凌同华[1]2004年在《爆破震动效应及其灾害的主动控制》文中认为随着爆破技术的广泛应用，人们越来越关注爆破震动，亦即爆破引起的岩土震动，对周围环境和构筑物的影响，爆破震动危害己成为国民经济建设中一个重要的环保问题，长期以来各国研究者对此做出了艰苦而顽强的研究和探索。然而，由于爆破地震波强烈的随机性、模糊性和不确定性，即便是爆破地震波的传播规律这样似乎简单的问题也尚未得到完整的认识。特别是爆破震动灾害控制研究所面临的形势仍很严峻，许多问题亟待解决和完善。针对上述问题，本文作者提出了爆破震动效应及其灾害主动控制研究课题，并基于大量爆破震动实测资料，在已有研究工作基础上进行了深入系统的研究。 首先，针对爆破震动信号具有短时非平稳的特点，创造性地从信号能量分析角度用小波包分析技术对不同爆破条件下的震动信号进行时频分析，分析了爆破震动信号的能量在传播过程中随着爆破条件的改变所显示出来的规律，进一步指出了爆破地震波的传播特征。 在动力学理论分析的基础上，将爆破震动作为一个动力响应过程。首次运用叁角插值解析公式法对爆破震动进行反应谱分析，重点探讨了爆炸参量对爆破震动反应谱的影响。分析结果表明，在单段与多段微差爆破中，不同结构体对爆破震动的响应显着不同；多段微差爆破在起到干扰降震的同时，使结构体对其震动响应出现选择放大的几率增加，不同结构体对爆破地震波的选择放大作用也不同。 用微差干扰降震法实现爆破震动灾害主动控制的关键在于确定合理的微差延期时间。作者首次用基于小波分析的时能密度法以及时-频域转换技术，从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波，通过比较各分段震波在不同延期时间下的迭加效果，得到了微差爆破的较优微差延期时间。指出较优微差延期时间往往不是一个具体值，而是多个时间段。 作者通过对爆破震动信号时能密度曲线的积分值TEDI(Integral of the Time-Energy Density)与爆破震动叁要素进行关联分析，创造性地提出了用TEDI作为评估爆破震动效应强弱的定量指标。采用模糊神经网络对爆破震动实测数据进行预测，初步建立了用TEDI值作博十学位论文2004年5月为考核指标的爆破震动损伤统一安全判据。当TEDI扒5时，爆破震动对结构体将造成危害，并用实例验证了该判据的可行性和可靠性。该判据较之以往的“独立阑值理论”以及结合震动主频的峰值强度判据来说，更能全面地反映爆破震动危害的本质。 本文所做研究工作，立足于学科前沿，运用最新数学计算方法和手段，对爆破震动效应及其灾害的主动控制进行了研究，具有较高的理论和应用价值，为系统开展爆破震动危害控制和预测研究奠定了理论和技术基础。
林凡涛[2]2015年在《隧道开挖爆破震动对地表建筑物影响》文中认为随着我国交通事业的蓬勃发展,穿越闹市区的浅埋隧道工程将会越来越多,由于工程条件的限制,这些隧道有很大一部分需要采用爆破法进行开挖,但爆破产生的震动效应有可能危及到周围建筑物的安全。因此,为保证建筑物的安全和隧道等地下工程的顺利建设,有必要对爆破地震波作用下的震动效应及其对结构的陂坏进行研究。本文首先简单介绍了爆破地震波产生、类型及其传播规律,并探讨研究爆破震动效应对于建筑结构两种震动破坏机制,即直接效应和动态响应效应。然后以重庆新红岩隧道爆破开挖为工程背景,根据监测数据研究浅埋隧道爆破时地表震动特性及其变化规律,并应用matlab信号处理功能,对爆破地震波的主频、能量分布等进行分析,并分析了爆破地震波的反应谱的特征。最后以普通结构动力学理论为依据,通过ANSYS有限元软件,对某框架结构工程实例在爆破震动作用下的的动力反应进行计算分析,与抗震设防烈度震动作用下的结构动力反应进行比较,对其进行了安全性评估。通过以上,本文得到的结论：1)爆破地震波所含的频率成分较多,频带较宽。然而不同的爆破方法时,爆破震动信号的频谱成分有大差别。采用非电雷管主频的分布范围基本在40～75HZ之间。