爆破地震波主频率的试验研究
近年来，随着科技的发展，用爆破的方式激发地震波的应用得到越来越多的关注。为了深入了解爆破激发的地震波的特征，本文针对爆破激发的地震波的特征中的主频的探讨和研究，通过实验数据和分析，尽可能系统地揭示出来爆破地震波的主频率，让科技界了解到更多这方面的知识，便于进一步发展。
首先，本文首先介绍了爆破激发的地震波的特征。爆破激发的地震波的特征，主要表现为它的波形和频谱特性以及其他的一些特性。其中，波形特性又体现为波形参数，振幅、周期都是其中的重要表现。而频谱特性主要表现为波形中的一些特征频率，如低频、中频、高频等，以及频谱的峰值频率等，这也是研究爆破激发的地震波的特征中最重要的一部分。
接着，本文对爆破激发的地震波主频率进行了实验。实验采用了爆破试验爆管、压力传感器及地震仪来进行实验，在一定的参数下，捕获爆管爆炸激发的地震波的数据，并经过一定的分析，研究爆破激发的地震波的主频率。
最后，根据实验结果，本文作者对爆破激发的地震波的主频率作出了讨论，其中主要是振幅和频率之间的关系，也就是振幅随着频率的增大而增大，但在某一个频率上又存在抑制现象，也就是振幅在某一个频率上得到抑制。此外，还分析了频率随着爆破品质的变化所带来的变化，以及爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数之间的关系。
综上所述，本文作者就爆破激发的地震波的主频率特征进行了实
验及分析，系统地研究了振幅的变化规律、频率的变化规律与抑制现象、爆破品质对频率的影响以及爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数之间的关系，尽可能地揭示出爆破地震波的主频率，使科技界了解到更多关于这方面的知识，促进这方面的研究与发展。
本文的结论是，爆破激发的地震波的主频率的变化取决于爆破参数以及爆破品质，振幅随着频率的增大而增大，但在某一个频率上又存在抑制现象，爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数有着一定的关系。研究发现了爆破激发的地震波的主频率，为我们更深入地理解地震波提供了参考，有助于我们进一步发展爆破激发的地震波的研究。
爆破地震波及防护探析 1、引言 爆破地震波是爆炸能量引起爆区周围介质点相继沿其平衡位置发生振动而形成的地震波。尽管爆破地震波波压低、速度慢，其传播能量仅为爆炸总能量的很少部分，但由其所致周围建（构）筑物的毁伤效果却不容忽视，特别是其低频部分能量引起建（构）筑物所产生的共振，对建（构）筑物能产生致命的毁伤。目前对于爆破地震波的研究主要是在防护方面，目的是为了减小在工程实践中爆破地震的危害。炸药爆炸释放出来的能量以两种形式表现出来，一种是冲击波，另一种是爆炸气体。随着传播距离的增大，冲击波衰减为应力波和地震波，地震波引气的（近地表）地面振动称为地震动。当这种震动达到一定强度是，就会对爆区周围的建筑物造成一定的破坏。因此，很多爆破工作者正在进行不断地试验和研究，寻求有效地控制爆破震动的方法。 2 爆破地震波特性研究 2.1 爆破地震波的形成及分类 当炸药在岩体中爆炸时，一部分能量使炸药周围的介质引起扰动，并以波的形式向外传播。在爆破近区、中区传播的依次是冲击波、应力波，地震波由应力波在传播远区到达界面产生反射和折射叠加而形成，它包括在介质内部传播的体波和沿分层岩石层面传播的面波。体波具有周期短、振幅小、衰减快的特点；面波特点是周期长、振幅大、传播速度慢、衰减慢和携带的能量大。体积波特别是其中的P波能使岩石产生压缩和拉伸变形，它是爆破时造成岩石破裂的主要原因，其在爆破近区起主要作用；表面波特别是其中的R波，由于它的频率低、衰减慢、携带较多的能量，是造成地震破坏的主要原因，其在爆破远区起主要作用。 2.2 爆破地震波的传播特性及影响因素 由于爆源的复杂性，传播介质的物理力学特性和地形地貌的多变性，使得爆破地震波具有随时间作复杂变化的随机不可重复的特性。不同条件下的爆破所产生的震动波形是明显区别的，不但在震动幅值上变化复杂，而且波的频率和持续时间也与震源特性、爆心距、爆破规模和介质的不同显出明显的差异性。文献[2]指出爆破地震波富含各种频率成份，具有瞬态性、随机性和危害性的特征。在传
爆破振动信号分析技术研究 由于爆破振动信号具有短时非平稳的特点，传统的傅里叶变换不能满足爆破振动信号的研究，现已出现了很多信号分析方法。本文结合现代爆破振动信号分析常用的傅里叶变换、短时傅里叶变换、小波变换、小波包变换、HHT变换的原理分析了各种方法的优缺点，并简述爆破振动分析技术的研究现状。 标签：爆破振动信号；傅里叶变换；技术 1 引言 现代爆破技术越来越广泛地应用于矿山、水利、交通、隧道开挖等工程。在完成岩石爆破破碎的同时，必会伴生爆破飞石、地震波、噪音、粉尘等爆破公害。爆破地震波对周围建筑物的影响即爆破地震效应产生的破坏作用可谓爆破公害之首，爆破振动危害控制一直是国内外爆破安全技术的重要研究课题。爆破振动信号的分析技术又是研究爆破振动控制的基础和前提。对实测的爆破地震波采用各种数字信号处理技术进行分析和处理，提取信号的时频特征，一直是爆破振动信号分析的主要研究方向之一。 爆破地震波作为一种由爆炸应力波转换而来的、在岩土介质中传播的能量逐渐衰减的扰动，所产生的振动信号具有短时、突变快等特点，是一种典型的非平稳随即信号[1]。基于平稳信号理论的傅里叶变换在爆破振动信号分析中存在极大的局限性，目前已出现了很多信号分析方法。