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。     

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。     

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。     

露天矿电子雷管与普通雷管爆破振动对比试验研究

为研究电子雷管相比于普通塑料导爆管雷管在爆破振动控制方面的优势，在爆破参数以及岩体条件一致的情况下，开展了电子雷管起爆和普通雷管起爆的对比试验研究，结果表明：相同爆心距条件下，电子雷管的峰值质点振动速度比普通雷管的小，电子雷管的爆破振动主频比普通雷管的高，电子雷管爆破振动能量集中分布，主要分布于40～60 Hz和80～200 Hz频带，普通雷管爆破振动能量分布较电子雷管均匀，主要分布于低频频带。电子雷管不仅振动幅值小，且主频及能量占比高的频带均较普通雷管高，对保护建(构)筑物有利。     

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...     

地下工程施工爆破围岩损伤分区研究

基于围岩开挖爆破主频率衰减过程定义损伤变量,得到围岩爆破损伤量随爆心距变化的函数关系式;通过围岩爆破损伤量与爆心距函数关系曲线变化规律以及围岩破坏特征总结得出围岩损伤破坏的5个区,分别为:围岩粉碎区、碎裂区、破裂区、后续损伤区(扰动区)和原岩区,并得出对应的分界损伤变量、爆心距以及围岩损伤范围。以龙滩水电站右岸导流洞爆破开挖工程为例,计算结果表明:龙滩水电站右岸导流洞爆破开挖引起的岩体损伤量是爆心距的递减函数,损伤范围依次为0.5 m、0.59 m、3.16 m、8.25 m,损伤范围依次增大,增长率先增大后减小,如粉碎区到碎裂区增长率为15.3%,碎裂区到破裂区为81.3%,破裂区到后续损伤区为61.7%。围岩损伤在破裂区变化最快,此范围内爆破应力波能量衰减急剧,粉碎区、碎裂区、后续损伤区以及原岩区损伤变量随爆心距缓慢递减。实例表明,此损伤分区计算方法具有可靠性。研究成果对于有效评估地下工程施工围岩损伤特性及分析隧洞开挖优化设计具有积极意义。     

高陡边坡动力响应研究

为研究爆破荷载作用下高陡边坡的动力稳定性问题,依托国家高山滑雪中心(延庆赛区)索道平台处边坡爆破工程,在现场监测的基础上结合数值模拟对爆破破岩过程中边坡的速度场、应力场和位移场进行了研究。研究结果表明:对于边坡坡顶平面,随着爆心距的增大,质点振速峰值呈现衰减趋势,一定范围内V_(垂向)V_(径向)V_(切向),质点垂向振速主频主要集中在0～50 Hz范围;对边坡坡面,随着爆心距增大,质点振速、位移总体呈现衰减趋势,台阶处受"鞭梢效应"影响,产生放大效应,并且具有方向性;台阶处应力峰值与振速峰值并非在同一位置出现,岩体边坡的岩体边坡的稳定性应综合考虑振速峰值大小及应力是否超过岩体的抗拉强度来判断。     

水下爆破激励堤岸振动主频的衰减规律

为了探究水下爆破激励堤岸岩土振动的主频及其传播过程的衰减规律,采用量纲分析法,考虑水、土介质变化物征,建立了影响爆破振动主频各物理量之间的泛函。结合江西省宜春市秀江双桥爆破拆除作业获得的水下爆破振动在堤岸及其近邻域传播测试数据,通过回归拟合,求解爆破振动主频公式。得到爆破振动主频预测值与实测值的平均相对误差为8.87%,较未考虑水土介质变化特征的预测方法得到的平均相对误差小。结果表明,通过引入监测点距爆心之间水、土介质传播域距离比值系数,使得振动主频的预测表达式符合水下爆破振动在堤岸传播的工程物理实际。     

