CN102538942A - 烟囱定向爆破倒塌时间测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟囱定向爆破倒塌时间测量方法，其测量方法及步骤如下：监测烟囱定向爆破倒塌过程随时间变化的振动波形，通过寻找在一段振动波形记录里，能够同时体现出烟囱的起爆时刻和烟囱撞地时刻两个最基本信息的完整波形来判读烟囱定向爆破的倒塌时间；烟囱的起爆时刻和烟囱的撞地时刻分别为其附近波形的波峰或波谷的最大值所对应的时刻，烟囱定向爆破倒塌时间为烟囱的起爆时刻与烟囱撞地时刻之差。本发明可以解决传统摄像方法测量烟囱倒塌时间误差较大的技术问题。

Description

烟囱定向爆破倒塌时间测量方法

技术领域

本发明涉及烟囱定向爆破倒塌时间的测量方法，具体涉及一种通过监测烟囱定向爆破倒塌过程随时间变化的振动波形来判读烟囱定向爆破倒塌时间的测量方法。

背景技术

在中国用爆破技术拆除烟囱已有几十年的历史，随着建筑技术的不断提高，烟囱也建得越来越高，电厂改建、扩建需要爆破拆除的烟囱也越来越高、越来越多。近几年，国内目前爆破拆除210m高的烟囱已达5座，这在几年前是无法想象的。爆破拆除烟囱技术虽然经过几十年的发展已经很成熟，但这种技术大多数靠实践经验的积累，对于常见高度烟囱的爆破很有把握，但遇到更高烟囱的爆破时，由于国内外没有这方面的爆破经验，经常会出现预想不到的意外发生，如云南宣威210m烟囱爆破时烟囱头部倒地溅起的飞石砸中围观的人群；四川一电厂210m烟囱爆破时中部折段，导致要进行再次爆破；华能成都电厂210m烟囱爆破时下坐13.2m。这些不良的爆破效果在低烟囱爆破时都可避免，对于高烟囱的爆破成功概率不高，主要是因为对烟囱倒塌过程受力机理没有完全弄清楚，仅凭经验来施工。为了弄清楚烟囱倒塌的受力机理以及根据烟囱倒塌时对地的冲击力进行安全预防，需要研究烟囱倒塌过程的受力变化以及烟囱的转动速度，烟囱转动速度可以通过记录烟囱的倒塌时间来测量，而目前烟囱倒塌时间的测量比较粗略，主要是靠用非测量摄像机来分析烟囱的倒塌时间，通过分析烟囱起爆到撞地的视频帧数来计量烟囱的倒塌时间。这种方法的误差在于起爆时刻的判断误差、撞地时刻的判断误差以及摄像机本身固有的摄像频率所带来的最小分辨时间误差。在摄像测量确定烟囱倒塌时间的方法中，起爆时刻判断误差最大，因为起爆时刻的判断主要靠烟囱切口部位的炮烟来判断，而等到切口部位冒烟时已距实际起爆时刻相差1～2s；由于视野开阔，撞地时刻的判断比起爆时刻稍微准确，但也有1s左右的误差；非测量摄像机的摄像频率主要有25帧/s和30帧/s两种，因此视频时间的分辨率即为摄像的最小误差，分别为40ms和33ms。在这三种误差中，摄像本身的固有误差最小，综合起来，摄影测量烟囱倒塌时间误差在1～2s。

在大量的烟囱爆破测振过程中，发现爆破振动波形能够详细记录烟囱从起爆到撞地的整个过程，并且能从振动波形中分辨出起爆时刻、烟囱下坐时刻、烟囱撞地时刻，通过放大波形，其误差可以控制在100ms以内，因此，可以通过监测烟囱倒塌的振动波形来分析确定烟囱定向爆破拆除的倒塌时间，其时间精度比传统摄像测量可提高10～20倍以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟囱定向爆破倒塌时间测量方法，以解决传统摄像方法测量烟囱倒塌时间误差较大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下测量方法及步骤：

监测烟囱定向爆破倒塌过程随时间变化的振动波形，通过寻找在一段振动波形记录里，能够同时体现出烟囱的起爆时刻和烟囱撞地时刻两个最基本信息的完整波形来判读烟囱定向爆破的倒塌时间；烟囱的起爆时刻和烟囱的撞地时刻分别为其附近波形的波峰或波谷的最大值所对应的时刻，烟囱定向爆破倒塌时间为烟囱的起爆时刻与烟囱撞地时刻之差。

上述测量方法及步骤的测振点布置，在烟囱起爆点和烟囱顶部着地点连线的垂直平分线上。

上述测量方法及步骤的设置参数如下：测振仪的记录全一条完整的振动波形的记录时间，按t＝h/10(s)估计设置，其中h为烟囱高度，如果烟囱较短，低于100m，记录时间可增加2～3s来设置；量程应该为最大波峰或波谷的1.3～1.7倍，以一段完整的波形在烟囱的起爆时刻和烟囱撞地时刻波形没有削顶，即这两个时刻的振动速度没有超出量程为宜；建议启动阀值设为0.1～0.2cm/s之间、负延时4k、采样率1k。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、烟囱定向爆破倒塌时间的测量方法测量精度高，比传统摄像测量方法提高10～20倍以上。

