基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论,引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子,重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法,结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测,并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高,水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小,分别为14.62％、12.46％、12.17％,预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

高程影响下爆破振动速度衰减模型优选研究

准确预测爆破振动速度是控制爆破危害的重要内容。为了优选高程影响的质点峰值振速预测模型,基于量纲分析理论,综合考虑了测点与爆源之间的位置信息,重构了峰值振速预测公式。以鞍千矿业露天台阶爆破作业为背景,进行爆破振动监测试验,通过线性与非线性回归拟合法分析不同峰值振速预测模型的适用性。结果表明,考虑高程影响的预测经验公式预测精度均大于萨道夫斯基公式;结合测点与爆区之间的直线距离、水平距离和高程差的预测经验公式的预测精度高于其他预测经验公式;推导的预测模型可以较为准确的预测峰值振速,预测精度为91.60%;非线性回归得出考虑高程影响的预测模型可以更好的表征爆破振动在边坡岩体中的传播规律;优选了适用性较好的峰值振速预测模型,预测精度为91.87%。     

岩质高边坡开挖施工的爆破振动监测与分析

基于量纲分析理论,分析影响边坡爆破振动速度相关物理量,推导并改进考虑高程因素影响的爆破振动速度预测公式,结合某石油储备基地山体边坡爆破开挖工程实地监测,对比分析改进公式与萨道夫斯基等传统经验公式对振动速度的预测精度。结果表明:改进公式对实测数据拟合的线性相关性为0.87,通过在公式中引入边坡坡度项(H/D)可大幅提高振动速度预测精度,垂直向质点峰值速度(PPVz)及峰值矢量和速度(PVS)预测值的最大相对误差分别为9.3%、12.7%,平均值分别为8.2%、9.8%,该公式用于边坡坡面质点振动速度预报切实、可行;PVS是坡面质点空间各方向振动速度时程信息的综合表征,综合涵盖质点3个方向振动速度分量对建(构)筑物的振动累积、破坏效应,选取PVS作为爆破振动安全控制指标更为合理。     

考虑炮孔密集系数及高程影响下质点峰值速度的预测模型研究

边坡爆破作业中产生的爆破振速过大,会对周围建（构）筑物造成安全隐患问题,而准确预测爆破峰值速度是爆破开挖的重要指标。基于量纲分析理论,推导并改进炮孔密集系数及高程影响下的质点峰值速度预测公式。结果表明：引入边坡坡度项 的经验公式预测精度均大于萨氏公式、及萨氏修正公式;推导并改进的预测模型可以准确地预测峰值速度,预测精度达到91.16%;对某边坡爆破现场进行试验测振,将实测爆破振动数据分别代入萨氏公式、萨氏修正公式以及通过无量纲理论推导的质点峰值振速公式进行非线性回归运算,得到改进的峰值速度公式与各峰值速度公式的相对误差分别为8.84%、13.32%、19.74%。炮孔密集系数的预测模型比萨氏公式、萨式修正公式的精度分别提高了10.90%和4.48%,并且在实际工程中取得了良好效果,说明了该预测公式的可行性,可为类似爆破工程提供参考。     

基于准岩体抗拉强度的爆破振动速度衰减公式改进

萨道夫斯基公式在爆破中近区对质点振动速度的预测精度较低，使用该公式所得的预测误差可达200%~300%，不利于对爆破中近区的振动速度进行精确预测。爆破中近区压缩应力波拉伸破坏所造成的岩石片落和径向裂隙扩展现象比较明显，该类拉伸破坏现象在一定程度上加快了爆破振动速度的衰减过程。为研究爆破中近区岩体抗拉强度对爆破振动速度衰减的影响，在对国内外爆破振动速度衰减公式进行梳理分析的基础上，讨论了14个爆破振动峰值速度的影响因素，选取其中9个主要因素进行了量纲分析，将准岩体抗拉强度考虑在内，推导了基于准岩体强度的爆破振动速度衰减改进公式。结合某露天铁矿工程实例，采用1st0pt软件分别对改进公式和萨道夫斯基公式进行了多元非线性回归分析。研究表明：基于准岩体抗拉强度改进的衰减公式对该矿南、北区测点振动速度预测的平均相对误差分别为8.41%和7.01%，均高于传统衰减公式的预测精度，说明考虑准岩体抗拉强度对萨道夫斯基公式进行改进具有可行性，可为露天矿山爆破作业提供参考。     

