减震沟对爆破地震波能量特性影响试验研究

在减震沟两侧相邻区域内布设五个测点,对爆破震动试验展开监测。采用小波包能量谱分析法对采集的爆破振动信号进行分析,得到地震波经过减震沟的能量变化情况及各个测点的能量分布。试验与分析结果表明,减震沟对爆破地震波能量具有有效的衰减作用,但在沟后一定距离上存在能量放大现象;减震沟对初始能量主要分布在中高频的信号具有降频作用,对初始能量主要分布在低频的信号具有升频作用。     

建筑物对爆破振动中不同频率能量成分的响应特征

爆破地震对建筑物的影响实质上是一种能量的传递与转化过程,这种传递与转化的过程受到建筑物动力特性的影响。利用结构动力学理论,结合典型工程实例,研究了建筑物对爆破地震中不同频率能量成分的响应特征,结果表明:建(构)筑物对于爆破振动中的不同频率能量成分存在明显的选择放大效应。在爆破地震中,与结构固有频率相一致的能量成分将被最大程度的放大。在制定爆破振动安全判据时,要将爆破地震自身特征和建筑物动力特性更好的结合起来,重视爆破振动中与建筑物固有频率相对应的能量大小。     

段药量对爆破振动信号时频特性的影响研究

为研究段药量对爆破振动信号时频特性的影响,进行不同段药量的单孔爆破振动试验。基于实测数据,利用小波分析和ＡＯＫ时频分布相结合的方法,对不同段药量的爆破振动信号在不同频带内展开,并以频带能量比、频带能量持续时间为指标,研究段药量对爆破振动信号时频特性的影响。结果表明,段药量对爆破振动信号时频特性影响很大：随着段药量的增加,爆破振动信号的低频能量所占总能量的比例增加且频带能量的持续时间相应延长。研究成果可揭示段药量对爆破振动信号时频特性的影响,并为从能量的角度进行抗振、降振的研究提供分析基础。     

露天边坡爆破地震波能量分布特征研究

为探索爆破地震波在边坡上传播时的能量分布规律,结合露天矿爆破振动监测实例分析,利用小波变换分解及反应谱分析的方法,对不同高程的爆破振动信号在各频带间的能量分布特征进行了研究。结果表明:爆破振动信号的能量主要分布在0～64 Hz,各信号的切向、垂向、径向主振频带不同,水平方向的主振频带几乎都比竖直方向的主振频带低一个频带;随着高程的增加,爆破振动信号能量主要分布频带逐渐变窄,主振频带趋向于低频带;在节理裂隙发育的岩体中,爆破地震波频率成分复杂,相对能量主要分布频带变宽,是由于裂隙发育岩体结构的多振型对其响应的结果。在既定的坡形中,边坡爆破地震波的振动速度与能量存在一定的高程放大效应,频带间能量的放大系数存在差异,主要与不同高程的信号各频带间的相对能量分布特征变化有关;不同的结构体对爆破地震波的选择放大作用不同,相同的结构体对不同传播方向的爆破地震波的选择放大作用也存有差异。     

岩体软弱夹层对爆破震动信号影响的试验研究

岩体中的软弱夹层对爆破震动信号有明显的影响。在南宁市郊区一采石场进行了软弱夹层影响爆破震动信号的试验,在试验中采用了无线网络控制的爆破震动信号测量系统,并针对以前试验中的不足,改变了药包起爆顺序,试验结果表明：在软弱夹层上方爆破的震动信号时域曲线比较规整简单,频域曲线主峰非常突出明显且高频部分很少;在软弱夹层处及其下方爆破的震动信号时域曲线相对软弱层上方要复杂的多,频域曲线叠加了较多的高频成分,曲线中呈现多峰特性。依据试验结果提出了采用爆破震动信号识别软弱夹层的近似简便方法,并对该法的原理和适用性进行了分析     

预裂缝对爆破振动频谱分布特征的影响

预裂孔首先起爆形成贯通预裂缝对随后主爆孔爆破的振动频谱特征和能量分布产生重大影响。依托金沙江白鹤滩水电站左岸坝肩边坡开挖爆破试验,通过对预裂孔爆破和主爆破(主爆孔+缓冲孔)的振动信号进行小波包分析,获得预裂孔爆破和主爆破的功率谱和能量谱。通过对比发现:爆破振动的能量主要集中于40 Hz以内且分布极不均匀,存在多个主振频带。而在同一次爆破试验中,不同测点预裂孔爆破的主振频带比主爆破的主振频带分布更广,主爆破的主振频带集中于低频段,并且主爆破的能量和功率向低频的主振频带集中,反映出预裂孔爆破形成的预裂缝能很好地阻挡主爆破能量的传播,并存在高频滤波效应,频率较高、波长较短的振动应力波被预裂缝过滤,而频率较低、波长较长的应力波能更好地穿透预裂缝。试验结论对揭示预裂缝和对爆破振动传播及其频谱特征变化的影响具有参考价值。     

