:峰值振速反映爆破振动强度及最大荷载区域,主振频率反映爆破作业下建(构)筑物的动态响应情况.地下浅孔...     

爆破地震波作用下含断层结构面高陡边坡动力响应分析北大核心

为了防止白马铁矿及及坪采场含断层的岩质边坡受爆破振动作用发生失稳,利用小波分析对现场监测点爆破地震波进行频谱能量分析,得到断层影响下高陡边坡爆破振动波传播规律,同时根据实际边坡建立边坡模型,分析在爆破振动作用下边坡断层岩体劣化效应对边坡动力响应及损伤规律的影响。结果表明:1)当爆破地震波在含断层结构面的高陡边坡中传播时,断层结构面对爆破地震波在边坡中的传播规律影响显著;2)爆破振动波在断层岩体区域传播时,断层岩体力学强度对振动波的传播有明显的影响,断层力学强度越低,对振动波的传播阻隔效果越明显。断层岩体力学强度的劣化加速了爆破振动波传播的衰减;3)不同断层岩体参数劣化工况下爆破振动下边坡损伤有明显变化,随着断层岩体力学强度的劣化,边坡抵抗变形能力减弱。     

爆破地震波特性研究

结合现场爆破震动信号,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面分析了爆破地震波特性。结果表明：爆破地震波是一种与自然地震波相似但又相区别的非常复杂的随机过程,它是不同幅值、不同频率与不同相位的各种波型叠加而成的复合波。爆破地震波在传播过程中会发生多次反射、折射、绕射、衍射、波型转换甚至波导、层间波等复杂现象,传播过程中波的有关参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的物理性质、场地特征及地形等因素紧密相关。地震波在发生几何衰减的同时,还因粘弹性介质的内摩擦和热传导导致能量耗散,使得波能不断衰减。     

基于小波变换的时-能密度法的盲炮识别研究

微差爆破的盲炮有时难于识别, 但爆破荷载往往会使振动信号产生能量突变, 基于此, 提出了一种利用信号的能量突变来识别盲炮的新方法。该方法通过实时分析现场所监测到的爆破振动信号, 得出主频带内能量密度随时间变化的特征图, 其中的能量密度突峰时刻就是微差爆破各段雷管的实际起爆时刻, 通过与设计的微差爆破各段雷管的延期时间对比, 能很快判断出已爆与未爆雷管段别, 从而确定出微差爆破中是否存在盲炮以及盲炮的大体位置。该方法已在现场得到成功运用。     

确定延时爆破间隔时间的新方法

随着城市的发展,城市爆破对振动的控制越来越严格,延时爆破是比较常用的减振手段之一。依据波的叠加原理与波的干涉,对爆破地震波的叠加效应进行理论分析,可以推导出2孔延时爆炸产生爆破地震波叠加的波动方程,得出延时爆破的最佳间隔时间;同时利用波形峰值包络线的思想与爆破地震波叠加的波动方程,拟合出了测点处质点振动速度的近似解析式;最后通过案例,利用单炮次爆破振动波形图,拟合测点处质点振动速度的表达式,根据不同延时间隔时间爆破振动的理论波形图,确定最佳的延时爆破间隔时间。     

近直立煤层深浅孔爆破卸压技术与效果分析

为降低近直立煤层工作面水平地应力集中程度,理论分析了近直立煤层顶底板爆破卸压原理,提出了近直立煤层深浅孔爆破卸压方案,采用钻孔成像对爆破前后卸压效果进行了对比分析,并通过现场电磁辐射、微震数据分析对卸压爆破效果进行了验证,研究结果表明：采用深浅孔爆破后,顶底板岩层中形成了立体“缓冲带”,阻碍了高水平地应力向工作面传递,降低了应力集中程度;爆破后顶底板发育新的裂隙,数量增加约46.6%,若干裂隙扩展为离层,局部出现破碎区;爆破后工作面两侧煤岩体电磁强度明显降低,爆破前后微震能量与频次呈现先升高后降低规律,起到了良好的卸压效果。     

基于分形盒维数的爆破震动信号研究

根据爆破震动信号曲线的双尺度性特征,建立了分形盒维数模型。采用具有横向时间尺度δ1和纵向振幅尺度δ2的矩形网格覆盖波形曲线,在爆破震动信号有效记录部分内确定其主振动周期T,并以此确定爆破震动信号无标度区内k的取值范围。采用该模型计算出岩石场地进行深孔爆破试验时所采集震动信号的分形盒维数D。分析表明,分形盒维数D能反映爆破地震波主振频率大小;药量和距离对盒维数拟合直线方程参数b的影响明显,且两者关系与场地衰减指数α对地震波峰值强度的作用相近;获得了参数b与爆破地震波振动峰值A的关系式。分析证明了所建立分形盒维数计算模型的正确性,并以实例论证了爆破震动信号具有分形特征。     

