CN116307045B - 隧道爆破下建筑物振速计算方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种隧道爆破下建筑物振速计算方法、系统、设备及介质，涉及隧道爆破领域，所述方法包括获取第一信息、第二信息、起爆药量和地层厚度；根据所述第一信息和起爆药量计算，得到第三信息；根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式；根据所述第一关系式和第一距离计算，得到第四信息；根据第二信息和第四信息计算，得到待预测建筑物对应的第二理论振动速度。本方法根据爆破振动波传播路径上的地层岩性和地层厚度，利用已知点的振速初始值和地层振速的折减系数，可方便计算得到任意岩层中及地面上任意点的爆破振速值。本方法适用于传播路径复杂条件下穿越多个地层振速计算的情况，有效提高了爆破振速预测的精准度。
Description
技术领域
本发明涉及隧道爆破技术领域，具体而言，涉及一种隧道爆破下建筑物振速计算方法、系统、设备及介质。
背景技术
在现有的一些工程实践中，遇到比较复杂的地层条件，当采用萨道夫斯基公式进行爆破振速预测时，由于考虑的是整个穿越地层的总体衰减特性，难以准确反映所穿越的每个地层的岩性及厚度对爆破地震波的衰减影响，导致根据经验萨道夫斯基公式得出的振速预测值与实测值往往误差较大，不能得到复杂传播路径条件下的爆破振速，影响了建筑物爆破安全精准评价和减振设计。经过研究，发现爆破振动波穿过地层后，爆破振速发生折减与地层的岩性和厚度有关。但现有技术未提出利用已知点的振速值，通过振动波传播路径上的岩性和地层厚度去进行建筑物振速的计算和安全性评价。因此亟需提出一种隧道爆破下建筑物振速计算方法，根据爆破振动波传播路径上的地层岩性和地层厚度，利用已知点的振速初始值和地层振速的折减系数，来方便计算得到任意点的爆破振速值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道爆破下建筑物振速计算方法、系统、设备及介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种隧道爆破下建筑物振速计算方法，所述方法包括：
获取第一信息、第二信息、起爆药量和地层厚度，所述第一信息包括第一爆心距、第一检测点采集到的爆破振速、第二爆心距和第二检测点采集到的爆破振速，所述第一爆心距为爆心至第一检测点的径向距离，所述第二爆心距为爆心至第二检测点的径向距离，所述第二信息包括第六检测点在隧道所处地层与上覆相邻地层的交界处所采集到的爆破振速，且第六检测点与待预测建筑物处于同一传播路径上；
根据所述第一信息和起爆药量计算，得到第三信息，所述第三信息包括第一拟合系数和第二拟合系数；
根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式，所述第一关系式为地层振速折减系数与地层厚度的关系式，所述地层折减系数为每个岩层对爆破振速衰减影响的系数，每个所述岩层为对地层进行划分得到；
根据所述第一关系式和第一距离计算，得到第四信息，所述第四信息为待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数，所述第一距离为爆心至待预测建筑物的垂直距离；
根据第二信息和第四信息计算，得到待预测建筑物对应的第二理论振动速度，所述第二理论振动速度用于判断隧道爆破开挖时待预测建筑物的安全性。
第二方面，本申请还提供了一种隧道爆破下建筑物振速计算系统，所述系统包括：
获取模块，用于获取第一信息、第二信息、起爆药量和地层厚度，所述第一信息包括第一爆心距、第一检测点采集到的爆破振速、第二爆心距和第二检测点采集到的爆破振速，所述第一爆心距为爆心至第一检测点的径向距离，所述第二爆心距为爆心至第二检测点的径向距离，所述第二信息包括第六检测点在隧道所处地层与上覆相邻地层的交界处所采集到的爆破振速，且第六检测点与待预测建筑物处于同一传播路径上；
第一处理模块，用于根据所述第一信息和起爆药量计算，得到第三信息，所述第三信息包括第一拟合系数和第二拟合系数；
第二处理模块，用于根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式，所述第一关系式为地层振速折减系数与地层厚度的关系式，所述地层折减系数为每个岩层对爆破振速衰减影响的系数，每个所述岩层为对地层进行划分得到；
第三处理模块，用于根据所述第一关系式和第一距离计算，得到第四信息，所述第四信息为待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数，所述第一距离为爆心至待预测建筑物的垂直距离；
第四处理模块，用于根据第二信息和第四信息计算，得到待预测建筑物对应的第二理论振动速度，所述第二理论振动速度用于判断隧道爆破开挖时待预测建筑物的安全性。
