發(fā)布時(shí)間：2018-01-18 15:10

  本文關(guān)鍵詞：深孔臺(tái)階爆破近區(qū)振動(dòng)效應(yīng)的試驗(yàn)研究　出處：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著礦山開(kāi)采、水利水電、公路、鐵路工程等行業(yè)的發(fā)展,深孔臺(tái)階爆破由于其良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果,已成為巖土爆破工程中使用率最高的爆破作業(yè)方式。但由于一次裝藥量較多,爆破規(guī)模較大,產(chǎn)生的有害效應(yīng)也嚴(yán)重影響了周圍居民的正常生產(chǎn)和生活。爆破有害效應(yīng)中,爆破振動(dòng)是爆破危害的主要因素,現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中,因爆破振動(dòng)而產(chǎn)生的事故和糾紛比比皆是,尤其在靠近村莊、古跡等重要建筑設(shè)施附近進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí),往往還會(huì)帶來(lái)更多問(wèn)題。因此,對(duì)深孔臺(tái)階爆破振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行深入研究無(wú)疑是十分必要的。關(guān)于爆破振動(dòng)的安全判據(jù),國(guó)家《爆破安全規(guī)程》(GB 6722)規(guī)定對(duì)地面建筑物采用振速和頻率作為綜合判別標(biāo)準(zhǔn),以振速為主,頻率作為修正參考的依據(jù),仍沿用前蘇聯(lián)M.A薩道夫斯基公式。薩道夫斯基公式的推導(dǎo)是在集中藥包硐室爆破的基礎(chǔ)上,通過(guò)量綱分析得到的,具有明確的物理意義和使用條件。若將其應(yīng)用到深孔臺(tái)階爆破中,勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題。然而,爆破工作者在大量的工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),薩道夫斯基公式對(duì)于中遠(yuǎn)區(qū)爆破振動(dòng)的預(yù)測(cè),仍然能夠滿足工程要求。原因是當(dāng)爆心距相對(duì)于爆區(qū)分布范圍來(lái)說(shuō)足夠大時(shí),可將遠(yuǎn)距離群孔藥包近似看成集中藥包,滿足薩道夫斯基公式的基本假設(shè)。但在爆破近區(qū),測(cè)點(diǎn)振動(dòng)峰值的預(yù)測(cè)誤差可以達(dá)到200%~300%,結(jié)果差強(qiáng)人意。這對(duì)于臨近結(jié)構(gòu)及建筑物的爆破施工中,預(yù)先了解和評(píng)估爆破震動(dòng)的影響程度,顯然是不利的。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于深孔臺(tái)階爆破近區(qū)的振動(dòng)研究尚不多見(jiàn)。對(duì)于近區(qū)振動(dòng)的特點(diǎn)、分布規(guī)律、主要影響因素及相互關(guān)系的研究更少。如何解決近區(qū)振動(dòng)強(qiáng)度、頻率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性對(duì)于爆破設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)工藝的改善均有著十分重要的意義。本文通過(guò)開(kāi)展大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),利用信號(hào)分析與處理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、建模計(jì)算等方法,對(duì)近區(qū)的振動(dòng)特征進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究,取得的主要成果如下:(1)對(duì)近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)振動(dòng)強(qiáng)度的特征進(jìn)行了比較。本試驗(yàn)場(chǎng)地條件下,當(dāng)比例距離小于5時(shí),水平徑向振速最大;大于5時(shí),垂向振速最大。從衰減規(guī)律來(lái)看,近區(qū)的K及α值均大于遠(yuǎn)區(qū)。擬合優(yōu)度上,近區(qū)的殘差平方和大于遠(yuǎn)區(qū),而相關(guān)系數(shù)則小于遠(yuǎn)區(qū),三分量中,垂向分量的相關(guān)系數(shù)最大。從隨機(jī)變量的角度來(lái)看,同一測(cè)點(diǎn)處,近區(qū)振速的變異系數(shù)大于遠(yuǎn)區(qū)。(2)對(duì)近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)能量分布特征進(jìn)行了比較。當(dāng)最大段藥量或爆心距增加時(shí),近區(qū)及遠(yuǎn)區(qū)的能量逐漸向低頻帶流動(dòng),近區(qū)的移動(dòng)速度更快;同時(shí)近區(qū)及遠(yuǎn)區(qū)能量分布的頻帶寬度也趨于集中,近區(qū)的頻帶寬度大于遠(yuǎn)區(qū)。(3)總結(jié)了近區(qū)爆破信號(hào)趨勢(shì)項(xiàng)產(chǎn)生的原因主要為大振幅脈沖輸入下的非線性失真及低頻干擾疊加。利用EEMD、小波分解等信號(hào)分析手段,提出了以各IMF分量頻帶分布為指標(biāo)、人工判別的趨勢(shì)項(xiàng)消除方法,以及基于自相關(guān)分析識(shí)別噪聲特征的小波閾值去噪方法。實(shí)例證明該方法切實(shí)有效,可實(shí)現(xiàn)爆破信號(hào)的批量化預(yù)處理。