隧道掘进爆破振动波形特性分析

以地铁隧道爆破施工为背景工程,通过监测隧道爆源正上方地表的振动,研究了隧道爆破振动波特性与爆破参数的关系,并分析了爆破振动波形各频带能量分布规律。通过研究分析,得出以下结论:(1)隧道掘进毫秒延期爆破,各段位爆破震动衰减规律各不相同,相对于k和α的修正方法,采用一个药量折减系数对单段药量进行修正更简便、更科学;(2)药量折减系数与最小抵抗线、临空面面积相关,其大小随着最小抵抗线的减小而减小,随着临空面面积的增大而减小;(3)运用Fourier变换得到振动波的频谱图,运用小波变换将振动波分解为若干频带,并绘制各频带能量分布图,两者结合更有利于分析振动波的优势频率,为减震、抗震提供依据。     

隧道电子雷管爆破施工微振动控制技术

为了减少城市中爆破施工对周围既有建(构)筑物的影响,采用电子雷管进行精细爆破施工是一种有效可行的方法。依托丰沙铁路改建工程,在北京石景山隧道内采用电子雷管进行微差毫秒延期爆破试验,控制掏槽孔延期时间8 ms,周边孔延期时间4 ms,并在邻近既有铁路线上布置测点进行振动监测。通过对振动监测结果的分析,总结了微差爆破减少爆破振动的原因,对以后类似工程电子雷管爆破施工可起到指导作用。     

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。     

导爆管中继复式起爆法在毫秒爆破中的应用

<正> 在目前的毫秒爆破中,大都用导爆管毫秒雷管代替了传统的毫秒电雷管,达到毫秒间隔延期起爆的目的。导爆管毫秒雷管,又称非电毫秒延期雷管,常见国产毫秒雷管的毫秒量如表1所列。在工程爆破中,常把毫秒爆破称为微差爆破,即在前后相邻药包起爆之间以毫秒计算时差,使先爆药包的爆破为延迟药包爆破时创造一个瞬间自由面,     

精确微差控制爆破在土石方工程中的应用

<正> 精确微差控制爆破是应用炸药爆炸释放能景和周围介质破碎所需能量相等原理、药包微量化原理和缓冲原理,合理分布药包的空间位置,利用毫秒雷管和导爆管,把一次大药量起爆的药包以精确毫秒间隔时间分割为数段至数十段的药包,使各个药包按严格的延期起爆顺序,在最有利的空间和时间起爆,从而有效地控制爆破的破碎程度、破坏范围、坍塌方向以及地震波、空气冲击波、噪音、飞石等危害效应。本文仅介绍精确微差控制爆破应用于基岩开挖的方法和效果。     

隧道电子雷管爆破降振技术试验研究

 电子雷管是一种延期时间可以根据实际需要任意设定并精确实现发火延时的新型电能起爆器材,是近年来起爆器材领域里新进展之一,被称为爆破技术的一场革命。结合兰渝铁路的建设,在人和场隧道进行电子雷管降振试验、电子雷管与非电雷管联合降振试验,对隧道电子雷管爆破降振机制进行研究,优化隧道炮眼的延时时间,研究电子雷管与非电雷管的衔接方法,取得隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术和电子雷管与非电雷管联合降振技术。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺不变的情况下,爆破振动降低80%以上;在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低50%以上。隧道电子雷管与非电雷管联合降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低40%以上。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术的炮眼间延时间隔时间对隧道爆破的效果至关重要,炮眼间延时间隔时间过大,影响隧道的爆破进尺和岩石破碎效果;炮眼间延时间隔时间过小降振效果不明显,有时振动反而增大。隧道电子雷管降振技术,不但解决复杂环境下铁路隧道的施工问题,该技术也可在城市公路隧道中进行应用,已取得良好的社会和经济效益,对类似工程具有很好的指导意义。     

机场跑道下部隧道爆破施工的合理埋深研究

以正在规划中的重庆轨道交通轻轨三号线下穿重庆江北机场主跑道及滑行道的区段为研究背景,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件对不同埋深的隧道掘进爆破施工进行数值模拟,通过对地表爆破振速与埋深的关系的分析研究,得出隧道施工的合理埋深。模拟计算的结果显示:软件中的高性能炸药材料MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN的模型能较好模拟爆炸荷载,模拟计算得出的地表最大振动速度与实测最大振速相近;地表震动响应随着隧道埋深的增加而减小;地表振动速度与爆破装药量近似呈正比例关系。结合机场跑道安全标准,确定了机场跑道下部的隧道爆破施工的合理埋深。     

电子雷管起爆错相减震试验研究

在雷管起爆错相减震原理的基础上,进行毫秒延期雷管和电子雷管起爆试验。通过对远近场地爆破引起的振动监测,在距爆源50m的位置,其衰减规律符合萨道夫斯基公式。电子雷管的错相减震效果明显,其震动明显低于普通毫秒延期雷管,且在爆区中心30m以外的振速不足2.5cm/s,可有效避免爆破地震造成的危害。     