第三方面，本申请还提供了一种隧道爆破下建筑物振速计算设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述隧道爆破下建筑物振速计算方法的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种介质，所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述隧道爆破下建筑物振速计算方法的步骤。
本发明的有益效果为：
本发明根据爆破振动波传播路径上的地层岩性和地层厚度，得到相对应的折减系数；利用已知点的振速初始值和折减系数，得到任意点的爆破振速值。本方法考虑了传播路径上不同级别围岩传播介质对爆破地震波的衰减影响，适用于传播路径复杂条件下穿越多个地层振速计算的情况，相比常规的萨道夫斯基振速预测方法，可以有效提高爆破振速预测的精准度，可为相关的爆破振动安全评价和减振设计提供精准指导。此外，根据计算得到的建筑物振速，通过与预设安全振速的对比，本发明能够及时作出应对措施，以对建筑物进行防护，防止造成损害。本发明考虑了多个地层的衰减效果，更直观的得到了不同岩性地层的衰减特性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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他相关的附图。
图1为本发明实施例中所述的隧道爆破下建筑物振速计算方法流程示意图；
图2为本发明实施例中所述的隧道爆破下建筑物振速计算系统结构示意图；
图3为本发明第三计算模块的结构示意图；
图4为本发明实施例中所述的隧道爆破下建筑物振速计算设备结构示意图；
图5为在本发明中，各检测点的设置位置结构示意图；
图6为在本发明中，各检测点爆心距的结构示意图；
图7为在本发明中，当只设置第一地层时，根据爆心位置和△R分层后，得到R1′-R31′的结构示意图；
图8为在本发明实施例中，工业建筑和居民住房的设置位置示意图；
图9为在本发明中，硬岩的第一关系式拟合曲线；
图10为在本发明中，中硬岩的第一关系式拟合曲线；
图11为在本发明中，软岩的第一关系式拟合曲线；
图中标记：
1、第一地层；2、第二地层；3、隧道掌子面；4、风井；5、爆心；6、第一检测点；7、第二检测点；8、第三检测点；9、第四检测点；10、第五检测点；12、地表；13、第三地层；901、获取模块；902、第一处理模块；903、第二处理模块；904、第三处理模块；905、第四处理模块；9031、第一计算模块；90311、第一计算单元；90312、第二计算单元；90313、第三计算单元；9032、第二计算模块；90321、第四计算单元；90322、第五计算单元；903221、第一获取单元；903222、第六计算单元；903223、第七计算单元；903224、第八计算单元；903225、第九计算单元；9033、第三计算模块；90331、第二获取单元；90332、第十三计算单元；90333、第十四计算单元；90334、第十五计算单元；9051、第十计算单元；9052、第十一计算单元；9053、第十二计算单元；800、隧道爆破下建筑物振速计算设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、I/O接口；805、通信组件。
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。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
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。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1：
本实施例提供了一种隧道爆破下建筑物振速计算方法。
参见图1，图中示出了本方法包括步骤S1-S5，具体有：
S1:获取第一信息、第二信息、起爆药量和地层厚度，所述第一信息包括第一爆心距、第一检测点采集到的爆破振速、第二爆心距和第二检测点采集到的爆破振速，所述第一爆心距为爆心至第一检测点的径向距离，所述第二爆心距为爆心至第二检测点的径向距离，所述第二信息包括第六检测点在隧道所处地层与上覆相邻地层的交界处所采集到的爆破振速，且第六检测点与待预测建筑物处于同一传播路径上；
在步骤S1中，可以理解的是：所述第一检测点6和第二检测点7设置在对应的地层厚度内。
在本实施例中设置多个检测点时，各检测点的设置位置和爆心距可如图5和图6所示进行设置。
S2:根据所述第一信息和起爆药量计算，得到第三信息，所述第三信息包括第一拟合系数和第二拟合系数；