本文将简单介绍现代爆破振动信号分析中常用的傅里叶变换、短时傅里叶变换、小波变换、小波包变换以及HHT 变换在爆破振动信号处理中的应用，并从时频局部化和分辨率等方面较为详细地阐述各种方法的优缺点。 2 傅里叶变换（FT） FT具有良好的频域分辨率，基函数易于分解，且计算方便，同时由于库利和图基开创了快速算法，使其在爆破振动信号分析中的得到了广泛地应用。宋熙太[2]通过FT对大型洞室爆破实验进行分析，指出爆破远区爆破振动波的各种成分可在时空上彼此分离；并认为远区波谱地震波的传播是一线性过程。E D Siskind论述了频谱成分和响应谱在采矿爆破振动中的应用。张奇等通过FT指出爆破地震波频谱特性与测点距离、传播路径、装药量等有一定的相关性。 但FT有以下不足：FT中的傅里叶系数都是常数，不随时间变化，因而只能处理频谱成分不变的平稳信号，不能适用于非平稳信号；它是全时间域上的加权平均，反映的是整个信号全部时间下的整体频域特征，不能提供任何局部时间段上的频率信息，即存在时频域的局部化的局限性。 基于以上不足，可以对FT进行改进：（1）将变换系数视为随时间变化的，级数求和由一重变为两重；（2）使用能反映局部信号的变换。这就是以后的短时
隧道爆破对地表建筑物的危害及防治 1.1 爆破地震波产生阶段影响因素分析 1.1.1 炸药的影响炸药的影响包括炸药种类的影响和炸药量的影响。目前业界的大部分专家学者认为炸药种类不同对爆破地震波影响也不同。实验表明：作为炸药重要性能参数之一的爆轰压力对爆破震动大小和频率有影响，炸药的爆轰压力上升时间越短，爆破震动越大，爆破震动波的频率也越高。从炸药的波阻抗方面讲，如果炸药的波阻抗与岩石、土的波阻抗相近的情况下，爆破损失的能量少，炸药的能量传递的效果良好，爆破的震动效果就降低；反之爆破损失能量大，而损失的能量会增强爆破的震动。 1.1.2 段数的影响段数的影响主要体现在降震效果和延长爆破地震波作用时间。研究表明分段装药比不分段装药的降震效果好30%-50%。随 着炸药的段数增加，地震波的主震相会相应的降低，但是地震波的作用时间会增长，所以段数也不是越多越好。合理的装药段数，既能减少爆破作用时间又能降低爆破地震波的主震相，因此可以有效的降低震动效应。 1.1.3 装药结构形式的影响 这里主要分析耦合装药和不耦合装药的装药结构形式。试验表明：在一定岩石和炸药条件下，采用不耦合装药（或空气柱间隔装
药），可以增加用于破碎或抛掷岩石的爆破能量，提高炸药能量的有效利用率，降低药量使用。与亲合装药相比它降低质点振动速度峰值，降低了爆破震动的效果。 1.1.4 起爆方案的影响岩土爆破作业中有很多爆破方式（定向爆破、预裂、光面爆破、微差爆破、控制爆破等），不同的爆破方式对爆破地震波的产生有不同影响。通过研究发现当起爆方向线与保护目标垂直时，振动速度峰值最大，药包组成直线布置会加强垂直方向的地震波。对于毫秒级的微差爆破来说，延迟不同的时间间隔引起的爆破振动强度也不同。 1.2 爆破地震波传播过程中的影响因素分析 1.2.1 大地系统的地质条件 大地系统的地质条件主要考虑的是爆破周围的地形、地表覆盖层厚度、断层等。同时研究表明，场地地表覆盖土对地震波的作用时间也有影响。相关研究表明：地形地质条件对爆破地震波传播的方向性和质点振动速度峰值有影响。岩体介质中的断层和不连续体对爆破地震波的传播起阻碍和衰减作用，所以在爆破控制有时会采取挖沟的措施来起到减震的目的。 1.2.2 距离因素 在这里距离因素主要指水平距离和竖直高差。在水平距离方面，研究资料表明：随着距离的增加，爆破地震波由于介质的阻尼作
爆破地震波传播过程的振动频率衰减规律研究 摘要：爆破振动频率的研究是爆破振动危害控制技术发展的重要基础。基于引 入介质阻尼项建立的黏性岩体爆破振动频谱表达式，数值模拟分析球状药包、柱 状药包爆破振动主频和平均频率的衰减机制和规律。结果表明：无论是球状药包 还是柱状药包，由于爆破地震波频谱曲线的多峰结构和高低频衰减速度的差异， 其爆破振动主频随爆心距的增大并非严格的衰减，在衰减过程中出现局部突变或 者波动，而爆破振动平均频率则随爆心距规则地衰减。 关键词：数值模拟；爆破振动；振动主频；平均频率；频谱曲线；衰减规律 一、爆破振动主频的衰减 1.球状药包 基于弹性介质中球形空腔激发的弹性波理论解，引入介质阻尼项，获得了黏 性岩体中爆破振动速度谱表达式Fn（ω） 其中， 式中：λ，μ为拉梅系数；CP为纵波速度；Qr为岩石的地质品质因子；re为 弹性空腔半径；Sσ（jω）为弹性空腔内的荷载谱；ω为角频率；r为爆心距。在 弹性空腔作用三角形爆破荷载，其爆破荷载谱为 式中：σmax为爆破荷载的峰值；τ为荷载作用持续时间；ae=τ1/τ；be=τ2/τ；τ1，τ2分别为荷载上升时间及荷载从峰值下降为零的时间。 本节利用振动速度谱Fn（ω）通过数值计算分析球状药包主频fd随爆心距r 的衰减规律。采用的计算参数为：σmax=50MPa，Cp=5000m/s，ρ=2700kg/m3， re=2.0m，ae=0.25，be=0.75，τ=10ms，泊松比ν=0.25。岩体在考虑阻尼条件 （Qr=12）下得到黏性岩体的fd随爆心距r的变化曲线如图1所示。 图1球状药包fd-r曲线 结合式（1）可知，黏性岩体（Qr=12）有高频滤波特性，fd不仅随r的增大 而衰减，且在r=72m处发生了突变。为揭示球状药包爆破振动主频的突变机制， 本节对不同爆心距爆破振动频谱曲线分布及其演化规律分析，随r增大，高频衰 减快，低频衰减慢，频谱曲线由以主频为对称轴的三峰结构变成主频位于低频带 的单峰结构。随爆心距的增大，在频谱曲线结构变化过程中，位于中部频带的主 频对应的速度幅值逐渐降低，位于低频带的第二主频对应的速度幅值逐渐增大。 