基于VMD-Teager的露天边坡爆破振动信号能量特征研究

爆破振动信号特征分析是研究边坡稳定性的有效方法之一,结合模拟退火算法(simulated annealing, SA)局部搜索能力强和遗传算法(genetic algorithm, GA)全局自动寻优的特点,选取模糊熵(fuzzy entropy, FE)为模态分量的适应度函数,求解变分模态分解(variational modal decomposition, VMD)的最优分解参数,建立以模态分量(intrinsic modal function, IMF)的频带分布为指标、趋势项判别准则及复相关系数原理相结合的趋势项去除方法;Teager能量算子解调单分量信号的解调速度、精度均高于Hilbert变换。综上,提出了基于趋势项滤除的VMD-Teager能量算子解调法,用来获取爆破振动信号的能量分布特征。某矿山测得爆破振动信号分析结果表明：与EMD法相比,基于参数优化VMD算法在去除信号趋势项方面更精确有效,能够解决原始振动信号中存在的基线偏移及低频干扰等问题。爆破振动能量以低频为主,PPV、主频率、能量呈现出了“波浪”式的变换态势。PPV、主频率的衰减速度与放大系数在同一量级,但能量峰...     

毫秒微差爆破在高层楼房拆除中的应用与研究

通过对高层建筑物倒塌过程中的后坐和前冲运动的分析论述,阐明了毫秒微差爆破持续时间对运动过程的影响;介绍了毫秒微差爆破技术在18层框架结构楼房拆除中的应用情况。为减少建筑物在拆除爆破中对周边环境的影响,设计合理的爆破网路参数,并且对主楼、墙体、剪力墙等结构进行预处理;采用适当的分段延时方法使得振动叠加,控制建筑物倒塌范围,从而减少高层楼房塌落产生的危害。合理的分段时间增加了建筑结构体内力作用时间,保证了楼房的充分解体,达到了预期的爆破拆除效果。     

高段位雷管在露天矿山爆破降震中的应用

在分析国内外露天台阶爆破地震效应及爆破地震控制研究的基础上,针对放马峪铁矿采场爆破方式及孔网参数,研究了高段位雷管延时时间微差爆破的地震效应规律,具体研究工作是在现场监测试验的基础上,通过爆破地震波的信号分析技术,研究高段位雷管的爆破降震效果。     

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。     

岩石冲击破碎块度分形与能量耗散特征研究

为研究冲击荷载作用下岩石能量吸收与破碎分形特征,应用霍普金森试验系统对0.6、0.8、1.0、1.2、1.4长径比花岗岩进行动态冲击试验,分析了应变率效应和尺寸效应对花岗岩试件的破碎能耗和破坏形态的影响;在考虑时间因素的基础上,提出一种新的能时密度指标来评价能量耗散,结合分形维数计算与能时密度分析,研究岩石在冲击过程中的能时密度与分形特征。结果表明：0.6 ~ 1.4长径比花岗岩试件的应变率和能时密度均符合乘幂关系,同种长径比试件的能时密度随应变率增大呈递增趋势;在48.8 ~124.2 s_^-1应变率区间内,分形维数随应变率增加显著增大;花岗岩试件在动荷载下的能时密度和分形维数符合乘幂关系,单位时间内岩石吸收能量越多,分形特征就越明显;引用能时密度结合岩石破碎块度的分形维数计算,能够定量研究岩石单位时间内的能量吸收规律。     

Ti40合金的高温本构模型研究

采用电子万能试验机对Ti40合金进行应变率为10~(-2)、10~(-3)、10~(-4 )s~(-1),温度为25、300、600、800℃的等温热压缩实验,得到该合金的真应力-真应变曲线。以Arrhenius模型为基础,结合合金的真应力-真应变曲线,提出了新的本构模型来表征Ti40合金在较大温度范围的力学性能。并采用指数函数拟合模型中的参数,通过分解-综合的方法,求解出本构模型中的各项参数,确立了Ti40合金的高温本构模型,并对所建立的模型进行定性的误差分析和定量的精度检验。结果表明:随着应变量的增加,应力计算值与实验曲线发展趋势吻合良好,且计算值与实验值的相对误差平均绝对值为AARE=3.8592%,证明本文提出的本构模型具有良好的精度,从而为Ti40合金的热加工模拟奠定了基础。     

基于三维激光扫描技术的爆破块度识别

为快速、准确的统计现场爆破块度,提出了基于三维点云的爆破块度识别方法。利用三维激光扫描仪获取爆堆点云数据,通过ICP配准、SOR降噪和体素下采样进行点云预处理,采用RANSAC平面拟合对预处理后的点云数据进行初始分割、基于点云密度的DBSACAN算法进行聚类,识别岩块轮廓。通过计算聚类后岩块点云的三维凸包和OBB方向包围盒,获得爆堆点云中所有岩块的体积和最长粒径。结果表明：在室内试验中基于三维点云的爆破块度识别方法与直接测量法相比获取的体积平均相对误差为4.61%,粒径平均相对误差为4.75%;在现场测试试验中的平均识别准确率为80.4%,获得的爆破块度统计结果对爆破参数优化具有一定的参考作用。     

高精度雷管逐孔起爆地震信号的精确时频分析

靠近煤炭筒仓建筑等的重要设施进行台阶爆破时,必须严格控制爆破振动低频带上能量的大小。基于HHT(希尔伯特-黄变换）方法,结合别斯库都克露天煤矿台阶爆破逐孔起爆方案,研究爆破振动信号的时频及能量分布特征。结果表明：研究建（构）筑物受爆破振动响应,选用爆破振动信号水平分量更为合理;分析爆破振动信号时频特征需结合爆破参数、场地等多因素;高精度雷管逐孔起爆方案可以使爆破振动信号能量分布更均匀,减少能量在10 Hz以下低频带上的分布。     

矿石质量智能控制系统研究与应用

针对鞍千矿业有限责任公司采区数量多、分布面积广、各采区品位差异较大等问题,以系统方法为指导,采用车辆路径问题中启发式优化算法,综合考虑入选品位、总成本、设备利用率等,建立多采区、多破碎站的采矿全过程协同配矿优化模型,并利用C++语言开发集采区三维建模、配矿智能计算、配矿方案三维显示为一体的矿石质量智能控制系统。实际应用表明:该系统实现了多采区协同优化配矿,解决了局部环节简单优化问题,降低了生产成本,达到了优化入选矿石质量的目的。     

冰岩组合体动态力学特性及裂纹演化特征研究

人工冻结法的富水基岩凿井掘进施工时,人工地下冰与岩体黏结面常受动态冲击作用影响,其稳定性决定了地下工程施工安全。为研究冰—岩复合结构的动态力学性能,采取PFC-FLAC耦合方法构建了SHPB加载系统,分析了冰岩组合体的动态特性与破坏特征,研究了试件微裂纹演化规律。结果表明:组合体试件的动弹性模量受冰岩交界面倾角θ影响较小;动载作用下组合体试件岩石中裂纹从入射端逐渐向冰岩交界面扩展,最终形成与加载方向平行的贯通主裂纹,微裂纹扩展“引导”了组合体的损伤过程;组合体试件的最终破坏形式表现为张拉与剪切复合破坏,其中岩石部分的破坏特征主要受θ影响;θ为0°～45°时,峰值应力相差不大;θ为45°～90°时,峰值应力随着θ升高呈增大趋势。