在步骤S2中，第一拟合系数和第二拟合系数的计算公式为：
上述中，vi表示爆破振速采集值，在本实施例中，i的取值对于检测点的设定数量，即当检测点设定2个时，v1表示第一检测点采集到的爆破振速，v2表示第二检测点采集到的爆破振速；Q表示起爆药量；Ri表示爆心距，在本实施例中，由于i的取值对于检测点的设定数量，即当检测点设定2个时，R1表示第一爆心距，R2表示第二爆心距；Q表示起爆药量；K1表示第一拟合系数；α1表示第二拟合系数；K1和α1是与爆破点至保护对象间的地形、地质条件相关的系数和衰减指数。
当检测点数量为多个时，所述第一拟合系数和所述第二拟合系数可由最小二乘法等进行拟合得到。
S3：根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式，所述第一关系式为地层振速折减系数与地层厚度的关系式，所述地层折减系数为每个岩层对爆破振速衰减影响的系数，每个所述岩层为对地层进行划分得到；
在步骤S3中，可以理解的是：可以对每个所述岩层进行等距划分。如图7所示，在第一地层1中，通过预设分层厚度△R，可将第一地层等距划分成多层。
S4：根据所述第一关系式和第一距离计算，得到第四信息，所述第四信息为待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数，所述第一距离为爆心至待预测建筑物的垂直距离；
S5：根据第二信息和第四信息计算，得到待预测建筑物对应的第二理论振动速度，所述第二理论振动速度用于判断隧道爆破开挖时待预测建筑物的安全性。
在步骤S5中，待预测建筑物对应的第二理论振动速度计算公式为：
v＝v0×η
上式中，v0表示第二信息的振速值，v表示待求点的振速值，η表示第一地层对应的折减率。
为明确S3的具体步骤，所述S3包括S31-S33，具体有：
S31：根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到每个岩层对应的第一理论振动速度；
在步骤S31中，在得到第一拟合系数K1和第二拟合系数α1后，计算公式为：
上式中，K1表示第一拟合系数；α1表示第二拟合系数，K1和α1是与爆破点至保护对象间的地形、地质条件相关的系数和衰减指数；vj表示每个岩层对应的第一理论振动速度，j表示对地层进行划分得到岩层的数量，如图7所示，通过预设分层厚度△R，可将第一地层进行等距分层，之后结合爆心位置得到R′1-R′31，R′1-R′31均是垂直距离；Q表示起爆药量。
S32：依次根据每个岩层对应的第一理论振动速度与地层底部交界处的第一理论振动速度计算，得到第五信息，所述第五信息为每个岩层所对应的折减系数；
在步骤S32中，折减系数的计算公式为：
上式中，vj+1表示每个岩层对应的第一理论振动速度，v1表示地层底部交界处的第一理论振动速度；ηj表示当岩层为j层时所对应的折减系数。
在本实施例中，当第一地层为硬岩地层，根据图7所示的△R以0.5m为分层厚度，计算得到每个岩层对应的第一理论振动速度和每个岩层对应的折减系数，具体如下表一：
表一
S33：根据每个岩层对应的地层厚度和第五信息拟合，得到第一关系式。
在步骤S33中，以不同岩层的厚度为横坐标，不同岩层的折减率η为纵坐标，绘制曲线，采用最小二乘法进行拟合，函数曲线符合指数函数形式。
假设函数关系式为：
y＝AeBx
上式中，A、B为待定系数，其与围岩性质、地层厚度等有关；
通过拟合，可得到函数关系式为：
y＝e-0.049x
如图9所示，当第一地层为硬岩时，其第一关系式拟合曲线为：
如图10所示，当第一地层为中硬岩时，其第一关系式拟合曲线为：
η＝e-0.059△R
如图11所示，当第一地层为软岩时，其第一关系式拟合曲线为：
η＝e-0.071△R
上式中，η表示硬岩对应的折减率，△R1表示硬岩地层对应的岩层厚度值。
在本发明中，为明确第一关系式的具体构建，所述地层厚度包括第一地层厚度和第二地层厚度，所述第二地层位于第一地层的相邻上方；在步骤S3中，包括步骤S34-S35，具体有：
S34：当第一地层和第二地层为同一岩性，则根据所述第一地层厚度、第二地层厚度、第三信息和起爆药量构建第一关系式，其中每个所述岩层为对第一地层厚度和第二地层厚度划分得到；
S35：当第一地层和第二地层为不同岩性，则根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算得到第三关系式，根据所述第二地层厚度和起爆药量计算得到第四关系式，根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式。
在步骤S35中，包括步骤S351-S355，具体有：
S351：获取第六信息，所述第六信息包括第三爆心距、第三检测点采集到的爆破振速、第四爆心距和第四检测点采集到的爆破振速，所述第三爆心距为爆心至第三检测点的径向距离，所述第四爆心距为爆心至第四检测点的径向距离，所述第三检测点和第四检测点设置在第二地层，所述第一检测点和第二检测点设置在第一地层；
