延时间隔对爆破振动信号时频特征的影响

为探索延时间隔对临近边坡爆破振动峰值速度、主频和信号中的能量分布等影响,在贵州某石灰石露天矿爆破施工现场进行爆破振动测试。采用小波包分析方法对不同延时间隔(25、42、65 ms)的爆破振动信号进行分析研究。结果表明,在相同爆心距条件下采用65 ms延时的爆破振动峰值速度最小,爆破振动信号的能量主要集中在0～62.5 Hz的中低频带,但是不同频带中的能量占比略有差异。随着延时间隔由65 ms减小至25 ms,其0～15.6 Hz频带的能量从54.01%增加至93.33%,15.7～62.5 Hz频带的能量从45.61%减小至6.61%,即随着延时间隔的降低,其爆破振动信号能量往低频带集中,而该频带非常接近边坡的固有频率,对边坡稳定性不利。     

缓冲孔对爆破振动信号幅频特性影响研究

为探索缓冲孔对爆破振动信号的峰值质点振动速度、主振频率和各频带能量分布等的影响,依托贵州某露天矿临近边坡爆破振动试验,获得了现场主爆破和缓冲爆破的振动信号。分别采用小波包分析和数值模拟方法对采用主爆破和缓冲爆破的振动信号进行分析。结果表明,临近边坡缓冲爆破具有明显的减震效应。相同测点条件下,水平切向振动信号的减振率最大,减振效果最好。且随着测点距爆源的距离越近,其减振效果越好。爆破振动信号的能量主要集中于60 Hz以内且分布极不均匀,存在多个主振频带。设置缓冲孔进行临近边坡爆破时,其振动信号的能量更向高频的主振频带集中,有利于避开边坡的自振频率。     

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。     

精确延时爆破振动时频特征及实际延时识别研究

爆破振动信号承载了丰富的爆源与地质属性特征信息,为从能量分布与能量密度角度解析爆破振动信号时频特征,并准确识别毫秒延时爆破实际段间延时时间。设计开展工程现场精确延时台阶爆破振动监测试验,通过MATLAB软件编制小波变换与小波包分析程序,研究爆破振动信号能量在频域的分布规律,利用时能密度分析方法对毫秒延时爆破实际延时时间进行识别。研究结果表明,精确延时台阶爆破振动能量主要集中于5～150 Hz频带范围,并可划分为多个能量集中的子振频带。峰值振动速度与振动能量随传播距离逐渐衰减,但衰减速率存在差异。依据振动信号时间能量密度分布曲线可有效确定实际延时时间,识别延时时间与设计延时时间最大相对误差为4.2%,平均相对误差为2%。提出了一种考虑地震波传播距离差异因素的延时识别修正方法,弥补了各炮孔与监测点距离变化引起地震波传导时间增减而导致的延时识别误差。研究成果可为毫秒延时爆破参数优化设计及电子雷管起爆网路盲炮识别提供理论依据,为复杂环境爆破振动效应分析及控制积累经验。     

爆破参量对爆破振动信号能量分布特征影响的研究

为从能量分布角度研究爆破振动信号以控制爆破地震危害,利用小波包技术对比分析了单段和多段微差爆破、单段有无临空面等不同爆破条件下监测到的爆破振动信号各频带上的能量分布特性,研究结果表明:爆破振动信号能量集中分布在200 Hz以下的主振频带附近,主振频带又可分为几个子振带;爆破振动信号中高频(90～125 Hz)成分的衰减快于低频(0～75 Hz)成分;单段爆破条件下振动信号在低频带上的能量分布要高于多段微差爆破时振动信号在该频带上的能量分布;当炮孔有临空面时,炸药爆炸后穿过岩石粉碎区并以地震波形式传播的能量会减小;单段爆破时,药量的增加会导致振动信号总能量的明显增加,但对于各频带能量分布规律的影响并不明显。     

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。     

高陡边坡延时爆破电子雷管延时时间计算方法

在高陡边坡开挖过程中,为控制爆破振动对周围建(构)筑物的损伤,基于爆破振动波形叠加原理,研究了不同孔间延时时间的爆破振动叠加规律,提出了一种适用于高陡边坡开挖的延时爆破孔间延时时间精确计算方法,并通过现场试验对该方法进行验证。结果表明,该方法能够准确地预测出多孔爆破合成波形,同时能够确定最优孔间延时时间,使得爆破在爆心距为20 m处产生的峰值振动速度和爆破能量显著降低。此外,由于爆破振动信号的干涉效应显著,爆破振动能量呈现出向高频带集中的现象,降低了低频能量对建(构)筑物的危害。研究结果对相关工程工作起到指导与借鉴作用。     