基于准岩体抗拉强度的爆破振动速度衰减公式改进

萨道夫斯基公式在爆破中近区对质点振动速度的预测精度较低，使用该公式所得的预测误差可达200%~300%，不利于对爆破中近区的振动速度进行精确预测。爆破中近区压缩应力波拉伸破坏所造成的岩石片落和径向裂隙扩展现象比较明显，该类拉伸破坏现象在一定程度上加快了爆破振动速度的衰减过程。为研究爆破中近区岩体抗拉强度对爆破振动速度衰减的影响，在对国内外爆破振动速度衰减公式进行梳理分析的基础上，讨论了14个爆破振动峰值速度的影响因素，选取其中9个主要因素进行了量纲分析，将准岩体抗拉强度考虑在内，推导了基于准岩体强度的爆破振动速度衰减改进公式。结合某露天铁矿工程实例，采用1st0pt软件分别对改进公式和萨道夫斯基公式进行了多元非线性回归分析。研究表明：基于准岩体抗拉强度改进的衰减公式对该矿南、北区测点振动速度预测的平均相对误差分别为8.41%和7.01%，均高于传统衰减公式的预测精度，说明考虑准岩体抗拉强度对萨道夫斯基公式进行改进具有可行性，可为露天矿山爆破作业提供参考。     

爆破振动主振频率与质点速度峰值关系的研究

在对实测数据回归分析得到爆破振动主振频率预测公式的基础上,结合质点速度峰值的预测公式,建立了爆破振动主振频率与质点速度峰值关系式的基本形式,并通过在不同爆破条件下的监测数据的回归分析,对所提出的关系式的正确性进行了验证。     

标准正态分布在高程爆破振动评价与预测中的应用

为降低露天矿台阶爆破因边坡高程放大效应对边坡造成的损害,减小通过修正的萨道夫斯基公式计算出的质点峰值速度v0与实际质点峰值速度v的误差,提高控制爆破振动强度的能力,基于标准正态分布,为爆破振速峰值建立随机变量v的分布函数。利用MATLAB中的二元线性回归模型求出爆破振动速度预测公式,对露天矿台阶边坡进行爆破振动评价和安全炸药量预测。通过工程实例与修正的萨道夫斯基公式进行对比发现,单段最大安全药量减少了约567kg,与实际更加吻合,且目标设施得到保护的概率提高了40.15个百分点,对比结果表明:利用概率公式对爆破振动进行评价和安全药量预测,其结果明显优于修正的萨道夫斯基公式。     

台阶地形爆破振动放大效应研究

基于台阶地形爆破振动监测与数值模拟分析,对台阶地形条件下的爆破质点峰值振动速度放大现象进行了研究。结果表明:随着水平距离的增加,台阶表面质点峰值振动速度总体呈现减小的趋势,但在台阶中部会出现一定的放大现象;振动速度放大系数n随着水平距离的增大,先呈现逐渐增长的趋势,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便维持在某一水平范围内;随着埋深的增大,振动速度放大系数n呈现逐渐减小的趋势。但受水平距离的影响较为明显,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便不再随埋深发生较大变化。在量纲分析的基础上,结合现场观测数据与数值模拟结果,得出了台阶地形的爆破质点峰值振动速度计算模型,对类似工程的爆破振动速度计算具有一定的参考价值。     

考虑高程与能量的爆破振动持时分析

研究爆破振动持续时间的影响因素及预测精度极为必要。基于量纲分析理论,引入爆破 振动监测点 与爆心的高程差、爆心距及爆破地震波所携能量影响因子,推导出爆破振动持时预测公式,线 性相关性达到 95.8%。根据台阶爆破现场试验实测振动数据,采用多元线性回归进行爆破振动持时预测,与 现有振动持时预测公 式的预测结果进行对比。结果表明：随着高程差的增加,爆破振动持时与爆破地震波能量均存 在放大效应;修正后 的爆破振动持时预测公式平均相对误差最小为 4.90%,现有公式平均相对误差依次是 8.36% 和 8.30%,优化后预测 公式的预测精度较现有公式分别高出 3.46 和 3.40 个百分点。     

动采影响下地下井巷的动力特性

通过地下井巷的生产爆破震动观测试验，在峰值质点振动速度及其主振动频率分析的基础上，较为详尽地论述了动采作用下地下井巷的动力特性。通过分析生产爆破震动观测结果，具体探讨和解释了地下开采生产爆破所产生的震动现象及其原因，并得出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式，基于峰值质点振动速度衰减规律的分析，指出爆破震动在生产爆破点邻近区域衰减较快，生产爆破产生的质点振动速度主振频率分布在以45Hz为中心的较小范围，同时指出峰值质点振动鎏度及其主振频率主要受爆破药量与观测距离影响，而且爆破地震波的传播还与介质体的物理几何特性密切相关。     

不耦合装药爆破振动规律分析

系统分析了径向不耦合轴向间隔装药、径向不耦合轴向连续装药爆破时,爆破近区质点峰值振动速度衰减公式,分析结果表明,不耦合装药爆破质点峰值振动速度与装药不耦合系数有关。     