邻近地埋天然气管道的桥梁桩基爆破震动效应及控制措施

桥梁桩基爆破开挖施工产生的震动效应会对邻近天然气管道的安全造成威胁。结合河北省张家口至石家庄高速公路N-9标段钢构桥桩基爆破开挖工程,通过现场试验研究了桩基开挖爆破的震动效应及减震沟的减震作用,给出了桩基爆破震动衰减规律。试验结果表明,减震沟对爆破震动有一定的控制作用,研究结果对于加快临近地埋天然气管道的桩基施工进度、有效降低爆破震动有一定的参考价值。     

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。     

基于小波变换的时-能分布确定微差爆破的实际延迟时间

在微差爆破工程中，由于所使用的普通延期雷管存在延期误差，设计或选择的延期微差时间往往与实际的有较大出入，影响了微差爆破的效果。确定微差爆破的实际微差延迟时间对优化微差爆破效果、降低爆破地震效应具有重要意义。基于小波变换的时-能密度法具有突出被分析信号能量突变的特点，通过分析监测到的爆破振动信号不同频带的能量随时间的分布情况，能有效地识别出微差爆破中各段雷管的起爆时刻，进而可以确定爆破中所用雷管的实际延期时间，较好地解决上述问题。以某地下工程的微差爆破振动信号进行时-能密度分析为例，对本方法的有效性作了检验。本方法亦可用于分析爆破振动信号在传播过程中能量随时间的衰减规律，对综合研究爆破机理和爆破地震波有指导意义。     

公路隧道爆破施工对邻接人防工程影响的安全监控分析

针对穿越既有人防工程的软弱围岩公路隧道,采用小进尺的微差光面爆破技术,合理安排施工顺序,减小爆破振动效应及其影响,结合施工监测并及时反馈,通过调整爆破参数和施工工艺,使爆破振动得到有效控制,在保证既有人防工程安全的同时也使公路隧道得以安全、顺利地通过既有人防工程区段。监测结果表明:隧道开挖方案、施工工艺及爆破控制措施是影响近接人防工程安全的重要因素;对于Ⅳ、Ⅴ级围岩爆破施工中,不同方向的主振频率和能谱分布及幅值差异很大,沿隧道轴向的主振频率分布于0~20 Hz的低频段,而横向和竖向振动的主振频带较宽(0~200 Hz),前者功率谱峰值是后者的10倍以上;在监测过程中,应特别注意主振频率在20 Hz以下,速度大于50 mm/s的振动对人防工程的安全影响;人防仓库底板位移和围岩压力变化均未超过规范规定的限值。     

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。     

爆破微差延时的EMD识别法

EMD（Empirical Mode Decomposition）方法是基于信号的局部特征的信号分解方法。能把复杂的信号分解为有限的具有物理意义的固有模态函数（Intrinsic Mode Function）。它自适应性强且非常适合处理非平稳信号。文章提出了爆破微差延时的EMD识别法,并以某工程中的微差爆破监测到的爆破振动信号为例。利用EMD法将爆破振动信号分解成IMF分量,再通过Himen变换提取IMF主成分分量的包络幅值来达到识别实际微差延时的目的。     

浅埋隧道下穿密集房屋爆破减震技术研究

如何正确处理复杂环境下浅埋隧道爆破振害和工程效率之间的矛盾一直是个技术难题。本文依托浅埋下穿重庆市丰都县江池镇标段的长洪岭隧道工程,利用现场监测的方法对不同爆破方案的施工爆破振动进行对比研究,研究表明:采用超前下导坑非爆破开挖+预留光爆层控制爆破开挖技术和上台阶非爆破开挖+下台阶控制爆破技术,成功地将地表爆破振速控制在1.5cm/s以内,在保护建筑物安全的同时,有效保证了该工程的安全快速施工,并为城市环境下隧道爆破掘进工程提供借鉴。     

Frequency comparison of blast-induced vibration per delay for the full-face millisecond delay blasting in underground opening excavation

Responses and damage to the structures subjected to blast-induced vibration are highly dependent on vibration frequency. Understanding the vibration frequency characteristics and its formation mechanism is essential for the safe and economic design of mining and construction blasts. When millisecond delay blasting is used in excavation, a global frequency value of all of the delays of vibrations fails to present a true picture of the vibration frequency characteristics. In the present study, comparisons of frequency characteristics for the blast-induced vibration per delay were first conducted via an underground opening case excavated by the full-face millisecond delay blasting sequence. The results show that if the blasthole geometry and charge structure are kept the same in each blast delay, the frequencies of single-delay vibration signals will decrease as the dimensions of the equivalent blasting vibration sources increase. However, the cutting blast used for the headmost holes inside is an exception, and its vibration frequency is lower than that of the breaking blast outside. It is the authors’ belief that this counter-intuitive phenomenon is caused by the free faces created by the cutting blast for the breaking blast. A small-scale blasting test and the related numerical simulation were subsequently performed to demonstrate this belief. It is found that the vibration frequency from the holes in the free-face blast is higher than that in the confined blast. In terms vibration frequency, therefore, the vibration from the breaking blast is less harmful to structures compared to the cutting blast for a certain velocity, and decreasing the burden of breaking blastholes is beneficial to reduce the vibrational damage of structures.