在步骤S351中，可以理解的是，所述第三检测点和第四检测点可设置在第二地层所对应的风井井壁左侧；所述第一检测点和第二检测点可设置在第一地层所对应的风井井壁左侧。
S352：根据所述第一信息、第六信息和起爆药量计算，得到第七信息，所述第七信息包括第三拟合系数和第四拟合系数；
S353：根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第三关系式，在第三关系式计算中每个所述岩层为对第一地层划分得到；
S354：根据所述第二地层厚度、第七信息和起爆药量计算，得到第四关系式，在第四关系式计算中每个所述岩层为对第二地层划分得到；
S355：根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式。
在本发明中，为对隧道爆破开挖时对待预测建筑的安全性进行预警，步骤S5包括S51-S53，具体有：
S51:根据预设安全振速和预设安全修正值计算，得到一般危险值和严重危险值；
若预设安全振速为v安全，则在步骤S51中计算公式有：
v安全-△v＝v′
上式中，v安全表示预设安全振速，△v表示预设安全修正值，v′表示修正后的预设安全振速；
当修正后的预设安全振速大于预设阈值时，为严重危险值；当修正后的预设安全振速小于预设阈值时，为一般危险值。所述预设阈值根据工程实践进行确定。
S52：将第二理论振动速度与一般危险值和严重危险值进行对比，判断隧道爆破开挖时待预测建筑的安全性；
S53：当第二理论振动速度位于严重危险值时，降低起爆药量，重新开始获取所述第一信息和第二信息，直至第二理论振动速度小于或等于一般危险值。
在本发明中，为对第一拟合系数和第二拟合系数进行修正，在步骤S3中，包括步骤S36-S39，具体有：
S36：获取第八信息，所述第八信息包括第五爆心距和第五检测点采集到的爆破振速，所述第五爆心距为爆心至第五检测点的径向距离；
在步骤S36中，可以理解的是，所述第五检测点设置在地层厚度内。所述第一检测点、第二检测点和第五检测点设置在风井井壁的左侧。
S37：根据所述第八信息和起爆药量计算，得到第九信息，所述第九信息包括第一拟合系数修正值和第二拟合系数修正值；
S38：根据所述第三信息和所述第九信息计算，得到第十信息，所述第十信息包括第一拟合综合系数和第二拟合综合系数；
S39：根据所述地层厚度、第十信息和起爆药量计算，并根据计算结果更新第一关系式。
如图8所示，为某隧道工程所处地质条件，在隧道的近处有工业建筑和居民住房，现在分别要计算隧道振动波传播到工业建筑和居民住房时的爆破振速，看其是否在安全范围内。其中，第一地层为硬岩，第二地层为中硬岩，第三地层为软岩。参数如表二和表三所示：
对于工业建筑：
表二
首先，利用现场实测数据得到N点的振速为11.70cm/s，由本发明的安全性计算方法，可得到响应的折减率分别为：
η1＝e-0.049×7.8＝0.682
η2＝e-0.059×8.86＝0.593
η3＝e-0.071×2.78＝0.821
则工业建筑处的爆破振速为：
v工业建筑＝vN×η1×η2×η3＝11.70×0.682×0.593×0.821＝3.88cm/s
v工业建筑小于安全允许振速5cm/s，因此该工业建筑不会因隧道爆破开挖受到损坏。
对于居民住房：
表三
首先，利用现场实测数据得到M点的振速为5.42cm/s，由本发明的安全性计算方法，可得到响应的折减率分别为：
η1＝e-0.049×7.8＝0.682
η2＝e-0.059×4.38＝0.772
则居民住房处的爆破振速为：
v居民住房＝vM×η1×η2＝5.42×0.682×0.772＝2.86cm/s
v居民住房小于安全允许振速3cm/s，因此该居民住房不会因隧道爆破开挖受到损坏。
实施例2：
如图2所示，本实施例提供了一种隧道爆破下建筑物振速计算系统，所述系统包括获取模块901、第一处理模块902、第二处理模块903、第三处理模块904和第四处理模块905，具体有：
获取模块901，用于获取第一信息、第二信息、起爆药量和地层厚度，所述第一信息包括第一爆心距、第一检测点采集到的爆破振速、第二爆心距和第二检测点采集到的爆破振速，所述第一爆心距为爆心至第一检测点的径向距离，所述第二爆心距为爆心至第二检测点的径向距离，所述第二信息包括第六检测点在隧道所处地层与上覆相邻地层的交界处所采集到的爆破振速，且第六检测点与待预测建筑物处于同一传播路径上；
第一处理模块902，用于根据所述第一信息和起爆药量计算，得到第三信息，所述第三信息包括第一拟合系数和第二拟合系数；