典型地震动作用下长周期单自由度体系地震反应分析

通过单自由度体系典型地震反应分析探讨长周期结构的类共振及瞬态效应问题。远场类谐和地震动与近断层脉冲型地震动是导致长周期结构发生类共振的两类长周期地震动,而目前对此两类地震动特性以及地震反应的对比分析尚不多见。首先,通过卓越频率与能量时间分布系数对比分析,研究了长周期地震动能量时频分布特性,结果表明：两类长周期地震动的能量均集中在较低频段,且远场类谐和地震动的能量集中频段略低于近断层脉冲型地震动;近断层脉冲型地震动与普通地震动的能量在时域内分布较远场类谐和地震动集中。然后,进行了弹性反应谱对比分析,结果表明：在长周期段,远场类谐和地震动与近断层脉冲型地震动的加速度反应、速度反应、位移反应和输入能量均大于普通地震动,且速度反应、位移反应与输入能量的放大程度明显高于加速度反应;远场类谐和地震动的各反应明显大于近断层脉冲型地震动,且衰减更为缓慢。最后,提出瞬态效应的概念,并进行了实际地震动作用下的瞬态效应分析,结果表明：瞬态效应是地震动高频成分的固有属性,但不足以引起长周期结构的瞬态位移破坏。建议在对长周期结构进行抗震设计时,需要重点考虑两类长周期地震动引起的类共振问题,而不需要考虑瞬态效应。     

基于HHT方法的煤矿巷道掘进爆破地震波信号分析

采用HHT方法和EMD分解对煤矿巷道掘进爆破地震波信号的频谱特征、能量分布进行了研究。结果表明：掘进爆破振动的主振频率在100Hz~250 Hz范围内,而主要能量集中在160~260Hz,在0~160 Hz频带范围内能量小、且分布较为均匀。由于采用微差爆破,与质点振动的幅值相对应,振动的能量主要集中在0.25s~0.31s、0.35s~0.4s两个时间段,瞬时能量存在四个峰值,瞬时能量最大的是崩落眼装药起爆。并结合研究成果,从爆破能量控制的角度提出了降低爆破地震效应的对策。     

基于S变换的叠梁闸门水脉动压力特性研究

以叠梁闸门脉动水压力为研究对象,采用S变换方法对叠梁闸门泄水过程的脉动压力信号进行时频分析处理,研究脉动压力信号能量在时频内的分布规律,确定脉动水压力在不同泄水方案下的优势频率。通过脉动压力优势频率和叠梁闸门的固有频率分析比较,判定在泄水过程中叠梁闸门发生共振现象的可能。结果表明,脉动水压力为低频分布,不同时刻的频率明显不同;不同取水方案时频率成分有明显的变化,随着取水高程的增加,脉动能量分布越来越广泛,频率成分也越来越丰富。在泄水过程中脉动水压力频率较小,远小于叠梁闸门固有频率,闸门运行过程中不会出现共振现象。     

单段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单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,基于MATLAB对单段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,总结了单段爆破振动信号频带能量的分布特征。结果表明,在单段爆破中,爆破震动信号成分主要以中高频(39Hz~156Hz)为主,低频成分(39Hz以下)所占比例极少。     

高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。     

爆破振动信号时频特征的三维分形特性研究

为进一步研究爆破振动信号能量特征,基于小波包变换方法对爆破振动信号时频能量特征进行分析。在二维矩形盒维数模型的基础上建立了计算三维曲面分形盒维数模型,并计算得到实测爆破振动信号时频能量谱的三维分形盒维数D3d=2.148 8。该分形维数满足空间分形条件2D3d3,验证了爆破振动信号时频能量谱具有三维分形特征。经研究三维分形曲面盒维数D3d与其剖面二维分形盒维数D2d之间的数值关系,表明计算空间分形曲面分维数的常规假设D3d=D2d+1并非严格成立。研究表明,所提出的长方体覆盖空间曲面的分形维数计算方法可行、有效,为进一步研究爆破振动信号特征、控制爆破地震效应提供了新的研究思路。     

