CN113238281A - 一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法 - Google Patents
一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113238281A CN113238281A CN202110525920.5A CN202110525920A CN113238281A CN 113238281 A CN113238281 A CN 113238281A CN 202110525920 A CN202110525920 A CN 202110525920A CN 113238281 A CN113238281 A CN 113238281A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wave
- blasting
- vibration
- information
- wave component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005422 blasting Methods 0.000 title claims abstract description 171
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 147
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 31
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 24
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012850 discrimination method Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/30—Analysis
- G01V1/306—Analysis for determining physical properties of the subsurface, e.g. impedance, porosity or attenuation profiles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/30—Analysis
- G01V1/303—Analysis for determining velocity profiles or travel times
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/30—Analysis
- G01V1/307—Analysis for determining seismic attributes, e.g. amplitude, instantaneous phase or frequency, reflection strength or polarity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/60—Analysis
- G01V2210/62—Physical property of subsurface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/60—Analysis
- G01V2210/62—Physical property of subsurface
- G01V2210/622—Velocity, density or impedance
- G01V2210/6222—Velocity; travel time
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/60—Analysis
- G01V2210/63—Seismic attributes, e.g. amplitude, polarity, instant phase
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,涉及爆破振动技术领域,方法包括:获取多个监测点的爆破振动波信息;根据波组分分析方法分析每个监测点的爆破振动波信息以得出对应的波组分信息;根据多个监测点振动波中各波组分的差异性衰减特征,建立基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法;以波组分的角度分析振动波在岩体内的传播,更加符合爆破振动波传播的客观实际。对于爆破设计的安全性、合理性具有更好的指导作用。
Description
技术领域
本发明涉及爆破振动技术领域,具体而言,涉及一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法。
背景技术
工程爆破广泛用于矿山工程、石油天然气工程、核电工程、水利工程、交通工程、市政工程等的资源开采和工程建设活动中,成为不可或缺的重要施工手段之一,带来了巨大的经济效益和社会效益。与此同时,工程爆破中也产生一些有害效应,如爆破振动、爆破冲击波、爆破飞散物、有害气体、爆破噪声和爆破烟尘。其中,爆破振动效应被认为公害之首。因此,全面合理地分析岩体爆破振动衰减规律,预测和评价岩体的振动衰减参数至关重要。