第二处理模块903，用于根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式，所述第一关系式为地层振速折减系数与地层厚度的关系式，所述地层折减系数为每个岩层对爆破振速衰减影响的系数，每个所述岩层为对地层进行划分得到；
第三处理模块904，用于根据所述第一关系式和第一距离计算，得到第四信息，所述第四信息为待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数，所述第一距离为爆心至待预测建筑物的垂直距离；
第四处理模块905，用于根据第二信息和第四信息计算，得到待预测建筑物对应的第二理论振动速度，所述第二理论振动速度用于判断隧道爆破开挖时待预测建筑物的安全性。
在本公开的一种具体实施方式中，在第二处理模块903中，包括第一计算模块9031，所述第一计算模块9031包括第一计算单元90311、第二计算单元90312和第三计算单元90313，具体有：
第一计算单元90311，用于根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到每个岩层对应的第一理论振动速度；
第二计算单元90312，用于依次根据每个岩层对应的第一理论振动速度与地层底部交界处的第一理论振动速度计算，得到第五信息，所述第五信息为每个岩层所对应的折减系数；
第三计算单元90313，用于根据每个岩层对应的地层厚度和第五信息拟合，得到第一关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，在第二处理模块903中，包括第二计算模块9032，所述第二计算模块9032包括第四计算单元90321和第五计算单元90322，具体有：
第四计算单元90321，用于当第一地层和第二地层为同一岩性，则根据所述第一地层厚度、第二地层厚度、第三信息和起爆药量构建第一关系式，其中每个所述岩层为对第一地层厚度和第二地层厚度划分得到；
第五计算单元90322，用于当第一地层和第二地层为不同岩性，则根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算得到第三关系式，根据所述第二地层厚度和起爆药量计算得到第四关系式，根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，在第五计算单元90322中，所述第五计算单元90322包括第一获取单元903221、第六计算单元903222、第七计算单元903223、第八计算单元903224和第九计算单元903225，具体有：
第一获取单元903221，用于获取第六信息，所述第六信息包括第三爆心距、第三检测点采集到的爆破振速、第四爆心距和第四检测点采集到的爆破振速，所述第三爆心距为爆心至第三检测点的径向距离，所述第四爆心距为爆心至第四检测点的径向距离，所述第三检测点和第四检测点设置在第二地层，所述第一检测点和第二检测点设置在第一地层；
第六计算单元903222，用于根据所述第一信息、第六信息和起爆药量计算，得到第七信息，所述第七信息包括第三拟合系数和第四拟合系数；
第七计算单元903223，用于根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第三关系式，在第三关系式计算中每个所述岩层为对第一地层划分得到；
第八计算单元903224，用于根据所述第二地层厚度、第七信息和起爆药量计算，得到第四关系式，在第四关系式计算中每个所述岩层为对第二地层划分得到；
第九计算单元903225，根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，在第四处理模块905中包括第十计算单元9051和第十一计算单元9052，具体有：
第十计算单元9051，用于根据预设安全振速和预设安全修正值计算，得到一般危险值和严重危险值；
第十一计算单元9052，用于将第二理论振动速度与一般危险值和严重危险值进行对比，判断隧道爆破开挖时待预测建筑的安全性。
在本公开的一种具体实施方式中，在第四处理模块905中还包括第十二计算单元9053，具体有：
第十二计算单元9053，用于当第二理论振动速度位于严重危险值时，降低起爆药量，重新开始获取所述第一信息和第二信息，直至第二理论振动速度小于或等于一般危险值。
如图3所示，在本公开的一种具体实施方式中，在第二处理模块903中，包括第三计算模块9033，所述第三计算模块9033包括第二获取单元90331、第十三计算单元90332、第十四计算单元90333和第十五计算单元90334，具体有：
第二获取单元90331，用于获取第八信息，所述第八信息包括第五爆心距和第五检测点采集到的爆破振速，所述第五爆心距为爆心至第五检测点的径向距离；
第十三计算单元90332，用于根据所述第八信息和起爆药量计算，得到第九信息，所述第九信息包括第一拟合系数修正值和第二拟合系数修正值；
