CN113588064A - 爆破振动数据的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种爆破振动数据的测量方法，爆破振动数据的测量方法包括：根据预设方法获取振动衰减系数和介质系数；在待监测位置布置振动监测点；在振动监测点上安装第一速度传感器，并测量爆破区中心、第一速度传感器的位置及高程；将信号采集仪与各第一速度传感器信号连接，调整信号采集仪各参数至预设范围；当爆破产生的振动超过第一预设开门阈值时，开始记录爆破振动信号；获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数。该爆破振动数据的测量方法具有方法简单，并且可以准确采集多个目标参数的优点。

Description

爆破振动数据的测量方法

技术领域

本发明涉及爆破技术领域，尤其涉及一种爆破振动数据的测量方法。

背景技术

在实际隧道建设过程中，现需要在已有隧道线一定距离外设置新的隧道线，而在新隧道线挖掘过程中不可避免的会要运用到爆破。为防止爆破对已有隧道线造成影响，需要首先对爆破振速进行测试，以确定爆破火药用量，因此需要提供一种精确测量爆破振速的测量方法。

发明内容

本发明提供一种爆破振动数据的测量方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种爆破振动数据的测量方法，所述爆破振动数据的测量方法包括：

根据预设方法获取振动衰减系数和介质系数；

在待监测位置布置振动监测点；

在所述振动监测点上安装第一速度传感器，并测量爆破区中心、第一速度传感器的位置及高程；

将信号采集仪与各所述第一速度传感器信号连接，调整信号采集仪各参数至预设范围；

当爆破产生的振动超过所述第一预设开门阈值时，开始记录爆破振动信号；

获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数。

可选地，所述根据预设方法获取振动衰减系数和介质系数的步骤包括：

在距离爆破点预设距离的位置标记多个振动测点，多个所述振动测点位于同一直线上；

在所述振动测点位置分别安装第二速度传感器，并对所述第二速度传感器进行编号；

将采集测试仪器分别连接至各第二速度传感器，调整采集测试仪器，选择第二预设开门阈值；

当爆破产生的振动超过所述预设第二开门阈值时，开始记录爆破振动信号；

获取所述采集测试仪器的数据并进行分析处理；

根据预设公式获取所述振动衰减系数和介质系数。

可选地，所述根据预设公式获取所述振动衰减系数和介质系数的步骤包括：

若振动测点与爆破区的竖直距离差小于预设值时，所述预设公式为：

式中各字母含义为：Q---齐爆药量(kg)，R---爆心距(m)，V—地振动质点最大速度(cm/s)，K为振动衰减系数，α介质系数；

根据最小二乘法，将各监测点的质点振动速度值及齐爆药量Q、爆心距R分别代入上式，进行回归分析计算，得到该地质与地形条件下的K和α值。

可选地，所述根据预设公式获取所述振动衰减系数和介质系数的步骤还包括：

若振动测点与水平面的的距离大于预设值时，所述预设公式为：

式中各字母含义为：H---边坡测点至爆源的高差(m)，R---测点至爆源的水平距离或在介质中的传播距离(m)，β---与爆区至测点间的地形、地质条件有关的衰减指数。

可选地，所述获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数中，所述目标参数包括竖向、水平径向和水平切向的振动峰值、峰值主频、主振持续时间和最大振幅。