(4)對(duì)近區(qū)實(shí)測(cè)的54組單孔波形進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到本試驗(yàn)場(chǎng)地條件下,單孔震波垂向振速及主頻的衰減規(guī)律。通過(guò)改變微差時(shí)間,對(duì)5組代表不同距離場(chǎng)地特征的單孔波形進(jìn)行雙段疊加,結(jié)果表明:疊加波形的降振率隨微差時(shí)間連續(xù)變化,主頻則表現(xiàn)出一定的階躍特性。隨著距離的增加,疊加波形達(dá)到最大降振率和最低主頻所對(duì)應(yīng)的微差時(shí)間逐漸增大,降震率降低,主頻隨微差時(shí)間的變化逐漸減弱。(5)基于傳播介質(zhì)均一、連續(xù)的假設(shè),在爆區(qū)后方構(gòu)建一個(gè)5排×17列的測(cè)點(diǎn)方陣模型來(lái)模擬單排炮孔在不同爆破條件下振動(dòng)“場(chǎng)”的變化情況,通過(guò)計(jì)算,得到炮孔數(shù)目、炮孔距離及炮孔裝藥量對(duì)近區(qū)振速分布的影響:1)隨炮孔數(shù)目的增加,同一位置測(cè)點(diǎn)的振速增大,但增幅隨炮孔數(shù)目的增加而降低,這種趨勢(shì)由爆區(qū)中心向兩邊逐漸遞減。平行炮孔連線方向上,振速自中心測(cè)線向兩邊遞減的速度隨炮孔數(shù)目的增加而增大。振速等值線的形狀由近似圓形逐漸向炮孔包絡(luò)線過(guò)渡,爆區(qū)中心處的等值線與炮孔連線近似平行,表明一定范圍內(nèi)地震波能量流動(dòng)的方向逐漸統(tǒng)一。2)隨炮孔距離的增加,平行炮孔連線方向上,靠近中心的測(cè)點(diǎn)振速降低,靠近邊緣的測(cè)點(diǎn)振速增加,二者分界點(diǎn)與實(shí)際炮孔數(shù)目及炮孔距離有關(guān)。振速自中心測(cè)線向兩邊遞減的速度逐漸減小。由于炮孔連線上能量密度降低,振速等值線分布更加粗糙,擴(kuò)散程度增加。3)隨炮孔裝藥量的增加,平行炮孔連線方向上,振速自中心測(cè)線向兩邊遞減的速度逐漸增大,振速等值線形狀無(wú)明顯變化。4)隨地震波傳播距離的增加,上述爆破條件對(duì)振速分布的影響逐漸減小,說(shuō)明群孔效應(yīng)對(duì)近區(qū)振動(dòng)強(qiáng)度分布的影響大于遠(yuǎn)區(qū)。(6)以近區(qū)某次單孔試驗(yàn)為例,分析了雷管延期誤差、各震波頻率差異及波速計(jì)算誤差等因素對(duì)深孔臺(tái)階爆破振速預(yù)測(cè)的影響。通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)得出,95%置信區(qū)間下,兩發(fā)MS10非電導(dǎo)爆管雷管的最大延期時(shí)間可達(dá)40.46ms。雷管延期誤差是影響預(yù)測(cè)效果的主要因素。(7)提出一種基于波形識(shí)別的雷管延期時(shí)間確定方法,應(yīng)用于本例中,計(jì)算得到最優(yōu)置信度下各炮孔實(shí)際延期時(shí)間為:-15.84ms、4.04ms、15.82ms、9.43ms、15.84ms、6.97ms和2.74ms。在排除雷管延期誤差等因素的影響后,各測(cè)點(diǎn)振速預(yù)測(cè)偏差由之前的83.49%~140.66%,變?yōu)?~39.13%;主頻預(yù)測(cè)偏差由1.68%~31.96%,變?yōu)?.54%~17.79%,預(yù)測(cè)效果提升顯著。在此基礎(chǔ)上,嘗試將振動(dòng)預(yù)測(cè)推廣到一定范圍內(nèi)的未知測(cè)點(diǎn),從預(yù)測(cè)效果來(lái)看,振速預(yù)測(cè)基本滿足現(xiàn)場(chǎng)要求,主頻預(yù)測(cè)仍有待提高。
[Abstract]:With the development of mining , water conservancy , electricity , highway , railway engineering and other industries , deep hole bench blasting has become the most effective way of blasting in rock and soil blasting because of its good technical and economic effects . The results show that the frequency band width of the near zone is larger than that of the far zone . The results show that the frequency band width of the near zone is larger than the far zone . ( 5 ) On the basis of the uniform and continuous assumption of propagation medium , a 5 - row 脳 17 array model is built to simulate the change of the vibration velocity distribution in the near zone . ( 7 ) A method for determining the delay time of detonator based on waveform identification is proposed . The actual extension time of each blast hole is : - 15.84ms , 4.04ms , 15.82ms , 9.43ms , 15.84ms , 6.97ms and 2.74ms .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU751.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1441385