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。     

基于小波包技术地铁隧道分区爆破振动特性研究EI北大核心CSCD

小波包分析技术被广泛应用于爆破振动信号的幅频特性研究,其有助于分析爆破振动的传播规律与控制。该研究依托青岛地铁交叠隧道工程分区爆破振动试验,获得了现场爆破振动监测数据,并采用小波包技术对爆破振动信号的频率、能量分布特征进行了研究。研究表明:自由面个数、已(未)开挖区等因素导致爆破振动特性的差异性。掏槽区爆破主振频率相对辅助区较小。爆破工作面前方(即隧道未开挖段)主频带随着水平距离的增加总体向高频移动,高频能量比重增加。而在工作面后方,主频带随着水平距离的增加总体向低频移动,低频能量比重增加。辅助区与掏槽区爆破振动能量随距离变化趋势基本一致,但是能量随距离的衰减速率不同。该研究结合频率与能量因素,对既有隧道的安全保护提出建设性意见,以期保证隧道的安全稳定。     

城镇复杂环境下的顶管隧道爆破

以腾冲县太极桥景区顶管隧道爆破施工为背景,设计了腾冲县顶管爆破工程掘进断面的爆破参数,并进行现场爆破试验,根据最小二乘法原理对监测到的爆破震动速度进行回归分析,得到该场地的爆破地震波传播衰减规律。通过Fourier变换进行了爆破振动的功率谱分析,得到爆破振动能量分布的优势频率。     

基于小波包变换的爆破振动信号能量熵特征分析

爆破振动信号是典型的短时非平稳随机信号。应用多分辨率特点的小波包变换对爆破振动信号进行多层分解,得到信号能量分布的细节信息。根据建立在概率统计基础上的信息熵概念,推导得到爆破振动信号能量熵计算方法。分析了4种类型爆破振动信号的能量熵,熵值由大到小为:隧道爆破、管道爆炸、台阶爆破、塌落振动。结果表明,能量熵能够反映不同类型爆破对振动信号的影响。提出将能量熵作为爆破振动信号的新特征量,为爆破振动信号特征提取、不同爆破类型振动信号识别和爆破振动预测提供一种新思路。     

基于小波变换的建（构）筑物爆破振动效应评估研究

基于现场实测爆破振动数据,采用小波分析技术对爆破振动信号进行了时频特征分析.根据小波变换的分层分解关系,推导出爆破振动信号不同频带的小波频带能量,小波频带能量能同时反映爆破振动三要素(振动的强度、频率和持续时间)的作用影响,基于受控结构体对爆破振动动态响应特征,首次建立了能考虑爆破振动的强度、频率和持续时间以及受控建(构)筑物本身的动态响应特性(固有频率和阻尼比)等因素综合的安全判据--响应能量判据,并用工程实例验证了该判据的可行性和可靠性.该判据较之现行的速度-频率安全判据来说,能准确地描述爆破振动对受控建(构)筑物的响应程度,更能全面地评估建(构)筑物爆破振动效应.     

小波变换在蒙库铁矿爆破振动信号时频分析中的应用

爆破振动信号具有非平稳随机特性。利用小波变换分析技术,将爆破振动信号分解在不同的频率带上,得出爆破振动信号在不同频率范围内振动分量的时间变化规律,结合爆破振动信号的能量分布特征和功率谱波形,定性评价了爆破振动对边坡稳定性的影响程度。     

基于小波包技术地铁隧道分区爆破振动特性研究

小波包分析技术被广泛应用于爆破振动信号的幅频特性研究,其有助于分析爆破振动的传播规律与控制.该研究依托青岛地铁交叠隧道工程分区爆破振动试验,获得了现场爆破振动监测数据,并采用小波包技术对爆破振动信号的频率、能量分布特征进行了研究.研究表明:自由面个数、已(未)开挖区等因素导致爆破振动特性的差异性.掏槽区爆破主振频率相对...     

基于HHT方法对紧邻既有隧道爆破振动信号的分析

为了研究爆破振动对紧邻既有隧道的影响,以京张高铁地下车站3条紧邻平行隧道的爆破振动信号为基础,采用HHT方法分析小间距隧道爆破时在紧邻既有隧道迎爆侧洞壁处的振动信号,绘制出实测爆破振动波形的Hilbert谱、边际谱和瞬时能量图,并对其进行分析。结果表明,在此工程情况下,振幅最大的频率主要集中在40 Hz;掏槽孔处爆破振动能量最大,在后续施工过程中需针对性采取控爆措施。     

基于HHT方法对紧邻既有隧道爆破振动信号的分析

为了研究爆破振动对紧邻既有隧道的影响,以京张高铁地下车站3条紧邻平行隧道的爆破振动信号为基础,采用HHT方法分析小间距隧道爆破时在紧邻既有隧道迎爆侧洞壁处的振动信号,绘制出实测爆破振动波形的Hilbert谱、边际谱和瞬时能量图,并对其进行分析。结果表明,在此工程情况下,振幅最大的频率主要集中在40 Hz;掏槽孔处爆破振动能量最大,在后续施工过程中需针对性采取控爆措施。     

基于HHT爆破地震波穿越岩体层面衰减规律研究

爆破振动对建(构)筑物的破坏不仅与振动速度峰值有关,而是爆破振动频率、振动能量幅值、建筑物的自振频率等因素综合作用的结果。使用基于HHT的瞬时能量分析法对爆破地震波IMF分量作了Hilbert变换,通过计算信号边际谱并分析各频带能量分布比例,获得了爆破地震波时频域特性及能量分布规律。结合复杂环境下云南某石灰岩矿山的爆破振动实测数据,分析了爆破振动地震波在穿越不同岩体层面前后能量的分布变化规律,对矿山现场溜井平台附近的常规爆破生产提出了爆破振动主动控制安全要求。     

隧道掘进爆破振动在地表及上部岩体传播特征?