现有常规的爆破振动衰减公式都是以药量和传播距离为自变量进行表示,例如萨道夫斯基公式,但是由于爆破时产生的振动波通常为多种类型波叠加后形成的复合波,且各种类型的波各自的衰减规律也有所不同,因此,对不同类型波的衰减规律进行分析较为重要。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述现有技术中的不足,提供一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,以在爆破振动中对不同类型波的衰减规律进行分析,更加符合爆破振动波传播的客观规律。
为实现上述目的,本发明实施例采用的技术方案如下:
本发明实施例的一方面,提供一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,方法包括:获取多个监测点的爆破振动波信息;根据波组分分析方法分析每个监测点的爆破振动波信息以得出对应的波组分信息;根据多个监测点的波组分信息得出爆破振动衰减规律。
可选的,获取多个监测点的爆破振动波信息包括:获取爆破试验参数;根据爆破试验参数进行爆破试验得出多个监测点的爆破振动波信息。
可选的,根据爆破试验参数进行爆破试验得出多个监测点的爆破振动波信息包括:根据爆破试验参数进行爆破试验得出多个监测点所对应的多组监测点振动信息,其中,每组监测点振动信息均包括速度信息和时间信息;根据每组监测点振动信息建立对应的爆破振动速度时程曲线;根据爆破振动速度时程曲线形成爆破振动波信息。
可选的,波组分分析方法为极化偏振分析方法或传感器分析方法。
可选的,当波组分分析方法为极化偏振分析方法时,根据波组分分析方法分析每个监测点的爆破振动波信息以得出对应的波组分信息包括:根据每个监测点的爆破振动波信息得出对应的位移时程曲线;根据位移时程曲线构建监测点运动轨迹图;根据监测点运动轨迹图和预设偏振方向得出对应监测点的波组分信息。
可选的,波组分信息包括横波、纵波和次生波中的一种或多种。
可选的,在根据监测点运动轨迹图和预设偏振方向得出对应监测点的波组分信息之前,方法还包括:根据每个监测点与爆破源的相对位置确定预设偏振方向。
可选的,爆破振动衰减规律包括至少一个类型的组分爆破振动衰减规律。
可选的,根据多个监测点的波组分信息得出爆破振动衰减规律包括:根据多个监测点的相同类型的波组分信息、岩体参数和爆破参数,拟合得出至少一个类型的波组分爆破振动衰减规律。
本发明的有益效果包括:
本发明提供了一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,方法包括:获取多个监测点的爆破振动波信息;根据波组分分析方法分析每个监测点的爆破振动波信息以得出对应的波组分信息;根据多个监测点的波组分信息,以及爆破所产生振动波中的各波组分(例如P波、S波和R波)差异性衰减特征,建立基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,例如波组分的监测点峰值振动速度(PPV)衰减公式,从而得出的爆破振动衰减规律更加符合爆破振动波传播的客观实际,进而能够更加准确的体现出爆破振动波在岩体内的衰减规律,对于爆破设计的安全性、合理性具有更好的指导作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的流程示意图之一;
图2为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的流程示意图之二;
图3为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的流程示意图之三;
图4为下行波P波的极化偏振方向示意图;
图5为下行波P波的相位差示意图;
图6为下行波S波的极化偏振方向示意图;
图7为下行波S波的相位差示意图;
图8为R波的运动轨迹示意图;
图9为R波的相位差示意图;
图10为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的X方向的速度时程曲线示意图;
图11为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的Y方向的速度时程曲线示意图;
图12为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的Z方向的速度时程曲线示意图;
图13为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的波组分示意图;
图14为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的圆柱状装药计算示意图;
图15为本发明实施例提供的一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法的波组分爆破振动衰减规律示意图;
图16为现有基于常规萨道夫斯基公式得出的爆破振动衰减规律示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例中的各个特征可以相互结合,结合后的实施例依然在本发明的保护范围内。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“布设”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
爆破振动波是一个瞬态、随机的复杂波。由于球坐标系的对称性,理论上球状药包爆炸后产生的弹性波在岩石介质中传播时,只在径向方向上振动,即只激发纵波(P波),不产生横波(S波)。然而,爆破近区的振动监测表明,同时存在P波和S波,这被认为是由岩石破碎和开裂而导致波形转化的结果。P波和S波与地质体相互作用还会产生一种次生波,地震学中称其为瑞利波(R波),其为一对耦合的非均匀P波和SV波沿地表的传播,在与波传播方向垂直的平面内以椭圆轨迹递进。因此,一个典型的爆破振动波主要是由P波、S波和R波组分叠加而成的复合波。