第十四计算单元90333，用于根据所述第三信息和所述第九信息计算，得到第十信息，所述第十信息包括第一拟合综合系数和第二拟合综合系数；
第十五计算单元90334，用于根据所述地层厚度、第十信息和起爆药量计算，并根据计算结果更新第一关系式。
需要说明的是，关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
实施例3：
相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种隧道爆破下建筑物振速计算设备，下文描述的一种隧道爆破下建筑物振速计算设备与上文描述的一种隧道爆破下建筑物振速计算方法可相互对应参照。
图4是根据示例性实施例示出的一种隧道爆破下建筑物振速计算设备800的框图。如图4所示，该隧道爆破下建筑物振速计算设备800可以包括：处理器801，存储器802。该隧道爆破下建筑物振速计算设备800还可以包括多媒体组件803，I/O接口804，以及通信组件805中的一者或多者。
其中，处理器801用于控制该隧道爆破下建筑物振速计算设备800的整体操作，以完成上述的隧道爆破下建筑物振速计算方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该隧道爆破下建筑物振速计算设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该隧道爆破下建筑物振速计算设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该隧道爆破下建筑物振速计算设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
在一示例性实施例中，隧道爆破下建筑物振速计算设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital SignalProcessing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的隧道爆破下建筑物振速计算方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的隧道爆破下建筑物振速计算方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由隧道爆破下建筑物振速计算设备800的处理器801执行以完成上述的隧道爆破下建筑物振速计算方法。
实施例4：
相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种隧道爆破下建筑物振速计算方法可相互对应参照。
一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的隧道爆破下建筑物振速计算方法的步骤。
该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
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。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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。
Claims (6)
1.隧道爆破下建筑物振速计算方法，其特征在于，包括：
获取第一信息、第二信息、起爆药量和地层厚度，所述第一信息包括第一爆心距、第一检测点采集到的爆破振速、第二爆心距和第二检测点采集到的爆破振速，所述第一爆心距为爆心至第一检测点的径向距离，所述第二爆心距为爆心至第二检测点的径向距离，所述第二信息包括第六检测点在隧道所处地层与上覆相邻地层的交界处所采集到的爆破振速，且第六检测点与待预测建筑物处于同一传播路径上；
根据所述第一信息和起爆药量计算，得到第三信息，所述第三信息包括第一拟合系数和第二拟合系数；第一拟合系数和第二拟合系数的计算公式为：
上式中，vi表示爆破振速采集值，i的取值对于检测点的设定数量，即当检测点设定2个时，v1表示第一检测点采集到的爆破振速，v2表示第二检测点采集到的爆破振速；Q表示起爆药量；Ri表示爆心距，i的取值对于检测点的设定数量，即当检测点设定2个时，R1表示第一爆心距，R2表示第二爆心距；Q表示起爆药量；K1表示第一拟合系数；α1表示第二拟合系数；K1和α1是与爆破点至保护对象间的地形、地质条件相关的系数和衰减指数；
根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式，所述第一关系式为地层振速折减系数与地层厚度的关系式，所述地层折减系数为每个岩层对爆破振速衰减影响的系数，每个所述岩层为对地层进行划分得到；其中包括：