2、烟囱定向爆破倒塌时间的测量方法操作简单，无需人员在爆破现场，安全可靠。

附图说明

图1是烟囱定向爆破倒塌过程的典型振动波形图；

图2是本发明烟囱定向爆破倒塌时间测量方法的原理图；

图3是放大振动波形读取烟囱起爆时刻t1图；

图4是放大振动波形读取烟囱撞地时刻t2图；

图5是放大振动波形读取烟囱下坐时刻t3图；

图6是爆破振动测点布置图。

具体实施方式

在大量的烟囱爆破振动监测过程中发现烟囱的倒塌振动有如下规律：烟囱从起爆、下坐到撞地的整个倒塌过程中，撞地振动速度最大，其次是下坐振动，最小是爆破振动；在烟囱倒塌方向上，距离烟囱顶部着地点的距离越近，撞地振动越大；另外，烟囱的倒塌时间t(s)与烟囱高度h(m)关系较大，约等于烟囱高度的十分之一，即：t≈h/10(s)。因此，为了准确测到烟囱的整个倒塌振动波形，在烟囱爆破前，需要注意对测振点进行合理布置、对测振仪的参数进行合理设置以及对测振设备进行必要的防护。

具体步骤为：1)测振点的布置：为了消除路径长短对振动波所带来的时间误差，测振点要布置在烟囱起爆点和烟囱顶部着地点连线的垂直平分线上，以确保爆破振动与撞地振动传播路程相同；2)测振仪的参数设置：以成都中科exp3850型测振记录仪为例，设置参数包括记录时间长短、量程、启动阀值、负延时、采样率等。记录时间的设置是关键，设置时间过短，则无法记录全一条完整的振动波形，也就无法从一条波形上分析各运动状态的准确时刻，一条波形的记录时间按t＝h/10(s)估计设置，其中h为烟囱高度，如果烟囱较短，低于100m，记录时间可增加2～3s来设置。量程也是比较重要的一个参数，量程太小，波形将削顶，也就无法在波形中找到波峰或波谷最大的时刻，量程太大，误差增大，精度就降低，因此，合适的量程应该为最大波峰或波谷的1.3～1.7倍。量程可根据测点的振动速度来确定，而测点的振动速度与测点距离烟囱顶部着地点的远近密切相关，因此记录仪的量程可根据测点距离烟囱顶部着地点的远近来估计，根据已测量到的210m烟囱振动波形来看，距离烟囱顶部着地点50m的振动速度约5～10cm/s，100m的振动速度约1.0～1.5cm/s。启动阀值可设为0.1～0.2cm/s之间，负延时4k，采样率1k；3)测振设备的防护：高烟囱倒塌撞地经常会溅起地面的土石，有的烟囱撞地侧向土石飞溅达200～300m，因此，布置在烟囱顶部着地点较近的测振仪器及传感器需要作遮挡防护，以免飞石击中测振设备；4)收集测振仪器需注意的问题：收集测振仪器时需要观察测振设备是否有被飞石击中的痕迹，有时测振设备即使做了防护措施还会被飞石击中，记录爆破时测振设备的状态，以便将振动波形和现场进行对照，从而得出合理解释。

下面以一个210m烟囱定向爆破倒塌的振动波形为例结合附图对本发明作进一步说明。

在如图1所示的烟囱定向爆破倒塌过程的一条完整典型振动波形中，包括爆破振动波形1，撞地振动波形2，下坐振动波形3。在图2所示的烟囱定向爆破倒塌时间测量方法原理图中，放大振动波形图2，寻找烟囱起爆时刻4(烟囱爆破振动波形中波峰或波谷最大的时刻)，如图3，烟囱起爆时刻t1＝0.857s；寻找烟囱撞地时刻5(烟囱撞地振动波形中波峰或波谷最大的时刻)，如图4，烟囱撞地时刻t2＝17.246s。则烟囱倒塌时间t为烟囱撞地时刻与烟囱起爆时刻之差，即t＝t2-t1＝17.246-0.857＝16.389s。如果继续寻找烟囱下坐时刻6(烟囱下坐振动波形中波峰或波谷最大的时刻)，如图5，烟囱下坐时刻t3＝4.527s，则可知烟囱下坐的时间t’，t’为烟囱下坐时刻与烟囱起爆时刻之差，即t’＝t3-t1＝4.527-0.857＝3.67s。

为了消除路径长短对振动波所带来的时间误差，测振点要布置在烟囱起爆点和烟囱顶部着地点连线的垂直平分线上，如图6爆破振动测点布置图。

Claims (3)

1.一种烟囱定向爆破倒塌时间测量方法，其测量方法及步骤如下：监测烟囱定向爆破倒塌过程随时间变化的振动波形，通过寻找在一段振动波形记录里，能够同时体现出烟囱的起爆时刻和烟囱撞地时刻两个最基本信息的完整波形来判读烟囱定向爆破的倒塌时间；烟囱的起爆时刻和烟囱的撞地时刻分别为其附近波形的波峰或波谷的最大值所对应的时刻，烟囱定向爆破倒塌时间为烟囱的起爆时刻与烟囱撞地时刻之差。

2.根据权利要求1所述的一种烟囱定向爆破倒塌时间测量方法，监测烟囱定向爆破倒塌过程随时间变化的振动波形测振点布置是在烟囱起爆点和烟囱顶部着地点连线的垂直平分线上。

3.根据权利要求1所述的一种烟囱定向爆破倒塌时间测量方法，测量的设置参数如下：测振仪的记录全一条完整的振动波形的记录时间，按t＝h/10(s)估计设置，其中h为烟囱高度，如果烟囱较短，低于100m，记录时间可增加2～3s来设置；量程应该为最大波峰或波谷的1.3～1.7倍，以一段完整的波形在烟囱的起爆时刻和烟囱撞地时刻波形没有削顶，即这两个时刻的振动速度没有超出量程为宜。

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