由于波组分的演化有其自身特性,爆破振动中主导波组分类型将不断变化,爆破振动衰减规律也应随之改变,如爆破近区P波、S波作用明显,爆破振动衰减规律与P波和S波密切相关;爆破远区R波逐渐成长发育,对爆破振动衰减规律的贡献占比逐渐增强。现有的爆破振速衰减公式未考虑主导波类型变化对衰减规律的影响,因此,本申请基于此基础,提出一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,能够根据爆破振动所产生的振动波中的各波组分(例如P波、S波和R波)差异性衰减特征,建立波组分质点峰值振动速度(PPV)衰减公式,更加符合爆破振动波传播的客观规律。
本发明实施例的一方面,提供一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,通过获取试验中预先选定位置监测点的振动波信息,并对其进行分析确定所包含的波组分信息,进而对应得出与各组分对应的衰减规律,如图1所示,示意性的给出一种具体的分析方法包括:
S100:获取多个监测点的爆破振动波信息。
为了对选定区域的爆破振动波进行研究和分析,可以在选定区域的岩体上预先选定多个监测点,然后对该选定区域内的岩体进行动力加载(动力加载的方式可以是通过加载装置施加产生,也可以是通过炸药爆破施加产生),以便于在该选定区域的岩体上能够形成振动波,在振动波的传播过程中,会逐步经过不同的监测点,通过采集或获取每一个监测点处的爆破振动波信息,即将振动波传播至每一个监测点处的状态通过量化的形式进行体现,从而对后续分析波组分提供基础。
S200:根据波组分分析方法分析每个监测点的爆破振动波信息以得出对应的波组分信息。
在S100获取到每一个监测点的爆破振动波信息后,通过波组分分析方法对每一个监测点的爆破振动波信息分别进行分析,确定每一个监测点处所包含的波组分信息,即通过对传播至每一个监测点处的振动波进行波组分分析后,确定每一个监测点处的振动波所包含的波组分信息,即确定每一个监测点处的振动波由哪几种单一波进行叠加形成。
S300:根据多个监测点的波组分信息得出爆破振动衰减规律。
在S200中得出每一个监测点处的振动波的波组分信息后,通过综合分析多个监测点处的波组分信息的变化,从而能够根据爆破振动所产生的振动波中的各波组分(例如P波、S波和R波)差异性衰减特征,建立基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,例如波组分的监测点峰值振动速度(PPV)衰减公式,从而得出的爆破振动衰减规律更加符合爆破振动波传播的客观实际,进而能够更加准确的体现出爆破振动波在岩体内的衰减规律,对于爆破设计的安全性、合理性具有更好的指导作用。
可选的,在S100获取多个监测点的爆破振动波信息时,可以包括以下步骤:首先获取或预先给出爆破试验参数,即在进行爆破试验时,预先给出相关的参数,例如炸药的性能参数、选定区域的岩性参数、装药密度参数、装药结构参数等等,并在选定区域内布设多个监测点,每个监测点的目的在于在试验过程中通过监测监测点所处位置的监测点状态变化,监测的方式可以是通过传感器等方式对监测点状态变化信息进行获取或采集。多个监测点的布设方式可以是按照距离爆破源近密远疏的方式进行布设,也可以是采取均布的方式布设,本实施例对其不做限定。
在根据爆破试验参数完成爆破试验的准备阶段工作后,开始进行爆破试验,即起爆爆破源的炸药,在岩体内产生爆破振动波,当该爆破振动波向周围传播时,会经过每一个监测点,此时,位于每一个监测点的传感器则会获取在爆破振动波传播至对应监测点时,该点的状态变化,从而将其作为爆破振动波信息,进而得出多个监测点的爆破振动波信息。
可选的,根据爆破试验参数进行爆破试验得出多个监测点的爆破振动波信息时,可以通过下述步骤进行:首先根据爆破试验参数进行爆破试验,在试验过程中得出多个监测点所对应的多组监测点振动信息,对应关系可以是一个监测点对应一组监测点振动信息。每一组监测点振动信息均包括速度信息和时间信息。然后根据每组监测点振动信息,即每个监测点的速度信息和时间信息,然后根据其建立每一个监测点所对应的爆破振动速度时程曲线,并将其作为每一个监测点的爆破振动波信息。
可选的,波组分分析方法为极化偏振分析方法或传感器分析方法,其中,传感器分析方法可以是通过在每一个监测点设置对应的传感器,通过传感器的转换即可实现波组分的分析判别。此外,在其它实施例中,波组分分析方法还可以是其它方法,本申请对其不做具体限制。
可选的,开展波组分数据分析时,面临着如何判别速度时程曲线中波组分构成的问题。当波组分分析方法为极化偏振分析方法时,由于P波、S波和R波三种波组分的波速不同,达到监测点的时刻不同,此外,三种波组分极化方向也存在差异,因此,可以通过极化偏振分析的方法来判别爆破振动波组分。对于上行波,即振动监测点位于爆破源的上方,P波沿一、三象限运动,水平向(径向与切向)与垂直向相位相同;S波沿二、四象限运动,水平向(径向与切向)与垂直向相位相反;对于下行波,即振动监测点位于爆破源的下方,P波沿二、四象限运动,水平向(径向与切向)与垂直向相位相反;S波沿一、三象限运动,水平向(径向与切向)与垂直向相位相同。如图4、图5、图6和图7所示,为下行P波和S波的极化偏振方向与相位差示意图,上行波的情况与之相反。R波沿弹性半空间的自由表面传播,监测点运动运动轨迹为与波传播方向相反的逆时针椭圆,长轴垂直于自由表面。此外,R波水平向(径向与切向)与垂直向的相位相差1/4周期,见图8和图9。
如图2所示,当波组分分析方法为极化偏振分析方法时,根据波组分分析方法分析每个监测点的爆破振动波信息时其步骤示意性的可以包括:
S210:根据每个监测点的爆破振动波信息得出对应的位移时程曲线。