在爆心距72m处主频对应的速度幅值和位于低频带的第二主频对应的速度幅值相同，此时fd发生了突变，主频由中部频带跃至低频带，导致fd与r的关系曲线 不连续。采用主频突变的爆心距为断点的分段函数对fd随r的衰减进行函数拟合，能准确地反映主频的衰减规律，在特定爆心距范围内主频平稳衰减。 爆破振动主频fd随爆心距r的衰减规律随r增大，fd整体呈下降趋势，在爆 心距50m范围内fd随r下降速度较快，而在50m范围外fd下降缓慢。fd随r的 衰减曲线形状和走势均与理论分析结果相似，因此得以验证球状药包的理论分析 结论的正确性。 2.柱状药包 柱状药包激发的爆轰波传播过程中存在非线性波动问题，无法获得其诱发爆 破地震波的频域理论解，因此本文基于LS-DYNA动力有限元软件模拟其爆破振动 频率的衰减规律。针对单孔爆破，岩体为半径130m、高20m的1/4柱体，其中
爆破地震波主频率的试验研究 近年来，随着科技的发展，用爆破的方式激发地震波的应用得到越来越多的关注。为了深入了解爆破激发的地震波的特征，本文针对爆破激发的地震波的特征中的主频的探讨和研究，通过实验数据和分析，尽可能系统地揭示出来爆破地震波的主频率，让科技界了解到更多这方面的知识，便于进一步发展。 首先，本文首先介绍了爆破激发的地震波的特征。爆破激发的地震波的特征，主要表现为它的波形和频谱特性以及其他的一些特性。其中，波形特性又体现为波形参数，振幅、周期都是其中的重要表现。而频谱特性主要表现为波形中的一些特征频率，如低频、中频、高频等，以及频谱的峰值频率等，这也是研究爆破激发的地震波的特征中最重要的一部分。 接着，本文对爆破激发的地震波主频率进行了实验。实验采用了爆破试验爆管、压力传感器及地震仪来进行实验，在一定的参数下，捕获爆管爆炸激发的地震波的数据，并经过一定的分析，研究爆破激发的地震波的主频率。 最后，根据实验结果，本文作者对爆破激发的地震波的主频率作出了讨论，其中主要是振幅和频率之间的关系，也就是振幅随着频率的增大而增大，但在某一个频率上又存在抑制现象，也就是振幅在某一个频率上得到抑制。此外，还分析了频率随着爆破品质的变化所带来的变化，以及爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数之间的关系。 综上所述，本文作者就爆破激发的地震波的主频率特征进行了实
验及分析，系统地研究了振幅的变化规律、频率的变化规律与抑制现象、爆破品质对频率的影响以及爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数之间的关系，尽可能地揭示出爆破地震波的主频率，使科技界了解到更多关于这方面的知识，促进这方面的研究与发展。 本文的结论是，爆破激发的地震波的主频率的变化取决于爆破参数以及爆破品质，振幅随着频率的增大而增大，但在某一个频率上又存在抑制现象，爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数有着一定的关系。研究发现了爆破激发的地震波的主频率，为我们更深入地理解地震波提供了参考，有助于我们进一步发展爆破激发的地震波的研究。
爆破地震波主频率的试验研究 近年来，由于工程爆破范围及规模的扩大，对爆破产生的地震波的影响日趋重要。因此，对地震波的主频率的研究受到了越来越多的关注，尤其是众多的实验研究。本文的目的在于，通过对实验室中3种不同类型爆破（顶板爆破、坡度爆破和爆破放炮）的地震波的实验研究，以获取相应的主频率，来对这类爆破的影响进行研究，为实际应用提供可靠的技术支持。 本实验室采用了三种不同类型的爆破，分别是顶板爆破、坡度爆破以及爆破放炮。每种爆破均以淬火钢为实验介质，利用计算机控制爆破，以高效率地获取相应结果。此外，爆破不仅可以获取地震波主频率，还可以获得相应的波形特征和振动参数，进一步揭示地震波的特征和行为。 本实验中，通过爆破放炮的实验，发现了地震波的主频率范围为0.1~3Hz，且存在较大的谐波频率，其所占比例较大，表明爆破效果良好；爆破参数对地震波的影响较大，其中爆破能量对地震波的主频率影响较大；爆破效果不仅受爆破能量影响，而且受静息应力和爆破贮存应力影响较大。 同时，坡度爆破实验发现，随着坡度的增加，地震波的主频率减小，并伴有谐波的出现，且谐波的能量比例明显增加，表明坡度对爆破效果有重要影响；同时，随着爆破能量增加，主频率伴随增加，谐波明显减少，表明爆破能量对坡度爆破效果也有较大的影响。 最后，顶板爆破实验发现，顶板爆破产生的主频率较低，且存在
较大的谐波干扰，表明爆破效果一般；爆破参数对地震波的影响较大，其中爆破能量对地震波的主频率影响最大，随爆破能量的增加，顶板爆破的主频率明显增大，表明爆破能量对顶板爆破效果也有较大的影响。同时，顶板爆破的振动参数一般较低，其原因在于顶板爆破的爆破能量较低，爆破效果不够显著。 综上所述，本研究基于三种不同类型的爆破（顶板爆破、坡度爆破和爆破放炮），通过实验研究获取不同爆破参数下地震波主频率以及对应的波形特征以及振动参数，从而获取了不同爆破方式及爆破参数对地震波的影响结果，为实际工程应用提供可靠的技术支持。同时，本文也对今后的研究方向提出了展望。 本研究成果对于工程实施爆破提供了全面的参考和指导，对于防止爆破地震波对环境以及建筑结构的影响，也具有重要的意义。研究作者也希望，研究成果能为爆破地震波的实验研究及其实际应用提供参考和指导，为实现爆破安全和有效性做出更多贡献。 结论 本文对爆破地震波的主频率进行了实验研究，实验结果表明：1）不同类型的爆破具有不同的地震波主频率特征；2）不同的爆破参数均会对地震波的主频率产生重要影响；3）爆破能量对爆破效果有着至关重要的作用。本文的研究结果，为实际爆破操作提供了参考和指导，为实现爆破安全和精确性做出重要贡献。
