CN110988989B - 一种爆破振动速度幅值和方向修正的方法 - Google Patents

Abstract

一种爆破振动速度幅值和方向修正的方法，属于爆破施工中爆破振动速度修正技术领域。技术要点：在以爆破区域为中心，在地表平面合适的位置选定至少两个监测点作为传感器定位点，先在其中一个定位点上安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器；然后在另外一个定位点上，采用定位装置测控下安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器，使两个定位点的速度传感器轴线一致。有益效果：本发明可以精确了解、预测振动幅值、振动的方向，同时可以确定爆破发生的点位平面位置，进而根据不同的受保护结构特性对实施爆破的实施控制，指导爆破设计和爆破施工，有效地保证了爆区周围设施和人员的安全和生产的正常进行。

Description

一种爆破振动速度幅值和方向修正的方法

技术领域

本发明属于爆破施工中爆破振动速度修正技术领域，尤其涉及一种爆破振动速度幅值和方向修正的方法。

背景技术

土木工程施工中，岩土体的开挖是必需的环节，坚硬岩石或土层的开挖一般采用爆破施工，爆破施工引起的振动对周边建筑物具有一定的危害性，因此在爆破施工中爆破振动规范或标准要求测定爆破振动速度的幅值。目前通常采用布置在固定位置的传感器进行测定两个互相垂直的水平向振动速度幅值，但是，由于固定点布置的传感器布设角度和位置已不能改变，而某一场地的因开挖位置变化爆破点位也发生变化，此时测定的振动速度的幅值和方向仅与布设的传感器的轴线方向一致，而并非是指向爆破点位的水平振动速度的幅值和角度，测定结果不能正确的反映爆破对周边建筑物的危害性。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种爆破振动速度幅值和方向修正的方法，该方法通过对爆破振动速度的修正，可以更准确的判别爆破振动对周边建筑的危害性。

技术方案如下：

一种爆破振动速度幅值和方向修正的方法，步骤如下：

S1、在以爆破区域为中心，在地表平面合适的位置选定至少两个监测点作为传感器定位点，对定位点进行编号，并利用定位装置精确测定两个传感器定位点的坐标，先在其中一个定位点上安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器；然后在另外一个定位点上，采用定位装置测控下安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器，使两个定位点的速度传感器轴线一致；

S2、将每个定位点上的速度传感器和振动采集仪连接，确认仪器连接并通电调试完好，设置合适的参数作为振动采集仪的触发阈值，做好仪器和传感器的保护防止意外触发；控制各个振动传感器以预设采样频率同步采集信号，振动采集仪用于控制各个振动传感器以预设采样频率同步采集信号，在接收到振动传感器上传的信号数据且信号数据为振动信号时，获取振动波信号的采集时刻点以及对应的振动传感器信息，将采集时刻点以及对应的振动传感器信息保存，再根据各个采集时刻点以及振动传感器信息确定产生振动信号的振动源的距离信息；

S3、爆破点爆破发生的同时通过时间触发装置同步启动2个定位点上的振动采集仪，记录该时刻为t＝0，定位点1和定位点2处的两个振动采集仪上采集到的首个振动速度信号的时刻分别记录为t1和t2，振动采集仪采集振动速度信号直至爆破振动幅值小于仪器设定的关门阈值，振动信号采集结束；