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。     

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。     

露天转地下开采边坡爆破振动小波能量分析

为了分析露天转地下开采高陡边坡爆破振动特征,实现矿山安全高效开釆,根据爆破振动信号的非平稳、复合特点,结合大冶矿山露天转地下开采高陡边坡爆破振动实测数据,利用小波变换的多分辨率特征对爆破振动信号进行小波变换和小波频带能量特征分析。分析结果表明:db8小波函数变换能有效精确地分析爆破振动信号;爆破振动能量的优势频段为31.25~62.5 Hz,远大于岩质边坡的固有频率,爆破振动对边坡岩体结构影响有限;边坡爆破振动能量在不同方向上的大小不同,在指向边坡自由面的水平方向上的爆破振动能量最大,应重点分析。     

爆破振动荷载作用下3～4层房屋结构响应测试研究

目前,对爆破振动荷载作用下房屋结构的各层响应特性的研究较少。通过现场实测爆破地震波及其引起的3～4层房屋各层结构的振动响应,应用小波分析等工具对数据进行了分析处理,获得了爆破振动荷载作用下房屋各层结构的响应特性规律:随楼层增加,质点振动速度峰值放大系数为0.5～1.33;持续时间减小0.25%～28%;各楼层振动能量大部分集中在6Hz～25Hz频带上。研究成果可为房屋结构破坏的综合判据及抗震设计提供依据。     

坝基开挖爆破振动频带小波能量分析

结合蒲石河蓄能电站下水库坝基开挖爆破振动监测数据,运用小波分析方法,对爆破振动信号进行小波多层分解,获得各频带PPV及爆破振动分量的小波频带能量,通过分析比较,得出此次爆破振动信号的能量在频域上分布较广泛,但绝大部分能量集中在0～200 Hz,在传播过程中能量迅速衰减;小波频带能量可以反映爆破振动信号强度、频率和作用时间;并指出爆破振动出现的多子频、多峰值揭示了只采用单个主振频带来代替整个频域,有欠准确,在未来的研究中应将多主频的影响因素考虑进去.     

硐室爆破降振及振动信号小波包能量分析

塔罗金矿揭顶剥离硐室爆破是塔吉克斯坦迄今为止规模最大的一次爆破。根据地形、地质、环境条件和工程要求,合理地设计爆破参数、爆破网路和分段延时时间,较好地解决了硐室爆破振动带来的影响。振动监测结果表明,爆破降振取得良好效果。通过对塔罗金矿硐室爆破振动测试数据时域、频域(Fourier变换)和时频域(包括小波基的确定,小波包降噪阈值选取,小波包能量分析)的分析,总结出硐室爆破振动波能量主要集中在0～15.6Hz频带内,硐室爆破中增大单响药量,爆破振动波能量在低频带占比增大,而在高频带占比减小,水平和垂向主振频带(0～15.6Hz)能量占比99%所需的爆心距将缩短。随着爆心距的增加,垂向能量占比呈现先降低后升高的趋势,水平向能量占比呈现振荡走高的趋势。     

电子雷管和导爆管雷管起爆的振动信号时频特性对比

为了对比电子雷管和导爆管雷管两种起爆方式的爆破振动信号,开展了某露天采石矿两种雷管起爆的深孔爆破振动测试。基于小波分析方法和Matlab程序小波工具箱,对爆破振动信号按照频率划分为10个频带,分析各频带能量和峰值质点速度(peak partide velocity,PPV)的分布特征及随爆心距的变化。结果表明:采用电子雷管和导爆管雷管起爆时,90%的爆破振动能量分布在2~6频带（9.77~312.50 Hz）和2~7频带（9.77~625.00 Hz）,且PPV分布在3~4频带（19.53~78.13 Hz）和4~5频带（39.06~126.25 Hz）,即电子雷管起爆的爆破地震波能量和PPV均向低频带分布,且信号的PPV更小;中、高频带能量大小与段药量成正比,与爆心距成反比;各频带能量占比和PPV大小是反映爆破振动强度的重要指标,采用电子雷管能有效地减少爆破振动。     