爆破地震 地震学用震级和烈度来衡量地震的大小。 （1）震级 震级也称地震强度，用以说明某次地震本身的大小。它是直接根据地震释放出来的能量大小确定的。用一种特定类型的、放大率为2800倍的地震仪，在距震中100km处，记录图上量得最大振幅值（以1/1000mm计）的普通对数值，称为震级。例如，最大振幅为0.001mm时，震级为“0”级；最大振幅值为1mm时，震级为“3”级；最大振幅值为1m时，震级为“6”级。 地震震级的能量可用爆炸能量来说明。在坚硬岩石（如花岗岩）中，用2～3×106kg炸药爆炸，相当于一个4级地震。一个8级地震的功率大约相当于100万人口城市的发电厂在20～30年内所发出电力的总和。由此可见，虽然地震仅仅发生于瞬时的变化，但地震释放出来的能量却是巨大的。 （2）烈度 烈度是指某一地震在具体地点引起振动的强度标准，它标志着地震对当地的实际影响，作为工程建筑抗震设计的依据。烈度不是根据地震仪器测定的。判断烈度大小是根据人们的感觉、家具及物品振动情况、房屋及建筑物受破坏的情况，以及地面出现的崩陷、地裂等现象综合考虑后确定的。因此，地震烈度只能是一种定性的相对数量概念，且有一定的空间分布关系。 必须指出：地震震级与地震烈度是两个不同的概念，不可混淆。如把地震比作装药爆炸，那么，装药量就相当于地震震级，而装药在爆炸时的破坏作用则是地震烈度。一个地震只有一个震级，但在不同地区可以有不同的烈度，因为在一个地震区域内，不同部位的破坏程度是不同的。在地底下发生地震的地方，叫震源。地面上与震源相对处，叫震中。显然，震中区的烈度（叫震中烈度）就比其他地方的大。所以震中烈度就是最大烈度，用以表示该次地震的破坏程度。 天然地震烈度表
爆破作用下埋地管线安全允许振速研究 地铁区间隧道、基坑及桩孔等工程中,爆破仍是主要开挖方法之一。爆破施工过程中瞬间产生的地震波必然会扰动周围的土体,进而可能会对其中的管线产生影响,严重时甚至会导致管线破坏。但是包括《爆破安全规程》(2014)在内的相关规范均缺少埋地管线安全允许振速标准,因此,研究爆破荷载作用下埋地管线的动态响应以及地表临界振速具有重要的意义。本文通过进行现场爆破试验和数值仿真软件的方法,采集到了丰富的实测数据,研究了地震波的传播及衰减规律。 从管线的埋深、水平净距、管线材质以及直径的角度考虑,建立了管、土和隧道的三维数值模型,分析了不同工况下的管线、管周土体及地表峰值振速的变化特征。得到了以下研究成果:1.单孔爆破现场试验数据结果表明,地震波以竖向振动为主。随爆心距增加,各向质点振速均呈现减小的趋势。振动频率分布在100Hz～200Hz之间,且不随爆心距的变化而变化。 对现场试验数据进行回归分析,得到了地表质点振速预测公式。2.借助ANSYS/LS-DYNA数值软件建立了单孔爆破的数值模型,对数值模型地表质点振速分析可得,数值计算的结果比现场试验数据的结果大20%,证明了用数值模拟方法的可靠性。3.埋地管线动态应力响应的现场试验的应变花数据表明,爆破荷载下迎爆面应力>背爆面应力>管顶应力>管底应力;主应力方向与水平方向基本成90°夹角,表明爆破动荷载下管线的破坏主要受轴向应力影响。4.管线的监测质点的振速响应结果表明,迎爆面质点振速>背爆面质点振速>靠近爆源的左侧质点振速>远离爆源的右侧质点振速。 管线埋深越大,管线质点振速越大;管线与爆源的水平净距越小,管线质点的振速越大;传播介质中结构面间裂隙越多,管线振速越小;管线的振动强弱与管线材质有一定关系,钢管材的振速<铸铁管<PVC管<混凝土管;管线直径较小的范围内增加直径会使得振速增大,当直径超过此范围时,振速增加却不是十分明显。5.在考虑管线静态应力和动态应力的基础上,计算得到了不同材质管线的极限应力。钢管、铸铁管、PVC管线和混凝土管所能承受的最大单段药量依次为75kg、65kg、35kg和25kg。钢管、铸铁管、PVC管线和混凝土管的地表临界振速依次为 23cm/s、19cm/s、15cm/s 以及 14cm/s。
爆破地震累积效应理论和应用初步研究 本文首先从爆破地震波的传播规律与作用机理、爆破地震的预测与预报和爆破震动安全判据与爆破震动控制三个方面论述了爆破震动效应的研究现状，接着阐述了爆破震动累积效应研究的前期前提性研究工作，分析了爆破震动效应研究的不足和对将来研究工作的展望，指出在不断深入探讨与完善爆破地震安全判据的同时，也意味着从不同角度来探讨和研究爆破地震效应理论的必要性。从而提出主要针对地下工程开挖推进式重复爆破作业和矿山开采生产循环爆破作业进行爆破震动累积效应研究的创造性概念。在全面分析爆破地震波的特征和岩体动态力学性质的基础上，阐述了爆破地震波的传播、能量、频幅与危害特征，指出爆破地震波具有非重复性与不可预见性、频谱的丰富性与集中性、危害的隐藏性与不可估量性以及传播特性方面的可变性与多样性。同时指出在爆破地震波动载荷作用下，岩石与岩体均会产生损伤累积。 从地面与地下建(构)筑物所受的影响和地层本身的影响两方面全面阐述分析了爆破震动累积效应现象，理论和试验分析论证了爆破震动累积效应的存在，研究指出围岩介质体的爆破震动累积效应主要体现地两个方面：围岩介质性质的劣化，即破坏性效应，和介质性质的强化，即局部介质强度指标的强化调整。