S4、根据爆破振动信号在同一类介质中的传播速度v相等的原理，分别计算出距离值L2和L3：

L2＝v×t1

L3＝v×t2

再根据定位点1和定位点2的坐标值(x1，y1)、(x2，y2)，计算出定位点1和定位点2之间的距离值L1：

S5、由L1、L2和L3组成的三角形，对爆破点进行平面定位，同时，根据余弦定理可计算出角度α、θ的值：

其中α表示定位点1到爆破点的直线与定位点1到定位点2的直线之间的夹角，θ表示定位点2到爆破点的直线与定位点2到定位点1的直线之间的夹角；

S6、根据定位点1和2的坐标值可计算出角度β的值：

其中β表示定位点1到定位点2的直线与竖直线的夹角；

S7、以定位点1的两个水平单向速度传感器测定的速度幅值进行修正，其中角度γ为：γ＝90°-α-β，

FH和FV分别为测定的振动速度幅值，按角度γ分解为两个方向的分量，如下：

FH速度幅值分解为：沿L2线方向的值FH×cosγ和垂直于L2线方向的值FH×sinγ；

FV速度幅值分解为：沿L2线方向的值FV×sinγ和垂直于L2线方向的值FV×cosγ；

S8、振动速度幅值的合成如下：

指向定位点与爆破点连线方向的速度幅值：FH(L2)＝|FH×cosγ|+|FV×sinγ|；

垂直于定位点与爆破点连线方向的速度幅值：FV(L2)＝|FH×sinγ|+|FV×cosγ|。

进一步的，所述定位装置为GPS定位装置。

有益效果：

本发明所述的爆破振动速度幅值和方向修正的方法可以精确了解、预测振动幅值、振动的方向，同时可以确定爆破发生的点位平面位置，进而根据不同的受保护结构特性对实施爆破的实施控制，指导爆破设计和爆破施工，有效地保证了爆区周围设施和人员的安全和生产的正常进行。

附图说明

图1为本发明所述爆破振动速度幅值和方向修正的方法硬件布局示意图；

图2为本发明定位点1幅值分解及修正示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2对爆破振动速度幅值和方向修正的方法做进一步说明。

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种能实现较为精确给出振动速度的幅值、振动速度的方向及爆破点位的预测方法。本发明采用如下技术方案：

硬件系统包括：振动采集仪、单分量速度传感器和时间触发装置，优选地，所述时间触发装置采用触发线，爆破发生后，触发线断破即启动时间触发，从而进行时间采集。

所涉位置点包括：传感器定位点1、传感器定位点2、爆破点。

具体技术方案实施方式包括如下步骤：

1、在以爆破区域为中心，在地表平面合适的位置选定监测点，监测点至少为2个(定位点间距离不宜太短，否则结果误差大)，作为传感器定位点，对定位点进行编号，并利用GPS定位装置精确测定两个传感器定位点的坐标，先在其中一个定位点上安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器。然后在另外一个定位点上，采用GPS定位装置测控下安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器，使两个定位点的速度传感器轴线一致。

2、将每个定位点上的速度传感器和振动采集仪连接，确认仪器连接并通电调试完好，设置合适的参数作为振动采集仪的触发阈值，做好仪器和传感器的保护防止意外触发。控制各个振动传感器以预设采样频率同步采集信号，振动采集仪用于控制各个振动传感器以预设采样频率同步采集信号，在接收到振动传感器上传的信号数据且信号数据为振动信号时，获取振动波信号的采集时刻点以及对应的振动传感器信息，将采集时刻点以及对应的振动传感器信息保存，再根据各个采集时刻点以及振动传感器信息确定产生振动信号的振动源的距离信息。

3、爆破点爆破发生的同时通过时间触发装置同步启动2个定位点上的振动采集仪，记录该时刻为t＝0，定位点1和定位点2处的两个振动采集仪上采集到的首个振动速度信号的时刻分别记录为t1和t2，振动采集仪采集振动速度信号直至爆破振动幅值小于仪器设定的关门阈值，振动信号采集结束。