可选地，所述获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参的步骤之后，还包括以下步骤：

若振动监测点任一方向的实测最大质点振动速度超过相应的振动控制标准，则爆破质点振动速度超限，可能或已经对所监测的对象造成损伤或破坏；

若监测点所有方向的实测最大质点振动速度均小于相应的振动控制标准，则表明监测对象不会受到爆破振动损伤。

可选地，所述若振动监测点任一方向的实测最大质点振动速度超过相应的振动控制标准，则爆破质点振动速度超限，可能或已经对所监测的对象造成损伤或破坏的步骤之后，还包括：

检查监测对象是否出现细微裂缝、起鼓损伤现象或利用声波检测手段对爆破振动影响程度进行评价。

可选地，所述第一开门阈值为预测最大振幅的15％～25％，并且大于0.2cm/s。

可选地，所述在爆破区预设位置布置振动监测点的步骤包括：

所述振动监测点设置于建筑物靠近爆破区的一侧。

可选地，在每个所述第一速度传感器外围罩设保护外罩。

本发明的上述技术方案中，爆破振动数据的测量方法包括：根据预设方法获取振动衰减系数和介质系数；在待监测位置布置振动监测点；在振动监测点上安装第一速度传感器，并测量爆破区中心、第一速度传感器的位置及高程；将信号采集仪与各第一速度传感器信号连接，调整信号采集仪各参数至预设范围；当爆破产生的振动超过第一预设开门阈值时，开始记录爆破振动信号；获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数。该发明具有方法简单，并且可以准确采集多个目标参数的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明爆破振动数据的测量方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明爆破振动数据的测量方法第二实施例的部分流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1，根据本发明的第一实施例，本发明提供一种爆破振动数据的测量方法，爆破振动数据的测量方法包括：

S100，根据预设方法获取振动衰减系数和介质系数；

S200，在待监测位置布置振动监测点；

S300，在振动监测点上安装第一速度传感器，并测量爆破区中心、第一速度传感器的位置及高程；

S400，将信号采集仪与各第一速度传感器信号连接，调整信号采集仪各参数至预设范围；

S500，当爆破产生的振动超过第一预设开门阈值时，开始记录爆破振动信号；

S600，获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数。

根据开挖爆破方案和爆破参数设计，对爆源周边一定范围内的振动敏感部位进行振动监测。在爆破前2小时，按预定的位置及要求安装三矢量第一速度第一速度传感器，其中Z方向铅直，X方向指向爆源为水平径向，Y方向为水平切向。对振动监测点进行编号，测量并记录震源中心及第一速度传感器的位置与高程。在爆破前30分种，将采集仪连接各第一速度传感器，记录第一速度传感器和采集仪编号，设置参数，选择合适的第一开门阀值，确认仪器连接、调试完好，在爆破现场警戒前撤到安全区域。爆破产生的振动超过仪器设定的第一开门阀值，开始记录爆破振动信号；爆破警戒解除后，进入爆破现场收拾仪器、第一速度传感器与连接线、清除粘结在地表面的石膏。通过计算机USB接口与记录仪连接，传输现场记录的振动波形数据。使用振动分析软件对波形进行分析处理，分别读取竖向、水平径向和水平切向的振动峰值、峰值主频、主振持续时间等目标参数。该实施例方法简单，并且可以准确采集各目标参数，目标参数包括爆炸振速。

具体地，速度传感器(包括第一速度传感器和第二速度传感器)可以采用L20型爆破测振仪，每台测振仪有三个通道，可以配置3个单向速度传感器或1个三分量速度传感器或1个三分量加速度传感器。该仪器自带液晶显示屏，现场直接设置各种采集参数，能即时显示波形、峰值和频率。具有24位A/D转换，采用自适应量程。通过USB接口与PC电脑进行数据通讯，运用专用软件进行处理分析及成果输出等，并带有手机报警功能，设制一定振速阀值，若有溢出，自动发出相应短信，进行报警。

每台L20型爆破测振仪有三个通道，可同时记录三个测点的单向爆破振动或1个测点的三分量振动。当用于测量竖向振动速度时，可连接3个竖向速度传感器；用于测量三矢量振动速度时，可连接1个三分量速度传感器或1个三分量加速度传感器。传感器与测点表面应紧密连接，用熟石膏将传感器粘结在地表或侧壁，熟石膏固化后粘结在建筑物或基岩表面，以便形成整体振动，保证测试结果正确。在传感器安装时，应清除地表松散物体，测量地表平整度。单向振动速度传感器保持铅直，三矢量振动传感器的Z向铅直，X向指向爆源为水平径向，则Y向为水平切向。