采用不同延期时间的电子雷管爆破时主频值的分布都较非电雷管爆破时的频率大。在近距离范围内,爆破地震波的高频震动成分含量较高,而在远距离区域内,高频振动成分含量减少,地震波的低频成分含量相对增加。2)主振频率较好反映了能量的分布。爆破能量分布很不均匀,在其频域中除了以主振频域外,还存在多个子频带,各频带的能量大小不相同,这样造成爆破中存在多个与频率对应的峰值,由此可见采用单主频的爆破安全判断标准存在偏颇。非电雷管的震动能量分布范围相对集中在低频范围,而电子雷管分布在高频带的能量要比非电雷管高频带的能量大。3)爆破地震波震动反应谱的峰值区间对应的周期约在0.01～0.05s(对应的频率为20～100HZ)范围内,随后谱峰值迅速衰减。加速度反应谱在短周期内(高频部分)峰点较多而且跳动明显,随着周期变长,峰点变小且趋向平滑衰减。4)通过对结构进行ANSYS反应谱分析和时程分析,在爆破震动作用下该框架结构的位移和内力的分布及变化规律与天然地震作用下相似,虽然爆破震动的加速度值大,但结构的位移、内力等动力反应值比抗震设防烈度震动作用下小得多,由此,也可以判定该结构在此次爆破震动条件下是安全的。
曾永庆[3]2016年在《核电场地建设开挖中爆破振动效应及其对岩体动态损伤影响研究》文中研究说明论文对广东台山核电厂一期工程取水明渠陆上爆破挖岩工程和广西防城港核电站二期基础爆破开挖工程在现场实施了爆破振动监测,运用经典的萨道夫斯基经验公式,回归分析了质点振动速度随爆破单段最大段药量及爆心距的变化关系,并针对取水闸门地面和陆地基岩质点振动速度在水平径向、水平切向和垂直方向的传播衰减规律,提出了为保证建筑物安全而控制不同爆心距下的单段最大段药量。根据实际开挖中的爆破振动监测资料,分析了取水闸门和陆地基岩爆破振动特性,指出就所测资料而言,当质点离爆破中心较近时,其峰值振动速度衰减较快,随着距离爆源中心距离的增大,衰减速度逐渐减小。对于取水闸门爆破振动信号,通常有在垂直方向爆破峰值振动速度大于水平径向、水平切向的特点；而对于陆地基岩爆破振动信号的质点振动速度,水平径向、水平切向和垂直方向数值较为接近,未出现明显规律。由此看来,在爆破监测过程中,应对水平径向、水平切向和垂直方向资料分别统计分析,得到各次质点振动的最大的振动速度以作为爆破安全控制标准,从而回归得到在工程实践中的单段最大段药量,达到控制爆破振动效应的目的。针对广东台山核电厂一期工程取水明渠陆上爆破挖岩工程爆破监测信号,基于Matlab软件运用快速傅氏变换FFT法分析了爆破振动信号的频谱特性,得到爆破振动波的主振频率集中范围为10-50Hz,高于取水闸门自振频率5.26Hz和一般建筑物的自振频率2-5Hz,一般不会产生较大的共振效应,有利于降低共振效应,减少质点振动速度,保证了取水明渠和建筑物的安全。针对上述同一爆破振动信号,运用不同的小波基函数进行小波变换将得到不同的小波分量,但原始信号与重构信号之间的相对误差均在10-11～10-12。量级之间,可较好地满足精度要求。通过运用smy5小波基函数对爆破振动信号进行小波分解,得到共9层小波分量。并对各层小波分量的能量值进行了分析,指出第5、6、7层小波分量所具有的能量占总能量的94%,具有了原始振动信号的绝大部分能量值。通过绘制对应于sym5变换的平面及叁维小波谱,指出能量主要集中在时间为0.125s-0.60s,频率为10-75Hz的范围内。运用HHT法同一爆破振动信号进行经验模态分解,得到8个IMF分量和1个残差余量,原始信号与重构信号之间的相对误差均在10-15～10-16量级之间,可较好地满足精度要求。通过对各个IMF分量和原始振动信号进行功率谱密度分析得到了具有振动幅值较大的C2、C3、C4、C5、C6分量为振动信号的主要组成成分。通过绘制爆破振动信号叁维能量谱得到了爆破振动信号能量随瞬时频率、时间的变化关系,得出能量主要集中区域为时间为0.125s～0.625s,频率为10-80Hz的范围,与小波变换分析的结果较吻合。