爆破振动在台阶边坡上的传播规律与预测分析

基于台阶地形模型爆破振动测试实验,研究爆破振动在台阶地形的传播规律及测点位置对爆破振动速度预测的影响规律。结果表明,爆破振动速度随着水平距离的增加总体呈衰减趋势,恒有垂直方向爆破振动速度远大于水平径向和水平切向,台阶边缘爆破振动速度存在局部放大现象;将台阶不同位置测点分成三类:Ⅰ类(包括全部测点)、Ⅱ类(包括水平地面测点、台阶中部、根部测点)、Ⅲ类(包括水平地面测点、台阶根部测点),分别应用萨道夫斯基公式和高程修正公式进行预测,发现高程修正公式的预测精度明显优于萨道夫斯基公式;Ⅲ类测点预测进度最优,Ⅱ类次之,Ⅰ类最差。建议进行边坡地形爆破振动速度预测时,只选取边坡台阶根部测点的振动速度进行预测分析。     

数码电子雷管逐孔起爆下质点峰值振速预测研究

针对电子雷管起爆技术采用传统经验公式预测质点峰值振速精度较低的问题,本文根据电子雷管爆破施工的特点,将其按炮孔类型的不同进行分类,提出了一种分段式的质点峰值振速预测方法,并结合金属矿山巷道爆破进行了试验。结果表明：传统萨道夫斯基经验公式不适用于数码电子雷管爆破的质点峰值振速预测;按照延期时间将炮孔分类后,其质点峰值振速可利用萨道夫斯基经验公式进行预测,选取比例距离药量下各类型炮孔的预测值最大的部分,基于此组成拟合曲线,此组合式曲线具有较好的拟合效果。     

某矿山井下爆破对地表建筑物的振动影响研究

根据爆破振动监测数据,分别采用萨道夫斯基经验公式及其考虑高差影响的修正公式对某矿山井下爆破向地表村庄方向的爆破振动传播规律进行回归分析.将2种反演预测结果与实测数据进行对比,发现考虑了高差影响的修正公式对爆破振动强度的预测更加准确.最后,采用修正公式预测了井下爆破对地表建筑物的振动影响,得到距离采场最近处民房的质点峰值...     

地下采矿爆破振动对地面环境影响的监测与分析

金属地下矿山在采矿过程中,大多数矿山采用炸药爆破进行开采,爆破产生的地震波将会传播到地面,对地面建筑设施的安全产生影响。针对此问题,开展了采场爆破振动对地面环境影响的现场监测,得到了爆破振动的监测数据。选取了质点峰值振动速度评价方法对影响后果进行分析,通过利用最小二乘法原理对数据进行线性回归,得到地下采场爆破振动的萨道夫斯基公式。利用该公式对不同药量、不同距离的爆破振动速度进行预测,并就振动速度、频率、持续时间3个参数与火车通行振动产生的相应数据进行了对比,通过对比分析,就采场爆破振动提出药量控制标准。     

岩石高边坡开挖爆破振动信号处理与振动响应分析

通过对高边坡开挖实测爆破振动资料进行预处理和滤波处理，消除了其中多种干扰成分，并比较不同测点的振动数据、不同振动预测公式和不同滤波方式的分析结果，得到了该高边坡的爆破振动响应规律。结果表明：对于该实测振动资料，地表测点的振动特性与内部测点不一致，删去数量较少的内部测点振动数据进行分析更为合理；采用由量纲分析推导出的公式能较准确地反映高程对高边坡爆破振动的影响；选取高通15 Hz滤波可以有效地滤除实测振动信号的干扰信号，进一步提高爆破振动的预测精度。     

基于B样条的爆破振动“速度-频率”历程预测方法

针对现有的爆破振动预测方法预测结果不全面,无法完整的预测爆破振动信号在爆破时间段内速度-频率的振动历程等问题,提出了一种基于三次B样条拟合的爆破振动预测方法。在实测数据基础上,通过炸药量与爆心距及岩体中的纵波速度和岩石密度建立解析关系式,带入三次B样条函数进行拟合,从而预测目标点振动历程。采用实验和工程实践对该方法进行验证,结果表明:该爆破振动预测方法能够完整地预测振动信号在爆破时间段内质点峰值速度与所对应主频率的振动历程。     

小官庄铁矿巷道掘进爆破地震波传播特性研究

以巷道掘进爆破为研究对象,基于撒道夫斯基公式对爆破地震波传播规律进行研究。监测结果显示最大振动速度为0.39cm/s,质点峰值振动速度随爆源距的增加呈指数衰减趋势。拟合结果相关系数达到0.97,相关度高,所得公式可为巷道掘进爆破装药量及安全距离的设计提供参考。     

炮孔直径对爆破振动的影响

结合某高铁车站广场两处土石方爆破的工程情况,对现场进行爆破振动数据的采集并进行回归分析,得出了相应爆破质点振动速度的经验计算公式。爆破振动数据分析表明,大孔径炮孔爆破与小孔径爆破相比,所产生的质点振动峰值速度大、质点振动持续的时间长、振动主频率低。