根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到每个岩层对应的第一理论振动速度；本步骤中计算公式为：
上式中，K1表示第一拟合系数；α1表示第二拟合系数，K1和α1是与爆破点至保护对象间的地形、地质条件相关的系数和衰减指数；vj表示每个岩层对应的第一理论振动速度，j表示对地层进行划分得到岩层的数量，Rj表示通过预设分层厚度对地层进行分层后岩层的不同垂直距离；Q表示起爆药量；
依次根据每个岩层对应的第一理论振动速度与地层底部交界处的第一理论振动速度计算，得到第五信息，所述第五信息为每个岩层所对应的折减系数；本步骤中折减系数的计算公式为：
上式中，vj+1表示每个岩层对应的第一理论振动速度，v1表示地层底部交界处的第一理论振动速度；ηj表示当岩层为j层时所对应的折减系数；
根据每个岩层对应的地层厚度和第五信息拟合，得到第一关系式；其中，以不同岩层的厚度为横坐标，不同岩层的折减率为纵坐标，绘制曲线，采用最小二乘法进行拟合，函数曲线符合指数函数形式；指数函数形式为：
y＝AeBx
上式中，A、B为待定系数，其与围岩性质、地层厚度等有关；
根据所述第一关系式和第一距离计算，得到第四信息，所述第四信息为待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数，所述第一距离为爆心至待预测建筑物的垂直距离；
根据第二信息和第四信息计算，得到待预测建筑物对应的第二理论振动速度，所述第二理论振动速度用于判断隧道爆破开挖时待预测建筑物的安全性；本步骤中第二理论振动速度计算公式为：
v＝v0×η
上式中，v0表示第二信息的振速值，v表示待求点的振速值，η表示第四信息，即待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数。
2.根据权利要求1所述的隧道爆破下建筑物振速计算方法，其特征在于,所述地层厚度包括第一地层厚度和第二地层厚度，所述第二地层位于第一地层的相邻上方；根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式，包括：
当第一地层和第二地层为同一岩性，则根据所述第一地层厚度、第二地层厚度、第三信息和起爆药量构建第一关系式，其中每个所述岩层为对第一地层厚度和第二地层厚度划分得到；
当第一地层和第二地层为不同岩性，则根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算得到第三关系式，根据所述第二地层厚度和起爆药量计算得到第四关系式，根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式；其中包括：
获取第六信息，所述第六信息包括第三爆心距、第三检测点采集到的爆破振速、第四爆心距和第四检测点采集到的爆破振速，所述第三爆心距为爆心至第三检测点的径向距离，所述第四爆心距为爆心至第四检测点的径向距离，所述第三检测点和第四检测点设置在第二地层，所述第一检测点和第二检测点设置在第一地层；
根据所述第一信息、第六信息和起爆药量计算，得到第七信息，所述第七信息包括第三拟合系数和第四拟合系数；
根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第三关系式，在第三关系式计算中每个所述岩层为对第一地层划分得到；
根据所述第二地层厚度、第七信息和起爆药量计算，得到第四关系式，在第四关系式计算中每个所述岩层为对第二地层划分得到；
根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式。
3.一种隧道爆破下建筑物振速计算系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取第一信息、第二信息、起爆药量和地层厚度，所述第一信息包括第一爆心距、第一检测点采集到的爆破振速、第二爆心距和第二检测点采集到的爆破振速，所述第一爆心距为爆心至第一检测点的径向距离，所述第二爆心距为爆心至第二检测点的径向距离，所述第二信息包括第六检测点在隧道所处地层与上覆相邻地层的交界处所采集到的爆破振速，且第六检测点与待预测建筑物处于同一传播路径上；
第一处理模块，用于根据所述第一信息和起爆药量计算，得到第三信息，所述第三信息包括第一拟合系数和第二拟合系数；第一拟合系数和第二拟合系数的计算公式为：
上式中，vi表示爆破振速采集值，i的取值对于检测点的设定数量，即当检测点设定2个时，v1表示第一检测点采集到的爆破振速，v2表示第二检测点采集到的爆破振速；Q表示起爆药量；Ri表示爆心距，i的取值对于检测点的设定数量，即当检测点设定2个时，R1表示第一爆心距，R2表示第二爆心距；Q表示起爆药量；K1表示第一拟合系数；α1表示第二拟合系数；K1和α1是与爆破点至保护对象间的地形、地质条件相关的系数和衰减指数；