在S100中获取到每个监测点的爆破振动波信息后,可以以此为基础得出位移时程曲线,例如,当每个监测点的爆破振动波信息为速度时程曲线时,可以对每个监测点的速度时程曲线分别进行积分,从而得到与每个监测点对应的位移时程曲线。由此,可以将每个监测点的振动速度随时间变化的信息转化为每个监测点的位移随时间变化的信息,便于后续建立监测点的运动轨迹图。
S220:根据位移时程曲线构建监测点运动轨迹图。
根据位移时程曲线中所包含的位移信息、时间信息,转化得出每一个监测点的运动轨迹图,进而便于进行波组分的分析。
S230:根据监测点运动轨迹图和预设偏振方向得出对应监测点的波组分信息。
在S220中得出监测点运动轨迹图后,可以结合波组分的预设偏振方向确定该监测点所对应的波组分信息,例如波组分信息可以包括横波、纵波和次生波中的一种或多种。
可选的,在S230中根据监测点运动轨迹图和预设偏振方向得出对应监测点的波组分信息之前,还可以先确定预设偏振方向,其方法可以是:根据每个监测点与爆破源的相对位置从而确定预设偏振方向,例如,当监测点位于爆破源的上方时,可以确定其为上行波;当监测点位于爆破源的下方时,可以确定其为下行波,结合前述的上行波和下行波时P波、S波和R波的关系,确定预设偏振方向。
可选的,当通过S200确定振动波的波组分包括至少一种类型的波组分时,对应的爆破振动衰减规律也包括至少一个类型的波组分爆破振动衰减规律,即一种类型的波组分对应给出一种类型的波组分爆破振动衰减规律。
可选的,在根据波组分信息得出爆破振动衰减规律时,可以根据波组分信息中所包含的波的类型数量进行分别得出,以便于建立波组分和爆破振动衰减的函数关系,例如图3所示,示意性的给出一种方式:
S310:根据多个监测点的相同类型的波组分信息、岩体参数和爆破参数,拟合得出至少一个类型的波组分爆破振动衰减规律。
爆破参数可以包括炸药的性能参数、选定区域的岩性参数、装药密度参数和装药结构参数等。
例如当包含三个类型的单一波(P波、S波、R波)时,将多个监测点中同为P波的波组分信息、岩体参数和爆破参数结合萨道夫斯基公式进行拟合,得出对应P波的波组分衰减参数,也即P波的波组分爆破振动衰减规律;根据多个监测点中同为S波的波组分信息、岩体参数和爆破参数结合萨道夫斯基公式进行拟合,得出对应S波的波组分衰减参数,也即S波的波组分爆破振动衰减规律;当多个监测点中同为R波的波组分信息、岩体参数和爆破参数结合萨道夫斯基公式进行拟合,得出对应的R波的波组分衰减参数,也即R波的波组分爆破振动衰减规律。由此,可以建立基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,例如波组分的监测点峰值振动速度(PPV)衰减公式,从而得出的爆破振动衰减规律更加符合爆破振动波传播的客观实际,进而能够更加准确的体现出爆破振动波在岩体内的衰减规律,对于爆破设计的安全性、合理性具有更好的指导作用。
为了进一步的说明本申请的技术方案,以下以举例的形式进行说明(应当理解其仅为多种实施例中的一种):
某岩石基坑采用爆破方式开挖,厂区主要为微风化花岗岩,坚硬岩,偶尔可见中风化花岗岩。表1总结了室内试验及现场实测的微风化岩石参数。
表1 岩体参数
参数 | 平均值 |
密度(kg/m<sup>3</sup>) | 2650 |
泊松比 | 0.18 |
弹性模量(GPa) | 28.11 |
剪切模量(GPa) | 11.92 |
单轴抗压强度(MPa) | 82.39 |
单轴抗拉强度(MPa) | 5.63 |
P波波速(m/s) | 5116 |
S波波速(m/s) | 3043 |
爆破试验是以单孔单爆的方式开展,采用2号岩石乳化炸药、毫秒导爆管雷管及配套高能电容式起爆器。药卷直径70mm,长度50cm,每卷2kg,炮孔直径为90mm。炸药的密度为1200kg/m3,炸药爆轰速度为4000m/s。填塞材料选用钻孔遗留的碎石屑或者炮泥,严禁使用石块和易燃材料。在堵塞过程中,一定要注意保护孔内的导爆管;保证堵塞质量和堵塞长度,防止出现空洞和不紧密现象。本次试验采用的TC4850爆破测振仪,可以同时测试X(X通道)、Y(Y通道)和Z(Z通道)三个方向的振动速度。为了保证传感器与地面钢性连接,采用生石膏粉固定传感器。在布设传感器时,可用水平尺各个方向调平,气泡居中,同时需要将传感器的X方向对准爆源,即为水平径向,Y向为水平切向,Z向为垂直向。最后,保护测振仪和传感器,张贴测点标识。
为了评估爆破引起的地面振动,在每次爆破中,按照距离爆破孔近密远疏的原则布置地面振动监测点,通过爆破测振仪记录每次爆破中每个监测点的爆破振动速度时程曲线,即获取每个监测点的爆破振动波信息。
获得现场实测速度时程曲线后,随即开展爆破振动波组分数据分析。由于P波、S波和R波三种波组分的波速不同,达到各个监测点的时刻不同,此外,三种波组分极化方向也存在差异,因此,可以借助于地球物理学中广泛使用的极化偏振分析来判别爆破振动波组分。
应用极化偏振波组分判别法主要步骤是:首先,根据爆破源与监测点的相对位置关系,预判偏振方向;其次,根据基线校正后的振动速度时程曲线,积分获得位移时程曲线;最后,绘制监测点运动轨迹图,并根据其运动特征判别波组分。在应用极化偏振波组分判别法的同时,也可以参考不同振动方向的振速相位差做辅助分析,相互校验。
以某个监测点监测点振动速度波形图见图10、图11和图12,其波组分判别如图13所示,可以看出,虽然存在尾波的重叠,但是基本上完成了P波与S波,S波与R波的区分。
本申请考虑岩体参数、炸药性能参数和装药结构(这里主要指不耦合系数的变化),建立新的爆破振动衰减公式。同时,基于爆破振动波主要是由P波、S波和R波组成的复合波,每种波组分的衰减特性不同,每种波组分衰减规律不同,成为主导波的区域不同,如在远处R波的作用明显,近处P波和S波作用明显,在建立振动衰减公式时,考虑此种波组分的特点更加科学合理。