挤淤爆破规律及其振动效应研究

为了研究挤淤爆破规律以及爆破地震波的传播特性,结合连云港连云新城示范区填海造地及基础设施建设项目的挤淤爆破工程实例,对挤淤爆破的全过程进行高速摄影录像和爆破地震波监测与分析。高速摄影再现了挤淤爆破过程中"水—淤泥—围堰"系统相互作用的运动过程,有效解释了挤淤爆破过程中预埋石料与淤泥置换的作用机理。利用实测的爆破地震波数据修正与地形地质条件有关的系数K和衰减系数α,获得了适于挤淤爆破过程中计算质点振动速度随距离衰减的Sadovsk计算公式,为有效预测类似工程中爆破地震波的传播规律特征提供了一种方法参考。挤淤爆破过程中测得的爆破地震波主振频率范围在8~50 Hz之内,说明淤泥介质对爆破地震波不同频率成分的传播具有选择性:高频地震波通过淤泥时产生大幅度的衰减,低频地震波通过淤泥后对建(构)筑物造成破坏。     

液态CO2爆破系统地震波时频分析

为了研究液态CO_2爆破系统地震波时频特性,现场微震监测试验获得液态CO_2爆破地震波信号,根据爆破地震波信号具有非平稳的特点,首先采用自适应最优核时频分析方法对地震波信号的基本时频特征进行研究,在此基础上通过结合小波包变换分解与重构技术和自适应最优核时频分析方法,对地震波信号的能量分布进行了精细化分析。结果表明:液态CO_2爆破地震波的衰减速度较快,震动速度处于很低的水平;主频范围在30~70 Hz之间,持续时间约为20~30 ms;能量主要分布在0~125 Hz,由两个两个主要区域组成,表明在液态CO_2爆破作用过程中高压流体产生两次不同峰值压力的爆炸冲击波。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0~20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0～20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

地下厂房开挖爆破地震能量分布特征

利用基于功率谱的爆破地震能量分析方法,针对向家坝隧洞掘进爆破和下部梯段爆破的地震能量分布特征进行了研究,并与天然地震的能量特征进行了对比,分析结果表明：地下厂房开挖爆破地震能量分布对应频带宽度达到了200Hz以上,100Hz以上的能量成分占了超过85％,小于40Hz的能量比例非常小,而天然地震的所有能量均分布在5Hz以内的频段内。在地下厂房开挖爆破振动影响分析计算中,不论在荷载,还是在计算方法的选取上,都应注意到爆破地震与天然地震在能量分布特征上的这种差别。     

地应力对岩石爆破开裂及爆炸地震波的影响研究

深部岩体爆破开挖是高地应力和炸药爆炸产生的动应力共同作用的结果。采用SPH-FEM耦合数值模拟方法,研究了地应力场对岩石爆破开裂及开裂区外地震波能量的影响。结果表明:随着地应力水平的提高,岩石爆破破碎区的范围缩小、裂纹扩展速度降低,非静水地应力场中破碎区内裂纹主要沿最大主应力方向扩展,但地应力对爆破粉碎区的形成几乎没有影响;地应力作用下爆破开裂区形态改变影响了爆炸地震波的能量及传播特性,随着地应力的增大,更多的炸药爆炸能转化为地震波能量,产生的高频地震波随距离衰减更快,且小主应力方向上的爆炸地震波能量更大。研究成果可为深部岩体爆破优化设计提供理论参考。     

基于精确延时的基坑开挖爆破振动控制研究

为了控制精确延时爆破时的爆破振动,基于弹性本波理论给出了合理的毫秒延时间隔时间计算公式,并结合基坑开挖工程,对现场实测信号进行分析。结果表明：孔内毫秒延时间隔为4 ms和孔间毫秒延时间隔为12 ms时的瞬时能量较小,利于爆破振动控制。短毫秒延时间隔能够实现爆破地震波能量大幅减小,并能优化爆破振动能量分布范围,趋向于高频方向发展。     

负高差地形爆破振动规律研究

为了研究负高差地形对爆破振动波传播的影响,对广东陆丰核电站观景平台爆破工程进行了长时间的爆破振动监测。通过对监测数据的对比分析得出了负高差地形下爆破振动规律。结果表明:相较于平整地形,在负高差地形下,爆破振动速度在水平方向上表现出整体衰减、局部异常的现象,在垂直方向上则表现为整体衰减。同时,发现在负高差地形下,炮孔的深度L与坡的高度H之间的大小关系对爆破振动波的传播影响较大;L>H时,炮孔底部装药低于测点,出现高程放大效应。该放大效应与地形对波的叠加相互作用,致使爆破振动波表现出整体衰减、局部异常的现象;L相似文献