在防城港核电站二期工程场区负挖过程中,对其中6次基岩爆破进行了爆前、爆后岩体声波试验,通过对比爆破前后各个爆破孔深度范围的声波波速变化,取声波变化率77=10%作为基岩损伤的临界值,由此得到各组测试孔的损伤深度,确定爆破荷载作用下基岩的损伤程度和相应特征。并结台岩体爆破振动衰减规律和损伤范围及特征确定岩体爆破振动的安全阀值,采取建立防城港核电站二期工程核岛区爆破损伤深度与距爆源30m处岩体质点振动峰值速度之间对应关系的方法,根据爆破开挖过程中各分层允许的最大影响深度,代入上述对应公式,得到距爆源30m处岩体质点振动峰值速度,即为爆破振动速度控制参数标准,再由萨道夫斯基经验公式,回归得到对应不同爆心距的单段最大段药量控制值,在现场施工实践过程中,相应的研究成果起到了较好的指导作用,对于今后类似工程爆破设计、施工具有一定的参考意义。
凌同华, 李夕兵[4]2006年在《基于小波分析的爆破震动灾害控制》文中研究指明在微差爆破工程中,用干扰降震法实现爆破震动灾害主动控制的关键在于确定合理的微差延期时间．用基于小波分析的时能密度法以及信号时-频域转换技术,从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波,通过比较各分段震波在不同延期时间下的迭加效果,得到了微差爆破的较优微差延期时间,实现了爆破震动灾害主动控制．该方法对研究爆破震动效应及其灾害的控制,具有较高的理论和应用价值,为系统开展爆破震动危害控制和预测研究奠定了理论和技术基础．
凌同华, 李夕兵, 王桂尧[5]2007年在《爆破震动灾害主动控制方法研究》文中进行了进一步梳理在微差爆破工程中,用干扰降震法实现爆破震动灾害主动控制的关键在于确定合理的微差延期时间。由于所使用的普通雷管存在延期误差,设计或选择的延期微差时间往往与实际的有较大出入,影响了微差爆破的效果和顺利实施。确定微差爆破中的实际微差延迟时间对优化微差爆破效果、降低爆破地震效应具有很大的现实意义。用基于小波分析的时能密度法以及信号时-频域转换技术,从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波,通过比较各分段震波在不同延期时间下的迭加效果,得到了微差爆破的较优微差延期时间,实现了爆破震动灾害主动控制。该方法对研究爆破震动效应及其灾害的控制,具有较高的理论和应用价值,为系统开展爆破震动危害控制和预测研究奠定了理论和技术基础。
胡菊[6]2007年在《爆破地震波作用下连续刚构桥的动力响应研究》文中研究说明随着爆破器材的发展以及爆破技术在工程中的广泛应用,爆破地震效应的研究也越来越受到人们的关注。爆破地震效应的研究包括两个方面,一方面研究爆破作用下地震波的传播特性,另一方面研究结构物对爆破震动的动力响应。作为其中的一个分支,桥梁结构在爆破荷载作用下的动力响应研究也变得日益重要。本文主要研究了爆破地震波作用下连续刚构桥的动力响应问题。对爆破地震波的形成、种类、传播特性、影响因素、测试以及波的分析处理等基本知识进行了综述;基于爆破地震效应的分析方法,应用反应谱理论分析了单自由度和多自由度体系在爆破震动下的动力响应;结合爆破设计反应谱对叁跨预应力混凝土连续刚构桥进行了模态分析和反应谱分析,给出了不同爆破设计反应谱下结构的动力响应;通过对爆破震动影响因素的分析,提出了控制爆破震动灾害的方法措施。本文的研究填补了桥梁结构在爆破震动下动力响应研究的空白,研究成果可为今后此类桥梁抗爆设计和防护研究提供参考。