在断裂力学与损伤力学理论框架下，论述了爆破震动累积作用机理，其基本框架是，介质中原有的不连续结构面(体)系列缺陷在爆破地震波的动载荷作用下，因微裂纹的发生与扩展形成宏观裂纹，宏观裂纹的贯通，则造成介质的开裂，以及岩体介质中不连续结构面(体)的扩展，和其它缺陷的再产生、扩展等。因此节理裂隙等岩体中不连续面(体)的动载荷累积效应尤其显著。同时提出爆破震动累积作用机理包括单一震动波的作用机理和多个爆破震动波作用机理。 单波机理是指单一的爆破地震波的累积作用机理，即前一时刻爆破地震波对介质体的作用通过改变介质的物理、力学性质和状态参与后续爆破地震波对介质体的作用。多波机理指多个相互独立的爆破地震波对介质材料和结构体累积作用机理，机理框架是按照记忆效应原理，介质材料的破坏效应遵循小范围屈服原理，介质材料的记忆状态不管是在微观还是宏观上均遵循阶跃效应的机制，状态与状态间的动态累积，或发生阶跃变化，或保持在原来状态不变。阐述了爆破震动累积效应的两种方式：阶跃效应与记忆效应。探讨性分析了不协调破坏(能量
混凝土爆破振动特性数值模拟研究 混凝土是建筑、道路等基础设施工程中最重要的建筑材料之一。在建筑过程中，极有可能需要对混凝土进行爆破，以便满足工程需求。然而，混凝土爆破会产生特定的振动，并且这种振动会对周围环境产生影响，所以混凝土爆破振动特性数值模拟研究的问题变得非常重要。 混凝土爆破振动特性数值模拟是通过数学模型来预测爆破振动特性的变化，基 于声学波在岩石和土壤中的传播和反射规律，采用数值方法和计算机技术对混凝土爆破过程中的振动进行模拟。这种模拟通常包括计算和预测混凝土爆破后振动的频率、振幅、持续时间、波形等参数。 混凝土爆破振动特性数值模拟方法 混凝土爆破振动特性数值模拟的方法通常是建立一个数学模型，将岩土地质参数、混凝土特性、爆炸药量等进入模型进行计算，然后得出详细的混凝土爆破振动特性相关参数。 数值模拟通常采用有限差分法、有限元法、边界元法等数值方法进行。有限差 分法主要是将时间和空间离散化，依据时间导数和空间导数的定义进行求解。有限元法是将域分成网格，然后以每个网格的形状、物理性质和连接方式为基础，建立微分方程和边界条件，利用变分原理和数值拟合方法求解方程，以得到模拟结果。边界元法则是利用边界方程对边界和内部进行分解，最终得出模拟结果。 模拟过程中，要考虑混凝土的物理特性和爆炸药性质等因素，这些因素都会影 响模拟结果。因此，混凝土爆破振动特性数值模拟研究需要建立合适的模型，同时准确掌握混凝土结构物特征，实现模型技术可靠性和实效性的协调，以获得较为准确的模拟结果。 前景与应用
混凝土爆破振动特性数值模拟研究，可以更好地了解和预测混凝土爆破过程中 的振动特征。它的研究成果能够呈现出爆破振动产生的震动及其对周围环境的影响。研究者可以了解混凝土振动特性，从而更好地指导工程建设的实际操作过程。所以该方法有着重要的应用前景。 混凝土爆破振动特性数值模拟研究的应用之一是在城市建设中。在城市建设过 程中，需要将建筑物尽可能地建在适合的地质层上，以避免建筑物发生损坏。然而，在一些城市中，地质层可能存在变化，以至于作为建筑基础的混凝土需要被爆破。在这种情况下，混凝土爆破振动特性数值模拟能帮助建筑师和工程师进行正确的规划和决策，以减小在爆破过程中可能对周围居民或商业建筑楼产生的影响。 混凝土爆破振动特性数值模拟还可以用于地震灾害研究。在地震过程中，岩土 层和混凝土的物理特性变化可能导致地震波发生不同的反射、折射和散射，导致地表震动产生不同的幅度和频率特征。基于混凝土爆破振动特性数值模拟技术，可以更好地了解地震的物理特性和反应机制，以提高我们对大型自然灾害的应对和预测能力。 在一些已经存在的建筑物、桥梁和道路的维护和保护过程中，也可以应用混凝 土爆破振动特性数值模拟技术。例如，通过预模拟振动，可以更好地了解混凝土结构物在爆炸情况下的动态响应特征，从而更好地进行保护措施。通过模拟振动，可以更好地了解混凝土结构物在爆炸情况下的动态响应特征，从而更加细致的进行结构的维护和加固，避免在实际工程中出现问题。 结语 混凝土爆破振动特性数值模拟研究是一项非常重要的技术，可以更好地了解混 凝土爆破过程中的振动特性，为行业和当地社区提供更安全的建设方案。在未来，我们可以期待该技术能够更广泛地应用于更多的建筑工程和基础设施建设领域，并为人们的生活带来更多的便利和保障。
《浅谈爆破振动效应监测试验重要性》 方案。2）现场布置测点，获得现场数据。3）对爆破振动监测结果进行数据处理，获得振动的最大振幅、质点振动速度、主振频率等爆破参数。4）根据测试数据，结合有关规定，分析 施工爆破振动的影响情况。 1 爆破振动效应现场监测试验实例 1.1 爆区环境、地质概况 某隧洞过长冲河浅埋段线路调整段长约为943.702m，隧洞坡降为1/2151，隧洞开挖断面尺 寸为5.4m×5.8m。隧洞轴线仅穿越一户的围墙，隧洞轴线60m 宽度范围内有5 户居民，线 路在桩号GB0+492.396～+641.208m 段暂定段为该段隧洞施工的风险控制段。由于该隧洞 地质条件复杂，可供施工面积小，存在巨大的施工风险。 1.2 测点布置 ①按照爆破设计单位设计要求（施工单位爆破设计）和国家安全爆破规程的要求，本次测试区域暂定为以隧洞掌子面为爆心半径50 m内的地表圆形区域。涵盖受震动影响的民居和其他建筑物。每个测点均为三向（垂向，水平径向，水平切向）。现场实施过程中可根据需要扩大监测半径以及监测区域和选择监测对象。 ②通过现场条件和爆破振动监测的要求，每一个测点上放置一台TC-4850爆破测振仪和一只 三轴向速度传感器（TT-3A系列三轴向电磁式振动传感器和ZCC-202型速度传感器）。传感器托盘采用石膏粉固定于预先筑好的平台上（土壤则将仪器埋入土层）。三向测点上使用的水平传感器方向与垂直向垂直。为了得到准确的数据和保护设备的安全，每个测点上的设备全部使用保护罩盖住。 ③振动速度测量系统由传感器、记录仪和笔记本电脑组成。首先选用适宜的记录仪记录振动信号，然后用传感器将信号转换成数字量存储起来，最后用计算机将转换后的信息进行波形显示、数据分析、结果输出。 1.3 爆破振动效应检测结果及分析 1.3.1 测试现场概况