如图14所示,根据短药柱的爆炸振动位移解析解及理论简化分析,引起监测点处P波和S波的振动速度分别为:
式中,ρ为炮孔处岩石介质密度;ΔR为短药柱的爆心距,振动速度监测监测点到短圆柱药包中心距离;a为炮孔半径;ΔKP、ΔKS分别为短药柱P波和S波的衰减系数;ΔαP、ΔαS分别为短药柱P波和S波的衰减指数;CP、CS分别为炮孔处岩石介质中P波与S波波速;P0为炮孔内爆生气体的初始压力,耦合装药条件下,P0=ρeD2/2(γ+1),其中ρe为炸药密度,D为炸药爆轰速度,γ为炸药的等熵指数,通常取为3;不耦合装药条件下,若不耦合系数a/ae值较小(ae为装药半径),爆生气体的膨胀只有等熵膨胀状态,则P0=[ρeD2/2(γ+1)](ae/a)2γ。
长柱状装药时,假设整个药柱瞬间爆炸,长药柱看作是短药柱沿轴线方向的叠加,爆心距近似取长药柱中心监测点的爆心距,则近似计算监测点振动速度为:
R波为地表一定范围内存在并传播的次生波,理论推导其初始形成位置距爆心的水平距离为:
式中,CR为岩石介质中R波波速,可以按照下式近似估算求得:
参照式(3)式、(4)式,监测点(r0,z0)处R波的振动速度可近似写为:
式中,KR、αR分别为R波的衰减系数和衰减指数。
公式(3)、(4)和(7)可以用以下同意统一的公式表达:
此衰减方程中的衰减参数是基于实测数据的回归分析获得。剔除个别点的离散性异常的监测点,通常采用最小二乘法求解衰减参数,如图15为某次爆破试验的所得衰减参数结果。
为了验证所建立方程的有效性,在同一次爆破,挑选不同位置布置监测点1-3,其中监测点1和监测点2位于同一监测方向,仅爆源距不同,其爆破振动传播路径与整个工程区相近,为微风化花岗岩。而监测点3不同于前两个点监测方向,其所经历的传播路径岩性为中风化,根据实验结果,中风化与微风化岩石相比,其密度变化不大,但是岩石波速变化降低30%左右。3个监测点的爆破振动监测结果和利用上文所建立方程计算的PPV也列于表2。此外,基于上文的爆破试验结果,拟合得到萨道夫斯基公式的衰减参数K=111.04,a=1.5963,见图16,按衰减公式和参数计算的PPV也列于表2中。
表2
计算结果显示:对于监测点1,两个计算方法的误差差别不大,但是当监测点2(爆源距较大时)所建立的公式误差小于常规萨道夫斯基公式。对于监测点3,所建立的公式的优越性更加明显,虽然两个公式计算的误差都较大,这是主要是岩土体存在很多的不确定性和离散性。尽管如此,所建立的公式可以通过调整波速和岩石密度来适应一定程度的岩性变化,能够一定程度反映岩性变化,同时,也可以根据需要反映装药结构变化、炸药性能变化以及不同区域内(近区与远区)衰减特征的变化,优于现有常规的原有萨道夫斯基公式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,所述方法包括:
获取多个监测点的爆破振动波信息;
根据波组分分析方法分析每个所述监测点的爆破振动波信息以得出对应的波组分信息;
根据多个所述监测点的波组分信息得出爆破振动衰减规律。
2.如权利要求1所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,所述获取多个监测点的爆破振动波信息包括:
获取爆破试验参数;
根据所述爆破试验参数进行爆破试验得出多个所述监测点的爆破振动波信息。
3.如权利要求2所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,所述根据所述爆破试验参数进行爆破试验得出多个所述监测点的爆破振动波信息包括:
根据所述爆破试验参数进行爆破试验得出多个监测点所对应的多组爆破振动信息,其中,每组所述监测点振动信息均包括速度信息和时间信息;
根据每组所述监测点振动信息建立对应的爆破振动速度时程曲线;
根据所述爆破振动速度时程曲线形成所述爆破振动波信息。
4.如权利要求1至3任一项所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,所述波组分分析方法为极化偏振分析方法或传感器分析方法。
5.如权利要求4所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,当所述波组分分析方法为极化偏振分析方法时,所述根据波组分分析方法分析每个所述监测点的爆破振动波信息以得出对应的波组分信息包括:
根据每个所述监测点的爆破振动波信息得出对应的位移时程曲线;
根据所述位移时程曲线构建监测点运动轨迹图;
根据所述监测点运动轨迹图和预设偏振方向得出对应监测点的所述波组分信息。
6.如权利要求5所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,所述波组分信息包括横波、纵波和次生波中的一种或多种。
7.如权利要求5所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,在所述根据所述监测点运动轨迹图和预设偏振方向得出对应监测点的所述波组分信息之前,所述方法还包括:
根据每个所述监测点与爆破源的相对位置确定所述预设偏振方向。
8.如权利要求1所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,所述爆破振动衰减规律包括至少一个类型的波组分爆破振动衰减规律。
9.如权利要求8所述的基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法,其特征在于,所述根据多个所述监测点的波组分信息得出爆破振动衰减规律包括:
根据多个所述监测点的相同类型的波组分信息、岩体参数和爆破参数,拟合得出至少一个类型的所述波组分爆破振动衰减规律。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110525920.5A CN113238281A (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110525920.5A CN113238281A (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113238281A true CN113238281A (zh) | 2021-08-10 |
Family
ID=77134234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110525920.5A Pending CN113238281A (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113238281A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11181753A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-06 | Sato Kogyo Co Ltd | 発破による地盤振動の予測方法および発破方法 |
CN105510959A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 山东康威通信技术股份有限公司 | 一种隧道的振源类型识别方法及振源位置定位方法 |
US20190113642A1 (en) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | Southern University Of Science And Technology | Surface wave prospecting method and acquisition equipment |
CN110515125A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-29 | 长安大学 | 一种岩体中柱面波引起的地表振动速度确定方法 |
CN110954952A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-03 | 山东省科学院激光研究所 | 一种微震信号初至波类型判别和波速校正方法 |
CN111189534A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-22 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法 |
CN112765853A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-07 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种爆破振动可靠度设计方法 |
-
2021
- 2021-05-13 CN CN202110525920.5A patent/CN113238281A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11181753A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-06 | Sato Kogyo Co Ltd | 発破による地盤振動の予測方法および発破方法 |
CN105510959A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 山东康威通信技术股份有限公司 | 一种隧道的振源类型识别方法及振源位置定位方法 |
US20190113642A1 (en) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | Southern University Of Science And Technology | Surface wave prospecting method and acquisition equipment |
CN110515125A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-29 | 长安大学 | 一种岩体中柱面波引起的地表振动速度确定方法 |
CN110954952A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-03 | 山东省科学院激光研究所 | 一种微震信号初至波类型判别和波速校正方法 |
CN111189534A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-22 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 一种提高爆破测振仪传感器对准爆心精度的方法 |
CN112765853A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-07 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种爆破振动可靠度设计方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
卢文波 等: "质点峰值振动速度衰减公式的改进", 《工程爆破》 * |