曹安业[7]2009年在《采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究》文中认为作为煤岩体震动在采掘空间内的动力显现,冲击矿压的发生与采动煤岩破裂密切相关。因此,冲击矿压有效预测及治理目标的实现,煤岩震动震源破裂机理及其冲击破坏效应的研究显得至关重要。论文围绕矿井采动煤岩冲击破裂的震动效应问题,采用理论分析、实验室物理模拟、数值模拟分析、现场试验和工程实践等方法,研究了采动诱发煤岩震动的震源破裂机理,揭示了矿震辐射能量的传播模式与衰减规律,分析了矿震动载的诱冲机理及其对巷道围岩冲击破坏效应的影响因素,并提出了煤岩冲击的预测及防治对策,最后在工程实践中进行了实证研究。煤矿井下采掘后,采场或巷道周围煤岩体要产生破裂、运动。其中:顶板弯拉断裂、冒落、离层等具有典型拉伸破裂特征;顶板回转失稳、煤柱压缩破裂等具有典型内爆破裂特征;而顶板剪切破裂、岩块滑移失稳、煤柱动态冲击和断层“活化”等则具有典型剪切破裂特征。以此,构建了煤岩震动震源等效力与震动远场位移的关系矩阵,建立煤岩震动的等效震源模型,研究了其震动位移场及能量辐射特征,揭示煤岩震动间的震源破裂机理差异,并根据震动波场特征进行煤岩震动的分类。实验室模拟研究并比较分析了顶板、煤(矿)柱和断层型等煤岩冲击破裂的微震效应及波场特征。结果表明,大尺度岩板主断裂、两次次断裂分别符合顶板水平拉伸、滑移和回转失稳的位移波场特征;弱、强冲击倾向性煤岩试样压缩受载分别近似满足煤(矿)柱内爆和动态冲击破裂的波场特征;且岩板主、次断裂,煤岩样前兆破裂、主震动间随破裂尺度增大,微震效应主要呈振幅增加、主频降低的演变规律。采用矩张量反演方法进行采动煤岩震源破裂机理的量化研究。结果表明,采用P、S波,尤其是P、SH波或P、SV、SH波的的震动位移场组合进行震源矩张量的最小二乘线性反演,可确保反演结果较好反映采动煤岩冲击破裂的震源机理和破裂特征。现场进行了爆破震动试验及Siroseis微震实测工作,对冲击震动波在采动煤岩体中传播的微震效应进行研究。结果表明,随采空区跨落、破裂范围扩大及覆岩性质的强度弱化,震动P波平均波速、峰值振幅平均值及P波初至平均频率等微震参量均有较大程度降低。理论分析了矿震激发震动波能量的传播模式和衰减特征,揭示了传播至巷道围岩处矿震残余动载的诱冲机理,数值模拟研究了矿震动载对巷道围岩冲击破坏效应的影响规律,进而提出了煤岩冲击预测及防治对策。在具有强矿震危险的鲍店103上02工作面和高冲击危险的华亭250102工作面进行了现场实践,基于SOS微震监测,对比分析各自开采地质条件下,采动诱发不同能量级别煤岩震动的震源破裂机理及强矿震动载对巷道围岩的不同冲击破坏效应,为现场煤岩冲击的预测及防治提供依据。
郑斌[8]2016年在《城市浅埋隧道爆破效应及防控措施分析》文中认为在城市闹区进行浅埋隧道施工,爆破产生的有害效应将对周围环境,尤其是市区内房屋以及居民安全带来较大影响。本文依托福州市湖东东路隧道工程,对爆破施工中可能产生的环境有害效应进行分析。基于工程试验和理论分析,并结合相关工程规范进行研究,针对爆破震动、爆破有毒气体、空气冲击波及噪声、爆破飞石的不同灾害特性,提出了相应的预防控制措施,为以后类似工程设计和施工提供了参考和借鉴。
张义平[9]2006年在《爆破震动信号的HHT分析与应用研究》文中提出随着社会的发展和爆破技术的广泛应用，人们对爆破震动危害的关注日益加强。尽管国内外研究者对爆破地震波的传播理论、危害机制、控制手段等方面进行了大量富有成效的研究，但由于爆破的瞬时性、危害性、传播介质的复杂性以及受震对象的多变性，爆破震动研究及灾害控制依然是一个艰巨而复杂的研究课题。基于此，结合国家自然科学基金重大项目“深部多相多场耦合作用及其灾害发生与防治”，提出了“爆破震动信号的HHT分析与应用研究”课题。本文作者在查阅大量国内外相关文献和进行大量爆破震动现场监测的基础上，利用MATLAB编程语言开发平台，就Hilbert-Huang变换(HHT)理论在爆破震动分析、建(构)筑物受爆破震动能量破坏机理及爆破震动危害控制等方面的应用开展了深入而系统的研究。 1 在探讨HHT理论的原理、算法及存在问题的基础上，采用快速傅立叶变换(FFT)、短时傅立叶变换(STFT)、小波变换(WT)和Hilbert-Huang变换等，对爆破震动信号进行时频分析比较，结果证明了HHT法在爆破震动信号分析中的适用性和优越性。