参见图2，根据本发明的第二实施例，，S100的步骤包括：

S101，在距离爆破点预设距离的位置标记多个振动测点，多个振动测点位于同一直线上；

S102，在振动测点位置分别安装第二速度传感器，并对第二速度传感器进行编号；

S103，将采集测试仪器分别连接至各第二速度传感器，调整采集测试仪器，选择第二预设开门阈值；

S104，当爆破产生的振动超过预设第二开门阈值时，开始记录爆破振动信号；

S105，获取采集测试仪器的数据并进行分析处理；

S106，根据预设公式获取振动衰减系数和介质系数。

由于公式中的K和α值与场地地质、地形条件等因素有关，不同的地质、地形条件具有不同的K、α值，因此必须实地测定K、α值。用于计算K、α值的振动测点应布置在一条直线上，以近密远疏的方式布置至少3个第二速度传感器(各监测点与爆破点宜在同一高程，也可利用位于直线上的其他监测点的竖向振动速度值)进行最低覆盖，若现场条件允许，在保证设备安全的前提下，各传感器与爆破点的距离根据现场场地条件调整。在爆破前2小时，按预定的位置及要求安装第二速度传感器，对监测点进行编号，测量并记录震源中心及传感器的位置与高程。在爆破前30分种，将采集仪连接各传感器，记录传感器和采集仪编号，设置参数，选择合适的开门阀值(宜为预测最大幅值的20％且不低于0.2cm/s，防止频繁误触发)，确认仪器连接、调试完好，使用保护罩盖在仪器和传感器上，加以保护。在爆破现场警戒前撤到安全区域。爆破产生的振动超过仪器设定的开门阀值，开始记录爆破振动信号。爆破警戒解除后，进入爆破现场收拾仪器、传感器与连接线。清除粘结在地表面的石膏，收拾现场工作垃圾。通过计算机USB接口与记录仪连接，传输现场记录的振动波形数据。使用振动分析软件对波形进行分析处理，分别读取竖向、水平径向和水平切向的振动峰值、峰值主频、主振持续时间等参数。爆破振动衰减规律与场地地质、地形条件等因素有关，根据位于直线上的各振动监测点振动幅值变化可以计算表征爆破振动衰减规律的K、α值，计算方法一般采用最小二乘法进行回归分析计算。

进一步地，S106的步骤包括：

若振动测点与爆破区的竖直距离差小于预设值时，预设公式为：

式中各字母含义为：Q---齐爆药量(kg)，R---爆心距(m)，V—地振动质点最大速度(cm/s)，K为振动衰减系数，α介质系数。

具体计算步骤为：

对上式两边取对数，则得：

引入变量：y＝logv k＝logK

y＝k+αx

上式为一元线性回归方程，k、α为回归方程的回归系数。

根据最小二乘法，将各监测点的质点振动速度值及齐爆药量Q、爆心距分别代入上式，进行回归分析计算，得到该地质与地形条件下的K和α值。必要时，可分别计算竖向、水平径向和水平切向爆破质点振动参数K和α值。

进一步地，S106的步骤还包括：

若振动测点与水平面的的距离大于预设值时，预设公式为：

式中各字母含义为：H---边坡测点至爆源的高差(m)，R---测点至爆源的水平距离或在介质中的传播距离(m)，β---与爆区至测点间的地形、地质条件有关的衰减指数。由于不同的地质、地形条件，K和α值也会有所不同，因此一般要选择不同地质、地形条件进行多次试验，选取合适的K和α值。该公式计算方法与上一实施例类似，在此不再赘述。

进一步地，获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数中，目标参数包括竖向、水平径向和水平切向的振动峰值、峰值主频、主振持续时间、最大振幅和爆破振速。

进一步地，获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参的步骤之后，还包括以下步骤：

若振动监测点任一方向的实测最大质点振动速度超过相应的振动控制标准，则爆破质点振动速度超限，可能或已经对所监测的对象造成损伤或破坏；

若监测点所有方向的实测最大质点振动速度均小于相应的振动控制标准，则表明监测对象不会受到爆破振动损伤。检查监测对象是否出现细微裂缝、起鼓损伤现象或利用声波检测手段对爆破振动影响程度进行评价。若合成最大质点振动速度超限，也应引起重视，并结合现场宏观检查结果进行综合评断。但由于振动监测技术发展历史的原因，目前一般使用分量振动值进行评价。

