冲击荷载对具有轴向静应力红砂岩应力波传播速度的影响特性

岩体工程爆破开挖时,距爆源不同距离处的围岩体承受不同大小的冲击荷载和地应力。为研究冲击荷载和地应力对岩石应力波传播速度的影响,利用改进SHPB试验装置对红砂岩进行应力波传播试验,设置7个等级的轴向静应力和冲击速度,分别模拟工程中的地应力和冲击荷载大小。基于试验得到入射波和透射波起跳点的时间差,计算岩石的应力波传播速度,得到静应力和冲击速度对应力波传播速度的影响规律。构建岩石应力波传播速度与冲击速度的关系经验模型,探索拟合参数随轴向静应力的变化规律。通过测量冲击试验后岩石的声波波速,得到受载后岩石声波波速随冲击速度的变化规律,探究动载荷对岩石应力波传播速度的影响机理。研究结果表明,具有轴向静应力岩石的应力波传播速度随冲击速度的增加先增大后减小,二者呈高斯函数的变化关系。轴向静应力显著影响应力波传播速度与冲击速度的变化关系,各个拟合参数随着轴向静应力的增大呈现不同的变化趋势。在不同的轴向静应力工况下,受载后岩石的声波波速随着冲击速度的增大呈现“平缓减小—急剧减小”的变化趋势。研究结果有助于分析深部工程岩体爆破开挖应力波的传播规律以及邻近结构的稳定性分析。     

基于高斯过程回归矿山爆破飞石距离预测模型

为了提高矿山爆破飞石距离预测结果的精度，首先，根据马来西亚某矿山52次爆破作业记录的飞石距离相关参数，建立由6个输入(炮孔孔径、炮孔长度、最小抵抗线/孔距、炮孔填塞长度、最大一段装药量、炸药单耗)和1个输出(飞石距离)组成的数据库。然后，基于高斯过程回归机器学习算法，建立爆破飞石距离的预测模型，将其应用于马来西亚某矿山中，并与2种主流的机器学习方法(支持向量回归和神经网络)的预测结果进行对比。结果表明：从实际图-预测值图和残差分析看，基于双层神经网络构建的飞石距离预测模型的预测效果最差；从回归评价指标看，基于二次有理高斯过程回归建立的飞石距离预测模型的预测效果最优，其R-平方(R²)值为0.9、均方根误差(RMSE)值为24.67、均方误差(MSE)值为608.61、平均绝对误差(MAE)值为21.42。由此可知，基于高斯过程回归预测矿山爆破飞石距离更精确。可为类似矿山爆破安全警戒范围计算提供理论基础。