为了解隧道掘进爆破振动信号在地表及上部岩体内传播的特征,以鹤大高速小沟隧道掘进爆破为工程背景进行研究。对地表部分,现场监测后利用小波包分析对监测数据进行信号去噪重构处理,对得到的纯净信号进行时频分析及能量分布研究,进而得出振动信号沿地表的频率分布规律及能量衰减规律。对上部岩体,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,提取关键点振速,分析得出开挖与未开挖两侧振动信号在隧道上部岩体内传播过程中的质点振速与能量衰减规律。为隧道爆破掘进动力响应研究、爆破震害评估和爆破设计的改进提供依据。     

下穿原油管线隧道爆破振动响应研究

为了研究不同掏槽方式下的爆破振动能量分布及变化规律,以中俄原油管道二线工程呼玛河隧道穿越中俄原油管道一线隧道的爆破施工为依托,通过监测爆破振动数据,采用小波包等分析技术,分析典型爆破振动信号的频谱特性、能量分布和衰减规律,研究下穿斜交隧道开挖过程爆破振动作用下运营原油管线隧道的动力响应特性。结果表明:中俄原油管道一线隧道受地震波叠加的影响较小,主要受z方向的振动影响;采用直掏比斜掏对中俄原油管道一线隧道的影响更小;z方向的总能量和3个方向的能量之和随距离的衰减规律均可采用指数函数表示。     

下穿既有隧道爆破振动响应研究

以沪昆客专贵州段小高山隧道泄水洞下穿既有高铁隧道正洞爆破施工为工程实例,在泄水洞开挖下穿既有铁路隧道时,为确保既有隧道结构安全和爆破振动影响问题,采用稳健回归和小波包等分析技术,研究了在既有隧道正洞内设置沙质缓冲层,其在下穿隧道施工中爆破地震波特征和传播机制。结果表明:主频率分布范围较广;缓冲层有效地吸收了大部分高频带能量,到达既有隧道结构的能量主要集中在第2~第4频带部分,振动速度峰值降低了34%左右,各方向的主振频率主要位于5~70 Hz的中低频范围;切向的能量占主要优势,须重点关注。研究为下穿既有隧道正洞施工,保证其结构安全和沉降满足要求奠定了理论基础,该成果可为类似下穿隧道工程和小距离隧道工程爆破振动控制提供参考。     

钢筋混凝土结构爆破地震响应频谱及幅值变化规律分析

为探讨钢筋混凝土建筑结构的爆破地震效应特性,通过在隧道爆破开挖过程中下穿的多层钢筋混凝土建筑沿高度方向上布设测点,采集了大量的钢筋混凝土建筑的爆破地震响应信号。采用小波分析和快速傅立叶变换相结合的方法,研究各方向爆破地震波作用下钢筋混凝土建筑沿高度方向的结构响应频谱、能量分布特性及幅值变化规律。研究结果表明,爆破地震波作用下钢筋混凝土结构建筑物各层质点的速度响应信号频率较大且占有较大能量比例的优势频带较宽,集中在15Hz~600Hz;钢筋混凝土结构在垂向方向的速度响应信号频率要低于水平方向,在垂直方向的速度响应峰值高于水平方向,且比值一般随着楼层的升高有增大的趋势;垂向和水平方向的信号频谱特征和峰值速度响应随楼层变化无明显变化规律可循。     

地铁隧道爆破开挖对高层框架结构的动态响应

针对城市地铁建设过程中隧道爆破对高层建筑物带来的不利影响,基于萨道夫斯基公式,对现场爆破振动测试与有限元模拟对比分析,现场测试结果与计算结果吻合较好。以框架结构垂向振速为研究对象,采用动力有限元方法对高层框架结构在爆破地震波作用下的响应规律进行了研究,并分析了并行隧道不同开挖工况下高层框架结构不同响应特点。计算结果表明:高层框架结构在爆破地震波影响下存在明显高层放大效应放大倍数最大达3.48倍;地铁隧道已开挖段对高层结构振动有空腔放大效应,空腔放大效应的主要影响因素有框架结构与隧道的间距、已开挖隧道空腔相对爆源位置等,前者影响更显著。     

深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(<50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

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     

深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

城市隧道爆破振动速度峰值预测神经网络法应用

结合南京机场线地铁项目,进行了邻近隧道爆破开挖作用下既有隧道的爆破振动速度现场监测试验,应用BP神经网络,建立了既有隧道爆破振动速度的预测模型,并与多种经验公式预测进行了比较分析。结果表明:BP神经网络爆破振动速度预测数据与试验监测数据拟合较好,相比于经验公式预测,具有误差小、精度高的特点。研究成果可为邻近隧道爆破开挖作用下既有隧道爆破振动控制和新建隧道爆破开挖方案完善提供理论参考。