隧道开挖形成的空洞效应对爆破振动波传播特征的影响规律 研究 摘要:随着我国经济的飞速发展，对于道路交通的需求也越来越大，交通基础设 施建设也得到了极大的发展。然而，在我国北部以及西南山区等地，修建道路最 大的难度是开挖山岭隧道。我国山岭隧道的开挖会导致一般采用钻爆法，钻爆法 虽然成本较低，但是钻爆过程中会产生一系列问题，尤其要注意爆破振动对于地 表建筑的影响，监测不当甚至会造成安全事故。因此，研究隧道开挖形成的空洞 效应对于爆破振动波传播特征的影响规律，具有非常重要的意义。 关键词：隧道开挖；空洞效应；爆破振动波 1 爆破振动波传播特征以及强度监测分析 1.1 爆破振动传播规律 我国目前主要的隧道开挖方式是钻爆法，钻爆法就是通过钻孔，往钻孔中装入炸药，然 后通过炸药爆破开挖岩体的方法。岩体中的炸药爆炸时，会在岩体介质中激发质点沿平衡位 置的往复振动，这种现象称为爆破振动。爆破的冲击压力以波动的形式向四周扩散，称为应 力波，最常见的应力波就是地震波。由于岩体的爆破受自身性质以及周围环境等的影响，存 在诸多的不确定性和复杂性，因此，爆破振动波的传播规律复杂，研究难度大。 根据距离爆破源距离的远近，可以将爆破应力波分为冲击波、应力波和地震波。冲击波 和应力波分别存在于近源区和中源区。应力波传播到远源区遇到界面以后，经过反射和折射 叠加，形成爆破地震波。地震波是由近源的应力波转化而来并且在岩土介质中传播时，能量 逐渐衰减的扰动。爆破振动波由于其爆破源情况复杂，传播介质环境多变，受炸药性能、岩 体性质、钻孔规格、装药结构以及岩体传播介质的岩石物理性质和地形地貌环境等影响，爆 破振动波在传播过程中随机性较强，研究其传播规律，需要对振动波组成、传播方式、以及 传播过程进行分析探究。爆破地震波是一种宽频带波，含有多种频率的成分。由于岩体介质 具有滤波作用，在地震波传播的过程中，高频易被吸收，低频不易被吸收，传播距离远。地 震波中，不同波频对于环境、岩体结构、设备和人员的影响也不同，当地震波频率和设备的 固有频率一致，会产生共振，对岩体和设备造成损害。因此，要监测爆破振动波的频率变化。 地震波按照波面形状，可以分为球面波、柱面波、平面波三种类型，地震波在岩体中传 播时，主要是以球面波和柱面波的方式传播，并且，随着传播距离的不断增大，波面的形状 也随着不断扩展，由于波能是均匀分布在波面上的，随着波面的增大，波能逐渐降低，发生 衰减现象。同时，地震波在岩体等介质中传播时，要克服质点之间的摩擦和粘滞作用，使得 波在传播过程中发生能量的衰减。 1.2 振动强度监测及预测 爆破施工过程中，爆破振动、冲击波、噪声等都会对环境、设备以及人员造成不好的影响，而爆破振动对岩体结构、设备的危害最大，甚至会造成建筑物的开裂、岩体垮塌滑坡及 开挖隧道的坍塌等。因此，对爆破振动波进行监测和预测，具有十分重要的意义。 爆破振动造成危害的主要影响因素是振动的强度、频率以及振动的持续时间，其中，强 度是最为主要的因素。工程上对爆破振动进行现场监测应用最为广泛的是TC-4850爆破振测仪，其工作原理主要有以下几个方面，首先是采集振动信号，如图1所示，当信号传递至三 矢量传感器后，传感器的感应原件受外界的振动扰动会产生感应电流，电流会存储到电容器中，产生感应电动势。其次，要进行振动信号的转换，经过三矢量传感器后，振动信号转化 为电信号，而电容器中又以电动势的形势储存下来，因此，信号振动的强弱就可以用感应电 动势的大小来表示。最后，对数据进行处理分析，爆破测振仪可以通过数据分析处理软件对 采集的振动信号进行分析处理，然后以波形等能够反映振动强弱的物理参数形式将数据输出。 图1 爆破测振仪监测原理 2 空洞效应对爆破振动的影响研究
减震沟对爆破地震波能量特性影响试验研究 丁凯;方向;范磊;李栋;张洋溢 【摘要】A blasting vibration test was monitored by laying S measurement points at both sides nearby a damping ditch. The collected signals were inspected with the method of wavelet packet energy spectrum analysis. The energy variation of blasting seismic wave and the energy distribution at each measurement point were obtained. The results of test and analysis show that the energy of blasting seismic wave is effectively attenuated by the damping ditch, whereas energy magnification appears at a certain distance behind the damping ditch. The damping ditch decreases the frequency bands of the signal whose original energy is distributed in high or intermediate frequency bands, and increases the frequency bands of the signal whose original energy is distributed in low frequency bands.