装药结构对爆破振动能量传递的影响研究

针对某石方钻爆工程单耗大、临近建(构)筑物振动响应较大问题,现场进行了连续耦合装药、径向不耦合装药、中部空气间隔装药及水不耦合装药的四组爆破试验。将测得的试验数据进行基于CEEMDAN的光滑降噪模型去噪,以各频带与原始信号的相关系数及均方误差为指标,筛选出优势分量,通过计算其能量值来判断4种装药结构下爆破振动的破坏力大小,并且对比分析了4种工况下岩体爆破块度,结果表明:空气不耦合装药爆破振动速度-时程曲线携带的能量最小、破坏力最小,水不耦合装药次之,但水不耦合装药爆破能有效降低岩石大块率及粉尘危害。     

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。     

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。     

扎哈淖尔露天煤矿岩体边坡爆破的损伤研究

基于扎哈淖尔露天煤矿爆破试验,采集爆破振动数据,并且爆破前后对岩体进行声波测试。利用爆破振动试验数据,通过萨道夫斯基公式拟合得出置信度为0.9以上的K、α值,分析、预测岩体边坡的破坏趋势以及控制性构造面对爆破效果的影响;通过声波测试的试验数据分析,结合岩体爆破前后的损伤度、爆破前后的岩体完整性系数以及岩体声波波速的降低比率之间的关系,研究了爆破次数与损伤度之间的关系,同时也分析爆心距和边坡疲劳度之间的关系。通过爆破震动速度的衰减形式及特点,确定边坡的危险区域,为研究爆破对边坡稳定性的影响提供了借鉴。     

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。     

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。     

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。     

小净距公路隧道爆破震动观测与分析

基于小净距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值与主振频率分析,展开了基于小净距公路隧道的爆破震动观测与研究。首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及v-ρ关系曲线。结果表明,半断面、下上台阶和全断面爆破等三种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的墙中与顶板位置、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在15~75Hz,主要集中在22~50Hz。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。     

京张高铁草帽山隧道爆破振动效应分析

为研究隧道爆破振动效应的变化规律,依托草帽山隧道工程,对现场实测爆破振动数据进行处理分析。首先,依据现有的爆破振动预测方程,归纳得到适用于本隧道工程的爆破振动强度预测模型。然后,利用小波包分析对实测信号进行处理。结果表明:随着最大单响药量的增大及爆心距的增加,爆破低频带能量占有百分比呈升高的趋势;一般构筑物的自振频率位于较低频带,因此隧道爆破施工很大程度会引起周边建筑物产生共振现象。提出适用于本隧道工程的控制爆破措施,并通过爆破振动强度及小波包能量分布规律验证了其可行性。     

小净距公路隧道爆破震动观测与分析

基于小净距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值与主振频率分析,展开了基于小净距公路隧道的爆破震动观测与研究。首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及v-ρ关系曲线。结果表明,半断面、下上台阶和全断面爆破等三种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的墙中与顶板位置、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在15⁷5Hz,主要集中在2275Hz,主要集中在22⁵0Hz。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。     

甑子岩特大型危岩体治理开挖控制爆破

甑子岩特大型危岩体治理削方量大、施工周期长、环境复杂,治理施工过程中,通过合理的布置爆破区域及采取安全控制措施,有效地降低了爆破施工对危岩体稳定性的影响,保障了施工过程的安全。采用导爆管雷管孔内、外接力传爆的逐孔顺序微差起爆方法及预裂爆破技术,获得了较为平整的开挖坡面,半孔率高,整体爆破效果好。施工过程中按特定爆心距处危岩体表面测点爆破振动速度作为稳定性监测的控制标准,可有效降低爆破对母岩体及危岩体的振动影响,符合危岩体快速治理及振动控制的要求,有利于规范爆破施工过程控制。     

爆破地震波对岩质边坡稳定性的影响

爆破对边坡稳定性的影响与爆炸能量、爆破地震波传播形式和边坡的性质有关。本文根据爆破动力有限元程序，计算了存在一定滑动面情况下，由于爆破动力影响而造成的稳定系数的降低值。该程序通过频谱分析将实测波形分解成若干个正弦波，然后从波传播的角度出发，综合考虑了爆破地震波的频率、相位不均匀性、波传播过程中的几何衰减、能量损耗以及边坡的自振特征。通过实例计算，本文分析了爆破主频率、爆心距、爆破加速度峰值对边坡的