岩石动态特性对爆破振动能量分布的影响

为了从爆破振动能量分布角度研究破碎能量利用问题,结合露天铁矿岩石动态特性,使用EEMD方法分析爆区磁铁矿、绿泥岩与混合岩的动态特性对振动能量分布的影响规律。结果表明：动抗拉强度与弹性模量最低的混合岩,爆破振动能量的分布最为均匀,振动能量在50 Hz以下的频带出现了分散的多个峰值,90％以上的振动能量集中在20~80 Hz;随着岩石动抗拉强度与弹性模量的减小,爆破振动能量在整体上的分布向高频发展,总能量与瞬时能量峰值均明显降低,用于岩石破碎的爆炸能量比例提升,且爆破远区振动能量分布频带增宽,有利于岩体完整性保护。     

市内复杂环境下大药量爆破降振及振动监测分析的研究

在周边高楼林立,人员密集,车流量大的环境下进行地基与地下车库大爆破开挖,对周边建筑进行爆破振动实时监控,并对所监测的振动数据进行分析。发现：爆区周边各测点峰值较小（小于1cm/s）,不会对周边结构造成危害;同等水平高度下,东西方向（纵向）测点各相关量（爆破振动峰值、持时、主频和信号能量）均高于南北方向（横向）测点各相关量;纵向测点频谱能量分布比横向测点频谱能量分布更为集中,各测点竖直向振动信号能量主要集中在3.90625-62.5Hz范围内。爆破振动在高楼楼层之间传播时,随着楼层高度的增加,竖直向爆破振动峰值和信号响应能量增大,信号频谱能量分布更加集中,顶层振动峰值约为底层振动峰值的2倍,顶层信号响应能量约为底层信号响应能量的3倍     

地铁隧道电子与非电子雷管爆破振动信号的HHT对比分析

运用HHT分析方法对深圳地铁7号线及北京地铁16号线的实测爆破振动信号进行分析,对比普通毫秒延时雷管和电子雷管在爆破振动强度、延时时间、时频特性和能量分布特征等方面的不同。结果表明:电子雷管应用于单孔连续起爆技术,能量利用率高,可以有效的减小爆破振动强度和振动持续时间,在降低了单段装药量的同时增加了循环进尺深度。普通毫秒雷管爆破产生的瞬时能量较大,在频带范围内的分布相对较广;电子雷管的瞬时能量相对较小,且在频带上分布多集中在中低频部分。利用HHT瞬时能量法可以有效识别普通毫秒雷管的实际延时时间,而电子雷管相邻段位间的延时间隔时间很小,爆炸应力波发生了复杂的叠加和干扰,识别出的突变峰值明显小于普通毫秒雷管的爆破。     

地铁隧道电子与非电子雷管爆破振动信号的HHT对比分析

运用HHT分析方法对深圳地铁7号线及北京地铁16号线的实测爆破振动信号进行分析,对比普通毫秒延时雷管和电子雷管在爆破振动强度、延时时间、时频特性和能量分布特征等方面的不同。结果表明:电子雷管应用于单孔连续起爆技术,能量利用率高,可以有效的减小爆破振动强度和振动持续时间,在降低了单段装药量的同时增加了循环进尺深度。普通毫秒雷管爆破产生的瞬时能量较大,在频带范围内的分布相对较广;电子雷管的瞬时能量相对较小,且在频带上分布多集中在中低频部分。利用HHT瞬时能量法可以有效识别普通毫秒雷管的实际延时时间,而电子雷管相邻段位间的延时间隔时间很小,爆炸应力波发生了复杂的叠加和干扰,识别出的突变峰值明显小于普通毫秒雷管的爆破。     

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。     

爆破地震波能量分布研究

使用电子雷管精确延时逐孔起爆可使爆破振动信号主频及能量分布主频带向高频发展且分布更加均匀。利用EEMD(集合经验模态分解)算法分析振动能量分布规律,结果表明:爆破振动能量主频带出现在15~45 Hz,主频带内能量占信号总能量的80%以上;爆破振动能量在10 Hz以下频带分布仅占总能量4.5%以下,有效避免了低频振动损伤;将爆破振动能量分布主频带及能量分布比例引入建筑物安全保护进行分析,是一种有效地尝试。