%在减震沟两侧相邻区域内布设五个测点,对爆破震动试验展开监测.采用小波包能量谱分析法对采集的爆破振动信号进行分析,得到地震波经过减震沟的能量变化情况及各个测点的能量分布.试验与分析结果表明,减震沟对爆破地震波能量具有有效的衰减作用,但在沟后一定距离上存在能量放大现象;减震沟对初始能量主要分布在中高频的信号具有降频作用,对初始能量主要分布在低频的信号具有升频作用. 【期刊名称】《振动与冲击》 【年(卷),期】2012(031)013 【总页数】6页(P113-118)
隧道爆破振动控制方法研究 摘要：隧道结构在爆炸振动作用下的结构能量响应非常复杂,不仅受爆炸地 震波本身的特性影响,而且受结构本身固有特性的影响。因此,单因素振动速度被 广泛用作安全标准。但是,随着爆炸工程中大量振动灾难的出现,研究人员开始意 识到使用统一振动速度作为振动安全标准的标准有很大的局限性。在爆炸振动作 用下,结构的破坏主要有两种类型:一是结构内部爆炸地震波的能量大于结构本身 能承受的能量,导致结构的破坏,即首次超过破坏;另一种选择是,在多次爆炸和长 时间爆炸的情况下,结构的损伤将不断累积,当损伤累积到一定程度时,结构的损 伤即累积损伤。在爆炸机械领域,结构的破坏是爆炸本身振动特性和结构本身动 态响应的综合结果。因此,找到两种破坏形式的测量标准,并将两者同时应用于爆 炸振动的安全标准将更加科学和全面。 关键词：隧道爆破；振动控制；方法研究 引言 随着国民经济和城市基础设施建设的快速发展，隧道在加快构建城市快速交 通体系中发挥着越来越重要的作用。隧道钻爆法施工作业产生的爆破振动效应， 对隧道破碎围岩、初支、二次衬砌的安全构成了严重威胁。因此，开展隧道爆破 振动波的传播规律研究，对于确保洞内围岩稳定和支护结构安全具有重要的意义。目前，针对地面的隧道爆破振动特性研究较多，大多采用萨道夫斯基公式对爆破 现场监测数据进行拟合，然后根据拟合公式对爆破振动进行预测和安全控制；还 有部分研究集中在隧道后方地表的“空洞效应”上，即隧道已开挖洞室的上方地 表振动存在放大效应；或者考虑了地形地貌的变化引起的振动的变化，分析验证 凹形地貌对爆破振动波具有衰减效应，凸形地貌对爆破振动波具有放大效应。但 是针对隧道爆破掌子面后方的传播规律还较少，得出了爆破近区后方的爆破振动 预测公式，补充了萨道夫斯基公式对近区预测的不足。联络通道是左右线隧道的 联系隧道，主洞爆破时极易对掌子面后方联络通道围岩和衬砌造成扰动甚至引起 掉块、塌方，联络通道围岩及衬砌的稳定对于确保主洞人员及车辆运输安全具有
爆破振动测试技术探讨 1 爆破振动波时频特性 爆破地震与天然地震主要区别在于时频特征差异。天然地震振动时间较长，一次振动能持续几秒至几十秒，而爆破地震持续时间很短，一次振动只有几十毫秒～几秒，常用的毫秒延期雷管段数为15段以内，15段雷管延时为1秒。更长的延时依靠接力传爆，但爆破震动波持续时间大多数在3秒以内完成，所以时域特性来看爆破地震的单次记录时间不会很长。另外从振动次数上来看，天然地震常伴有多次余震，而爆破震动大多数是一次完成，也有采石场或某些石方开挖爆破工程中，需要多次爆破或长期生产爆破，地震波作用造成的危害会不断累加，产生疲劳破坏。因此对于多次或长期爆破产生震动应作多段爆破记录。 爆破地震波的频域特性上，主振频率较高，一般爆破振动主频在5Hz～300Hz，爆破地震频率受多种因素影响，而建筑物对各频率震波的动力响应关系与振动危害性密切相关。根据国内外众多测试资料分析表明，一方面爆破地震波随着传播距离的增加，其振动主频不断降低；另一方面爆破地震波主频受爆破类型、装药结构、地形地质条件等多种因素影响。为了获得真实的爆破振动信号，在爆破振动检测前应当初步估计爆破地震波的主振频率特征，从而更好地设定记录仪的采样频率、选择合理的传感器响应频率，才能有效地满足爆破振动测试的要求。 2 爆破振动检测设备 目前爆破振动测试所用仪器类型很多，随着计算机技术的发展，数字式记录仪越来越多，有国产的也有进口的，数字式记录仪使用更方便、可靠，但缺乏统一的标准。此外传感实用文档
器的选型和安装尚无统一的规定和要求，振动数据的分析软件各不相同，所以很多爆破振动测试并没有规范，甚至有些测试数据可信度较低。下面对爆破振动测试技术现状作简要介绍。 2.1 振动速度传感器 2.1.1 传感器频率要求 前面已论述过爆破地震波的频域特性，大多数情况下爆破地震频率范围在5Hz～300Hz。选用的振动速度传感器频率响应范围一般宜在3Hz～500Hz，但一般国产振动速度传感器频率范围较窄，大多数传感器低频域高于10Hz，低频域小于10Hz的传感器高频域又只能到80Hz，这类传感器基本不能用于完整的爆破振动测试。通常爆破振动波频域较广，频率成分复杂，所以在传感器配备安装方面一定要注意这问题，否则测得的低频域数据会严重失真。最好在振动台上标定速度传感器后才用于爆破振动测试中。 2.1.2 传感器的安装 传感器的安装有不同意见[1][2]，有人建议用钢钎牢固地嵌入岩体中做传感器支座，也有人认为只需直接将传感器置于地表。根据美国Dowding博士的研究，当振动较小时，传感器的固定方式对测量结果影响很小。一般的地表振动测试中，因振动幅值不大，频率不高，只需将传感器直接置于地表，周围用石膏粘附即可。在地下巷道内墙壁上测试强烈爆破振动时，需用短钢钎嵌入岩体中，将传感器固定在钢钎上，而一般岩石表面应尽可能直接安装传感器。 实用文档