首次将HHT变换理论应用到爆破震动领域，开创了爆破震动信号处理的新方法。 2 首次运用小波变换和HHT法对实测爆破震动信号从信号重构、频谱特性、突变检测、分辨率和消噪滤波等方面进行了比较研究，并将经验模态分解(EMD)用于爆破震动信号的消噪滤波和微差延时的识别。 3 通过对信号进行HHT变换，得到IMF分量、瞬时能量、边际谱和能量谱，揭示了硐室大爆破地震波的时频特征、能量分布、传播规律及场地条件对震动波传播的影响规律。 4 创造性地从瞬时输入能量角度出发，结合HHT理论，研究了受爆破震动作用的建(构)筑物的破坏机理。结果表明爆破震动对建(构)筑物的损伤或破坏取决于信号最大瞬时输入能量，主要表现为“最大位移首次超越”和“塑性累积损伤”两种类型。瞬时输入能量是爆破震动叁要素、地基特性和建(构)筑物本身特性等因素的综合反映。 5 考虑爆破地震波的时频特征、地震累积效应、结构特性及地基
李立峰[10]2012年在《地下结构爆破震动累积损伤与安全控制技术》文中研究指明随着爆破技术的广泛应用,人们越来越关注爆破震动对周围环境和构筑物的影响。爆破震动危害已成为国民经济建设中一个重要的环保问题。长期以来各国研究者对此做出了艰苦而顽强的研究和探索。然而,由于爆破地震波强烈的随机性、模糊性和不确定性,即便是爆破地震波的传播规律这样似乎简单的问题也尚未得到完整的认识。目前,爆破作用下地下结构累积损伤效应在理论与试验方面均有待进一步探索,爆破震动灾害控制研究所面临的形势仍很严峻,许多问题亟待解决和完善。针对上述问题,本文作者基于大量爆破震动实测资料,在已有研究工作基础上进行了如下研究：1依托长湘高速公路工程项目,利用国际先进的爆破震动测振仪,采集了大量的爆破震动数据,分析了爆心距,炸药量,混凝土龄期、主频等因素对地下结构体爆破累积损伤效应的影响,建立了爆破累积损伤计算模型,并综合分析了多断面爆破下累积损伤的演化规律。2研究了不同龄期混凝土在爆破震动作用下不同长度裂纹的起裂速度,作为裂纹在爆破作用下是否扩展的判据。3将累积损伤的损伤阈值和安全规范中规定的允许速度结合起来,考虑双重破坏准则,对爆破作用下结构的安全性进行评判。4采用HHT变换得到爆破震动信号的瞬时能量曲线,能够更加直观的观察到各段雷管的起爆时间以及各段爆破的震动强度,从而找出产生爆破震动最大的那一段药量,并采取相应的措施加以控制。5根据萨道夫斯基公式以及现场实测的爆破震动数据,得到了爆破震动峰值震速预测模型,并将其应用在了隧道浅埋地表输电线铁塔在爆破作用下的质点峰值震速的预测上,采取相应的加固措施,保证了隧道施工安全顺利的进行。
参考文献：
[1]. 爆破震动效应及其灾害的主动控制[D]. 凌同华. 中南大学. 2004
[2]. 隧道开挖爆破震动对地表建筑物影响[D]. 林凡涛. 北京交通大学. 2015
[3]. 核电场地建设开挖中爆破振动效应及其对岩体动态损伤影响研究[D]. 曾永庆. 安徽理工大学. 2016
[4]. 基于小波分析的爆破震动灾害控制[C]. 凌同华, 李夕兵. 中国灾害防御协会风险分析专业委员会第二届年会论文集（一）. 2006
[5]. 爆破震动灾害主动控制方法研究[J]. 凌同华, 李夕兵, 王桂尧. 岩土力学. 2007
[6]. 爆破地震波作用下连续刚构桥的动力响应研究[D]. 胡菊. 长安大学. 2007
[7]. 采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究[D]. 曹安业. 中国矿业大学. 2009
[8]. 城市浅埋隧道爆破效应及防控措施分析[J]. 郑斌. 福建交通科技. 2016
[9]. 爆破震动信号的HHT分析与应用研究[D]. 张义平. 中南大学. 2006
[10]. 地下结构爆破震动累积损伤与安全控制技术[D]. 李立峰. 中南大学. 2012
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