第二处理模块，用于根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第一关系式，所述第一关系式为地层振速折减系数与地层厚度的关系式，所述地层折减系数为每个岩层对爆破振速衰减影响的系数，每个所述岩层为对地层进行划分得到；在第二处理模块中，包括第一计算模块，所述第一计算模块包括：
第一计算单元，用于根据所述地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到每个岩层对应的第一理论振动速度；本步骤中计算公式为：
上式中，K1表示第一拟合系数；α1表示第二拟合系数，K1和α1是与爆破点至保护对象间的地形、地质条件相关的系数和衰减指数；vj表示每个岩层对应的第一理论振动速度，j表示对地层进行划分得到岩层的数量，Rj表示通过预设分层厚度对地层进行分层后岩层的不同垂直距离；Q表示起爆药量；
第二计算单元，用于依次根据每个岩层对应的第一理论振动速度与地层底部交界处的第一理论振动速度计算，得到第五信息，所述第五信息为每个岩层所对应的折减系数；本步骤中折减系数的计算公式为：
上式中，vj+1表示每个岩层对应的第一理论振动速度，v1表示地层底部交界处的第一理论振动速度；ηj表示当岩层为j层时所对应的折减系数；
第三计算单元，用于根据每个岩层对应的地层厚度和第五信息拟合，得到第一关系式；其中，以不同岩层的厚度为横坐标，不同岩层的折减率为纵坐标，绘制曲线，采用最小二乘法进行拟合，函数曲线符合指数函数形式；指数函数形式为：
y＝AeBx
上式中，A、B为待定系数，其与围岩性质、地层厚度等有关；
第三处理模块，用于根据所述第一关系式和第一距离计算，得到第四信息，所述第四信息为待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数，所述第一距离为爆心至待预测建筑物的垂直距离；
第四处理模块，用于根据第二信息和第四信息计算，得到待预测建筑物对应的第二理论振动速度，所述第二理论振动速度用于判断隧道爆破开挖时待预测建筑物的安全性；本步骤中第二理论振动速度计算公式为：
v＝v0×η
上式中，v0表示第二信息的振速值，v表示待求点的振速值，η表示第四信息，即待预测建筑物在第一距离处所对应的折减系数。
4.根据权利要求3所述的隧道爆破下建筑物振速计算系统，其特征在于，在第二处理模块中，包括第二计算模块，所述第二计算模块包括：
第四计算单元，用于当第一地层和第二地层为同一岩性，则根据所述第一地层厚度、第二地层厚度、第三信息和起爆药量构建第一关系式，其中每个所述岩层为对第一地层厚度和第二地层厚度划分得到；
第五计算单元，用于当第一地层和第二地层为不同岩性，则根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算得到第三关系式，根据所述第二地层厚度和起爆药量计算得到第四关系式，根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式；在第五计算单元中，包括：
第六计算单元，用于获取第六信息，所述第六信息包括第三爆心距、第三检测点采集到的爆破振速、第四爆心距和第四检测点采集到的爆破振速，所述第三爆心距为爆心至第三检测点的径向距离，所述第四爆心距为爆心至第四检测点的径向距离，所述第三检测点和第四检测点设置在第二地层，所述第一检测点和第二检测点设置在第一地层；
第七计算单元，用于根据所述第一信息、第六信息和起爆药量计算，得到第七信息，所述第七信息包括第三拟合系数和第四拟合系数；
第八计算单元，用于根据所述第一地层厚度、第三信息和起爆药量计算，得到第三关系式，在第三关系式计算中每个所述岩层为对第一地层划分得到；
第九计算单元，用于根据所述第二地层厚度、第七信息和起爆药量计算，得到第四关系式，在第四关系式计算中每个所述岩层为对第二地层划分得到；
第十计算单元，用于根据所述第三关系式和第四关系式构建第一关系式。
5.一种隧道爆破下建筑物振速计算设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1或2任一项所述隧道爆破下建筑物振速计算方法的步骤。
6.一种介质，其特征在于：所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1或2任一项所述隧道爆破下建筑物振速计算方法的步骤。
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| CN116307045A (zh) | 2023-06-23 |
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