草帽山隧道爆破振动监测与分析 王海龙;赵岩;王永佳;李玉龙;刘畅 【摘要】隧道洞口段往往受到浅埋、偏压等复杂地形地质条件的影响,岩石较破碎,围岩不稳定,其爆破施工是隧道施工的重点、难点.新建京张高铁草帽山隧道进口洞身106 m长范围为浅埋偏压段,围岩级别为Ⅴ级.在进口段进行了17次有效的爆破振动速度现场监测,通过线性拟合得到合理的萨道夫斯基公式中的系数,计算出爆破施工时的最大单响药量为54.07 kg.对实测数据进行傅里叶变换得到爆破振动的频谱曲线,从中可知:爆破地震波主频率随着爆心距的增大而减小,随着单响最大药量的增大而减小.为了避免出现共振现象,建议爆破施工时避免多段雷管同时起爆,并严格控制最大单响药量.%Affected by the shallow buried,biased pressure and other complex terrain geological conditions,the rock of tunnel entrance is broken and the surrounding rock is unstable.Therefore,the blasting construction will become the key problem in the construction of tunnel.The Beijing-Zhangjiakou high speed railway Caomaoshan tunnel entrance hole with the range of 106 m is a shallow buried section under biased pressure, and the surrounding rock level is grade Ⅴ.17 times effective blasting vibration velocity field monitoring were carried out.The reasonable coefficient of Sadovsky formula was obtained by linear f itting method. The maximum single shot dose was calculated,which was 54.07 kg.The spectrum curves of blasting vibration were obtained by Fourier transforming the measured data. The results show that the main frequency of blasting seismic wave decreases with the increase of the distance from blasting center,and decreases with the increase of the maximum single
爆破测试技术〔仅供参考〕 填空题 1 爆炸测试技术的主要内容：测试原理，测试方法，测试系统，数据处理与分析。 2 信号的描述有四种变量域：时间域，幅值域，频率域，时频域。 3 描述信号的时域特征参数有：峰值，峰峰值，均值，方差，均方差，均方根植。 4 幅频图与相频图以频率为横坐标，以各次谐波的幅值与相位为纵坐标分别作图。 5 周期信号的幅值谱特点：谐波性，离散性，收敛性。 6 傅里叶变换的性质：线性叠加性，对称性，尺寸改变性，时移性，频移性，时域与频域微分性质，时域与频域积分性，卷积性质。 7 采样过程是将模拟信号转化为数字信号的过程。 8 传感器的特性主要考虑输入特性，传输特性，输出特性。 9 传感器分类：电阻式，电感式，电容式，压电式，磁电式。 10 瞬态记录仪三种触发方式：人工触发，外触发，自动触发〔正常，延迟，预置〕。 探针类型：电，丝式，箔式。 11 电阻应变仪分为：静态，动态，超动态。 12 M.A.萨多夫斯基研究成果说明：空气冲击波波阵面上的压力不取决于药包的重量，而完全取决于离爆炸点得距离及药包半径之比值，该炸药爆炸的比值能与周围空气的压力。
13 确定爆破地震作用下构造的动力响应方法：①试验测试方法。用试验的方法，实地测量构造在爆破作用下的动力响应。②动力分析方法。在爆破工程中沿用地震工程学中的反响谱理论与动力分析法，探讨爆破地震作用时构造的动力响应。 目前，一般采用电测法测量爆破地震波的参数。 15 线性时不变系统有如下性质： 叠加性比例特性微分特性积分特性频率保持性 16 测试系统的静态特性是指在测量过程中被测量不随时间变化或变化非常缓慢时，系统的输出及输入之间的关系，它是由一系列静态参数来表征的，主要有非线性度，灵敏度与回程误差。 17 系统的动态特性 是指被测量快速变化的情况下，系统响应〔输出〕及鼓励〔输入〕之间的函数关系，它是由一系列动态参数表征的。〔时域理论分析，变域理论分析〕 18 频率响应函数可定义为 在初始条件为０时，系统输出的傅里叶变换及输入傅里叶变换之比。 19 描述系统动态特性在复域中是传递函数，在频域中是频响函数，在时域中是脉冲响应函数，三者的关系是一一对应的，知道其中一个就可求出其余的。 20 超动态应变仪是测量系统的核心局部。主要包括：同步触发局部，信号转换及放大局部与标定局部。