自由面对爆破振动信号能量分布特征的影响

吴从师 徐荣文 张庆彬

吴从师, 徐荣文, 张庆彬. 自由面对爆破振动信号能量分布特征的影响[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(6): 907-914. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0907-08
引用本文: 吴从师, 徐荣文, 张庆彬. 自由面对爆破振动信号能量分布特征的影响[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(6): 907-914. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0907-08
Wu Congshi, Xu Rongwen, Zhang Qingbin. Influence of free surface on energy distribution characteristics of blasting vibration[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(6): 907-914. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0907-08
Citation: Wu Congshi, Xu Rongwen, Zhang Qingbin. Influence of free surface on energy distribution characteristics of blasting vibration[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(6): 907-914. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0907-08

自由面对爆破振动信号能量分布特征的影响

doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0907-08
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51274049

国家自然科学基金项目 51508038

详细信息
    作者简介:

    吴从师(1953—), 男, 硕士, 教授, wucosh@163.com

  • 中图分类号: O389; TD235

Influence of free surface on energy distribution characteristics of blasting vibration

  • 摘要: 基于爆破振动实测数据, 通过小波分析方法, 得到不同数量自由面爆破振动信号的总能量、各频带的峰值质点振动速度(PPV)及各频带能量, 进而对不同数量自由面爆破振动信号的能量分布特性进行研究。结果表明:开(掏)槽爆破, 由于受单一自由面限制, 大部分炸药爆炸的能量都将作为地震能量消耗掉;自由面越多, 爆破振动信号总能量越少;自由面的数量可影响各频带振动分量分布, 随自由面数量的增加, 爆破振动能量更趋向高频分布, 中低频能量有减少趋势, 振动速度降低;同一振动信号中的高频带PPV虽比低频带PPV高, 但振动持续时间短, 能量衰减较快。建议在工程爆破的减振设计中, 优化起爆方案, 尽量利用多个自由面, 这将比仅仅减少单段起爆药量更有效。
  • 图  1  第1次爆破炮孔布置侧视图

    Figure  1.  Profile of the first blasting holes

    图  2  第2次爆破炮孔布置平面图

    Figure  2.  Layout of the second blasting holes

    图  3  实测爆破振动信号(1-1~2-2)速度时程曲线

    Figure  3.  Monitoring signal (1-1~2-2) velocity-time curves of blasting vibration

    图  4  爆破振动信号1-1~2-2的功率谱密度图

    Figure  4.  Power spectral density map of blasting vibration signal (1-1~2-2)

    图  5  爆破振动能量随距离衰减关系图

    Figure  5.  Line graph of energy decrement of blasting vibration with distance

    图  6  爆破振动信号1-1~2-2各频带能量分布折线图

    Figure  6.  Line graph of each band energy of blasting vibration signal (1-1~2-2)

    图  7  信号1-1在不同频带的爆破振动分量

    Figure  7.  Blasting vibration component of singal 1-1 at different frequency bands

    图  8  爆破振动信号(1-1~2-2)在不同频带PPV的分布

    Figure  8.  Distribution of each band PPV of blasting vibration signal (1-1~2-2)

    表  1  不同数量自由面及不同测点爆破振动信号的条件

    Table  1.   Blasting vibration of different numbers of free surfaces and different test points

    信号 1-1 1-2 2-1 2-2 1-a 1-b 1-c 2-a 2-b 2-c
    爆心距/m 248 248 239 239 248 445 612 239 434 603
    各分段药量/kg 82 69 200 200 82 82 82 200 200 200
    自由面数 1 2 2 3 1 1 1 2 2 2
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    表  2  爆破振动信号1-1~2-2的能量分布

    Table  2.   Energy distribution of blasting vibration signal (1-1~2-2)

    频带数 频带/Hz 小波频带能量/(mm·s-1)2
    信号1-1 信号1-2 信号2-1 信号2-2
    1 0~7.812 5 8.346 7 0.042 3 0.063 7 1.001 4
    2 7.812 5~15.625 0.060 8 0.058 8 0.264 8 0.042 0
    3 15.625~31.25 15.662 8 0.068 0 32.258 6 1.603 5
    4 31.25~62.5 1 935.475 0 86.858 2 498.663 8 78.855 8
    5 62.5~125 254.442 1 15.230 0 156.725 0 27.077 5
    6 125~250 78.738 2 5.010 9 23.780 6 3.863 1
    7 250~500 21.978 5 1.543 2 0.337 7 0.148 6
    8 500~100 0 2.879 2 0.025 4 0.018 0 0.009 6
    总和 2 317.538 108.836 8 712.112 2 112.601 5
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    表  3  爆破振动信号1-a~1-c和2-a~2-c的能量分布

    Table  3.   Energy distribution of blasting vibration signal (1-a~1-c) and (2-a~2-c)

    频带数 频带/Hz 小波频带能量/(mm·s-1)2
    信号1-a 信号2-a 信号1-b 信号2-b 信号1-c 信号2-c
    1 0~7.812 5 8.346 7 0.063 7 0.045 8 0.152 6 0.071 8 0.290 1
    2 7.812 5~15.625 0.060 8 0.264 8 0.331 7 0.182 6 0.063 5 0.339 6
    3 15.625~31.25 15.662 8 32.258 6 6.387 8 1.975 1 4.746 5 1.235 7
    4 31.25~62.5 1 935.475 0 498.663 8 5.201 0 1.205 0 33.687 2 14.729 6
    5 62.5~125 254.442 1 156.725 0 45.034 0 5.292 8 5.801 9 2.264 4
    6 125~250 78.738 2 23.780 6 70.436 7 12.685 3 4.169 1 0.593 8
    7 250~500 21.978 5 0.337 7 4.837 9 0.202 2 0.351 3 0.030 7
    8 500~1 000 2.879 2 0.018 0 0.016 4 0.011 3 0.014 1 0.013 3
    总和 2 317.538 712.112 2 132.291 3 21.706 9 48.905 4 19.497
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-27
  • 修回日期:  2016-08-30
  • 刊出日期:  2017-11-25

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