进一步地，第一开门阈值为预测最大振幅的15％～25％，并且大于0.2cm/s。当然，第二开门阈值范围可以与第一开门阈值相同，只要是为了防止频繁误触发。

进一步地，在爆破区预设位置布置振动监测点的步骤包括：

振动监测点设置于建筑物靠近爆破区的一侧，这样是为了准确测量监测点的振速，防止因建筑物或构筑物的阻挡和减弱作用对测量结果造成影响。

进一步地，在每个第一速度传感器外围设保护外罩，当然，也可以在第二速度传感器得我外围照射保护外罩。该实施例是为了防止传感器受到飞石或粉尘的影响。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，本发明保护的范围并不局限于此，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和替换，这些变化、修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

在本发明中，术语“第一”“第二”“第三”“第四”“第五”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (10)

1.一种爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述爆破振动数据的测量方法包括：

根据预设方法获取振动衰减系数和介质系数；

在待监测位置布置振动监测点；

在所述振动监测点上安装第一速度传感器，并测量爆破区中心、第一速度传感器的位置及高程；

将信号采集仪与各所述第一速度传感器信号连接，调整信号采集仪各参数至预设范围；

当爆破产生的振动超过所述第一预设开门阈值时，开始记录爆破振动信号；

获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数。

2.根据权利要求1所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述根据预设方法获取振动衰减系数和介质系数的步骤包括：

在距离爆破点预设距离的位置标记多个振动测点，多个所述振动测点位于同一直线上；

在所述振动测点位置分别安装第二速度传感器，并对所述第二速度传感器进行编号；

将采集测试仪器分别连接至各第二速度传感器，调整采集测试仪器，选择第二预设开门阈值；

当爆破产生的振动超过所述预设第二开门阈值时，开始记录爆破振动信号；

获取所述采集测试仪器的数据并进行分析处理；

根据预设公式获取所述振动衰减系数和介质系数。

3.根据权利要求2所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述根据预设公式获取所述振动衰减系数和介质系数的步骤包括：

若振动测点与爆破区的竖直距离差小于预设值时，所述预设公式为：

式中各字母含义为：Q---齐爆药量(kg)，R---爆心距(m)，V—地振动质点最大速度(cm/s)，K为振动衰减系数，α介质系数；

根据最小二乘法，将各监测点的质点振动速度值及齐爆药量Q、爆心距R分别代入上式，进行回归分析计算，得到该地质与地形条件下的K和α值。

4.根据权利要求2所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述根据预设公式获取所述振动衰减系数和介质系数的步骤还包括：

若振动测点与水平面的的距离大于预设值时，所述预设公式为：

式中各字母含义为：H---边坡测点至爆源的高差(m)，R---测点至爆源的水平距离或在介质中的传播距离(m)，β---与爆区至测点间的地形、地质条件有关的衰减指数。

5.根据权利要求1所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参数中，所述目标参数包括竖向、水平径向和水平切向的振动峰值、峰值主频、主振持续时间和最大振幅。

6.根据权利要求1所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述获取采集仪采集的数据并进行分析处理，得到目标参的步骤之后，还包括以下步骤：

若振动监测点任一方向的实测最大质点振动速度超过相应的振动控制标准，则爆破质点振动速度超限，可能或已经对所监测的对象造成损伤或破坏；

若监测点所有方向的实测最大质点振动速度均小于相应的振动控制标准，则表明监测对象不会受到爆破振动损伤。

7.根据权利要求6所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述若振动监测点任一方向的实测最大质点振动速度超过相应的振动控制标准，则爆破质点振动速度超限，可能或已经对所监测的对象造成损伤或破坏的步骤之后，还包括：

检查监测对象是否出现细微裂缝、起鼓损伤现象或利用声波检测手段对爆破振动影响程度进行评价。

8.根据权利要求1所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述第一开门阈值为预测最大振幅的15％～25％，并且大于0.2cm/s。

9.根据权利要求1所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，所述在爆破区预设位置布置振动监测点的步骤包括：

所述振动监测点设置于建筑物靠近爆破区的一侧。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的爆破振动数据的测量方法，其特征在于，在每个所述第一速度传感器外围罩设保护外罩。

Images