立井井筒基岩段深孔爆破振动测试与分析

为了降低爆破施工对井筒围岩的振动作用,根据井筒断面、岩石性质以及钻爆器材等因素,对爆破参数进行了优化设计。基于地震波传播特征和爆破振动测试原理,提出了立井井筒深孔爆破振动现场监测方法,研究基岩段爆破地震波传播规律。通过对爆破振动信号的回归分析,得出了适用于该工程的爆破振动衰减规律的经验公式,可为预测掘进爆破地震强度和采取减振措施提供了依据。     

微差爆破地震波特性及在矿山爆破设计中的应用

通过对微差爆破地震动实测波的分析,研究了微差爆破地震动规律,经多元非线性回归分析,得出微差爆破地震动最大峰值速率经验公式,并将其应用于矿山爆破设计中,取得了满意效果。     

何家采区爆破振动波传播规律的研究

爆破振动是爆破的三大危害之一,它能使爆区周围的工业建筑和民房受损,形成严重的爆破危害。为了研究弓长岭露天铁矿何家采区生产爆破所产生的振动波传播规律和对周边环境的影响程度,控制爆破振动负面效应,对其生产爆破在爆区与其附近的何家村之间采用定点观测的方法进行监测,获得了爆破地震波形数据,详细分析了爆破地面质点振动速度、频率和持续时间等特征参数。分析结果表明,采区生产爆破时产生的爆破地震效应较弱,因此,生产爆破所产生的爆破振动对何家采区周围的居民房屋危害不大。同时,利用最小二乘法对测得的数据进行线性回归,得出了质点振动速度经验公式,为确定矿山不同爆区生产爆破的最大同段药量和预测、控制爆破振动强度提供了参考。     

宽沟煤矿坚硬厚层顶板下冲击地压危险时期的微震特征及解危措施

针对某矿坚硬厚层顶板条件下采煤工作面发生的冲击地压灾害,分析了灾害发生的原因并提出了防治原则。采用数值模拟和物探方法确定了工作面在3面采空条件下的冲击地压危险时期和危险区域。冲击地压危险时期的微震监测结果表明：围岩破坏高度比非危险时期显著增大,围岩震动呈现出高能量和低频次的特征,工作面推进度宜控制在3.2 m/d以内。在冲击地压危险时期采取了工作面架间切顶爆破的措施,经电磁辐射和微震监测检验,有效降低了工作面前方煤体应力,取得了较好的解危效果,保证了工作面在冲击地压危险时期的安全。     

孔间不同毫秒延时对爆破振动影响的数值模拟

合理的毫秒延时间隔可以有效地降低爆破振动,目前对精确延时毫秒间隔对爆破振动的影响还没有准确的研究成果。基于地震波传播过程中能量的变化和自由面的形成,给出了孔间毫秒延时时间的计算公式。并对不同毫秒延时间隔进行了数值模拟。结果表明：利用理论计算出的毫秒延时间隔时间的同时也要考虑自由面形成所需要的时间,从而达到理想的爆破效果。在模拟中所采用的爆破参数的情况下,孔间延时间隔为12 ms时利于降低爆破振动,同时满足自由面形成的时间,利于岩石的破碎。同时验证了计算公式的可行性。     

Seismic vibrations in bulk blasting with high-precise electronic and nonelectric blasting systems at quarries

The authors report measurement data on seismic waves in bulk blasting at quarries by using new high-precise electronic and pyrotechnic blasting systems. It is proved that both systems are efficient, intensity of seismic waves is much lower in large-scale bulk blasting. The authors implemented numerical modeling of seismic wave propagation under a short-delay bulk blast at a quarry. Influence of the blast delay parameters and their precision on the maximum level of seismic vibrations has been studied, and their optimal ranges have been established.     

隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害

基于岩石在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理,对隧道掘进爆破对围岩的损伤与危害作用、爆破地震效应和安全判据标准进行了理论和实验研究.通过对渝怀铁路圆梁山岩溶隧道、青藏铁路风火山高原冻土隧道等掘进爆破中的爆破地震波的监测和分析,确定了隧道掘进爆破的安全判据和技术标准.