4、根据爆破振动信号在同一类介质中的传播速度v相等的原理，分别计算出距离值L2和L3：

L2＝v×t1

L3＝v×t2

再根据GPS定位点1和定位点2的坐标值(x1，y1)、(x2，y2)，计算出定位点1和定位点2之间的距离值L1：

5、由L1、L2和L3组成的三角形，可对爆破点进行平面定位。同时，根据余弦定理可计算出角度α、θ的值：

6、根据定位点1和2的坐标值可计算出角度β的值：

7、根据图2，以定位点1的两个水平单向速度传感器测定的速度幅值进行修正方法说明，其中角度γ为：γ＝90°-α-β

FH和FV分别为测定的振动速度幅值，按角度γ分解为两个方向的分量，如下：

FH速度幅值分解为：沿L2线方向的值FH×cosγ和垂直于L2线方向的值FH×sinγ。

FV速度幅值分解为：沿L2线方向的值FV×sinγ和垂直于L2线方向的值FV×cosγ。

8、振动速度幅值的合成如下：

指向定位点与爆破点连线方向的速度幅值：FH(L2)＝|FH×cosγ|+|FV×sinγ|

垂直于定位点与爆破点连线方向的速度幅值：FV(L2)＝|FH×sinγ|+|FV×cosγ|

若合成最大振动速度大于爆破振动规范或标准的允许限值，则将对周边建筑物引起振动破坏，应引起重视，修正后的振动速度幅值较之前未修正前的幅值更准确描述爆破点方向的振动速度，同时可确定爆破点的平面位置，为爆破施工设计和施工提供精确的指导。

本发明提供爆破振动速度的振动幅值和振动方向参数的修正方法，可以精确了解、预测振动幅值、振动的方向，同时可以确定爆破发生的点位平面位置，进而根据不同的受保护结构特性对实施爆破的实施控制，指导爆破设计和爆破施工，有效地保证了爆区周围设施和人员的安全和生产的正常进行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种爆破振动速度幅值和方向修正的方法，其特征在于，步骤如下：

S1、在以爆破区域为中心，在地表平面合适的位置选定至少两个监测点作为传感器定位点，对定位点进行编号，并利用定位装置精确测定两个传感器定位点的坐标，先在其中一个定位点上安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器；然后在另外一个定位点上，采用定位装置测控下安装两个轴线互相垂直的单分量速度传感器，使两个定位点的速度传感器轴线一致；

S2、将每个定位点上的速度传感器和振动采集仪连接，确认仪器连接并通电调试完好，设置合适的参数作为振动采集仪的触发阈值，做好仪器和传感器的保护防止意外触发；控制各个振动传感器以预设采样频率同步采集信号，振动采集仪用于控制各个振动传感器以预设采样频率同步采集信号，在接收到振动传感器上传的信号数据且信号数据为振动信号时，获取振动波信号的采集时刻点以及对应的振动传感器信息，将采集时刻点以及对应的振动传感器信息保存，再根据各个采集时刻点以及振动传感器信息确定产生振动信号的振动源的距离信息；

S3、爆破点爆破发生的同时通过时间触发装置同步启动2个定位点上的振动采集仪，记录该时刻为t＝0，定位点1和定位点2处的两个振动采集仪上采集到的首个振动速度信号的时刻分别记录为t1和t2，振动采集仪采集振动速度信号直至爆破振动幅值小于仪器设定的关门阈值，振动信号采集结束；

S4、根据爆破振动信号在同一类介质中的传播速度v相等的原理，分别计算出距离值L2和L3：

L2＝v×t1

L3＝v×t2

再根据定位点1和定位点2的坐标值(x1，y1)、(x2，y2)，计算出定位点1和定位点2之间的距离值L1：

S5、由L1、L2和L3组成的三角形，对爆破点进行平面定位，同时，根据余弦定理可计算出角度α、θ的值：

其中α表示定位点1到爆破点的直线与定位点1到定位点2的直线之间的夹角，θ表示定位点2到爆破点的直线与定位点2到定位点1的直线之间的夹角；

S6、根据定位点1和2的坐标值可计算出角度β的值：

其中β表示定位点1到定位点2的直线与竖直线的夹角；

S7、以定位点1的两个水平单向速度传感器测定的速度幅值进行修正，其中角度γ为：γ＝90°-α-β，

FH和FV分别为测定的振动速度幅值，按角度γ分解为两个方向的分量，如下：

FH速度幅值分解为：沿L2线方向的值FH×cosγ和垂直于L2线方向的值FH×sinγ；

FV速度幅值分解为：沿L2线方向的值FV×sinγ和垂直于L2线方向的值FV×cosγ；

S8、振动速度幅值的合成如下：

指向定位点与爆破点连线方向的速度幅值：FH_(L2)＝|FH×cosγ|+|FV×sinγ|；

垂直于定位点与爆破点连线方向的速度幅值：FV_(L2)＝|FH×sinγ|+|FV×cosγ|。

2.如权利要求1所述的爆破振动速度幅值和方向修正的方法，其特征在于，所述定位装置为GPS定位装置。

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