温智捷 等: "盾构隧道孤石预爆破地表质点峰值振速衰减公式", 《工程爆破》 * |
高启栋 等: "垂直孔爆破诱发地震波的成分构成及演化规律", 《岩石力学与工程学报》 * |
高启栋 等: "水平光面爆破激发地震波的成分及衰减特征", 《爆炸与冲击》 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | A study on the vibration frequency of blasting excavation in highly stressed rock masses | |
Yang et al. | Microseism induced by transient release of in situ stress during deep rock mass excavation by blasting | |
Blair | Seismic radiation from an explosive column | |
CN107066753A (zh) | 浅埋隧道爆破施工地表质点峰值振速的预测方法 | |
Huo et al. | Attenuation characteristics of blasting stress under decoupled cylindrical charge | |
Mooney | Seismic shear waves in engineering | |
Riggs | Seismic wave types in a borehole | |
Yu et al. | A prediction model for amplitude-frequency characteristics of blast-induced seismic waves | |
CN102087367A (zh) | 纵波-面波速度比值法划分基岩风化带的方法 | |
O'brien | Some experiments concerning the primary seismic pulse | |
Gao et al. | Analysis of evolution of seismic components induced by a vertical blasthole | |
CN113238281A (zh) | 一种基于波组分的爆破振动衰减规律分析方法 | |
Yamamoto et al. | Experimental and theoretical study on smooth blasting with electronic delay detonators | |
Wang et al. | PPV and Frequency Characteristics of Tunnel Blast‐Induced Vibrations on Tunnel Surfaces and Tunnel Entrance Slope Faces | |
CN112285763A (zh) | 不耦合装药式炸药震源激发高能高频参数确定方法和系统 | |
Fan et al. | Low-Frequency Characteristics of Vibrations Induced by Transient Unloading of In Situ Stress and Its Influence on Safety of a Deeply Buried Tunnel | |
Obert et al. | Generation and propagation of strain waves in rock | |
Weart | Particle motion near a nuclear detonation in halite | |
Ghanaat et al. | Experimental study of dam-water-foundation interaction | |
Gaffney et al. | Noise and target strength degradation accompanying shallow‐buried explosions | |
RU2102697C1 (ru) | Способ определения относительной энергии взрывчатых веществ, переданной грунтовому массиву при взрыве | |
Gou et al. | Effects of Charge Length on Single Long-Hole Blasting Vibration Characteristics with Consideration of the Free Surface | |
GAO et al. | Analysis of wave-type and seismic component induced by rock blasting considering source characteristics | |
Devine | Vibration levels transmitted across a presplit fracture plane | |
Gómez et al. | Near-field frequency attenuation of vibrations from blasting using a full-field solution |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210810 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |