• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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基于实测爆破振动计算岩体介质P波品质因子
杨招伟, 卢文波, 陈明, 严鹏, 胡英国, 刘美山, 吴新霞, 冷振东
2020, 40(6): 065202. doi: 10.11883/bzycj-2019-0333
爆破地震波传播衰减研究对爆破振动预测及安全控制有着重要的指导意义。针对爆破振动实测信号,结合P波、S波的初至识别结果,计算P波、S波在岩体中的传播速度及P波的上升时间,进一步得出岩体介质P波品质因子。结合现场实测振动数据,计算丰宁抽水蓄能电站及舟山绿色石化基地试验区域内岩体介质P波品质因子,计算结果分别为19.02和14.07。结果表明,通过实测地表爆破振动计算得到的P波品质因子远小于经验公式的计算值及一般原岩的品质因子,说明地表疏松层对爆破地震波的传播衰减有较大影响。
关键词: 爆破试验, 爆破振动, 波速, 上升时间, 品质因子
爆破地震波中S波识别方法及其应用
杨招伟, 卢文波, 高启栋, 陈明, 胡浩然, 严鹏, 王高辉
2018, 38(1): 28-36. doi: 10.11883/bzycj-2017-0178
S波震相初至时刻的精确识别是岩石动力学参数反演的关键环节。其拾取的精度和速度直接影响到岩石动力学参数反演的精度和效率。对S波的识别研究大多都集中在地震领域,现有方法难以有效的识别工程尺度下的爆破地震波S波的到时。本文中拟提出一种适用于工程尺度下S波的识别方法。该方法不对振动信号进行滤波处理,采用短时平均过零率、偏转角、偏振度和横向能量与总能量比值等4个识别参数对S波进行识别。结合丰宁抽水蓄能电站地质勘探洞爆破实验实测数据识别效果与数值模拟结果表明:该方法在工程尺度下的识别误差小于3%。该算法能较好地适用于工程尺度下S波初至时刻进行识别。
关键词: S波识别, 岩石力学参数, 偏转角, 偏振度
结构爆破振动响应的频率与持续时间依赖性分析
刘义佳, 卢文波, 陈明, 严鹏
2019, 39(8): 085203. doi: 10.11883/bzycj-2019-0142
明确结构爆破振动响应对频率与持续时间的依赖性有助于进行爆破参数设计和爆破振动安全评价。本文从频域上推导单段爆破振动、多段爆破振动、单自由度系统振动响应三者之间的关系,以延迟时间和爆破段数作为纽带分析爆破振动频率和持续时间对结构爆破振动响应的影响,最后以一组实测试验数据进行验证。结果表明,在延迟时间∆τ下,多段爆破振动出现间隔1/∆τ的频带现象,频率成分向优势频率fi=n/∆τ集中(n $\in$ Z+),且随段数增加,优势频率幅值增大。爆破振动中接近结构自振频率fn的优势频率成分使结构产生较大振动响应,为此延迟时间的选择应保证在n/∆τ优势频率处不会引起结构的共振。多段爆破振动在其多个优势频率n/∆τ附近的结构振动响应放大系数均比单段大,其余处与单段相差不大,特别的,当优势频率fi、单段爆破振动主频fm和结构物自振频率fn三者相近时,结构可能产生最大的响应。爆破段数的增加,使爆破振动持续时间增加,但仅在一定范围内使结构爆破振动响应增加,增加到一定值后,结构响应与持续时间关系不大。
关键词: 多段爆破, 单自由度系统, 延迟时间, 反应谱
基于等效加速度的岩质边坡爆破动力稳定性
陈明, 卢文波, 周创兵, 舒大强, 许红涛
2011, 31(5): 475-480. doi: 10.11883/1001-1455(2011)05-0475-06
基于刚体极限平衡法及等效加速度计算方法,根据爆破振动峰值速度衰减规律和振动速度时程曲 线,以一定时间步长进行整个爆破过程不同时刻边坡稳定系数的分析,得到了相应爆破振动作用下的边坡动 力稳定性安全系数时程曲线。结果表明,基于等效加速度的边坡爆破动力稳定性分析,对稳定性较好的边坡, 爆破振动荷载作用下,稳定性安全系数一般降低2%~4%,振动主频率越高,则边坡稳定性系数越大,而常规 的折减系数法可能放大爆破振动对边坡稳定性的危害。
关键词: 爆炸力学, 安全系数, 极限平衡法, 爆破振动, 等效加速度, 岩质边坡
地应力水平对深埋隧洞爆破振动频谱结构的影响
杨润强, 严鹏, 王高辉, 卢文波, 陈明
2019, 39(5): 055201. doi: 10.11883/bzycj-2017-0366
爆破振动的频谱特性对隧洞安全施工具有重要意义。采用动力有限元方法,分析了不同地应力水平条件下围岩爆破振动频率特征,通过对实测爆破振动信号的时域和频域联合分析,研究了不同频带上的振动能量分布。结果表明,爆破振动的主频及各个振动能量优势频带都有随地应力水平升高而降低的趋势,伴随爆破破岩过程而发生的地应力瞬态卸载动力效应是产生这一现象的主要原因。地应力水平越高,爆破振动信号中20~100 Hz的低频振动能量比重越大。当爆区的地应力为20 MPa时,20~100 Hz频带内的振动能量可达到总振动能量的35%左右;当爆区的地应力为30~50 MPa时,20~100 Hz频带内的振动能量可达到总振动能量的50%以上。除地应力水平外,应力卸载速率及岩体的力学特性也对爆破振动主频具有显著影响,卸载速率越高,低频振动能量比重越大。卸载速率取决于掏槽爆破方式,直孔掏槽导致岩体应变能释放速率最高。岩体弹性模量越大,爆破振动的主频越高。
关键词: 地应力水平, 深埋隧洞, 爆破振动, 能量分布, 频谱分析, 小波分析
水平光面爆破激发地震波的成分及衰减特征
高启栋, 卢文波, 杨招伟, 严鹏, 陈明
2019, 39(8): 085201. doi: 10.11883/bzycj-2018-0280
借助极化偏振分析方法,针对一组现场爆破实验,分析了水平光面爆破激发地震波的成分构成及特性,比较了不同波的衰减特征及各自对爆破振动的影响,并探讨了水平光面爆破的内在力学机理。结果表明,爆破振动中不同波的相对量值及主导波的类型均会随测点位置的改变而变化,爆源特性和沿传播路径的不同衰减共同决定波的成分构成及演化,各测点的优势振动方向也与波的成分构成密切相关。对于水平光面爆破,在光爆孔平面上,P波的影响可忽略,S波主要在竖直向振动,R波对水平及竖直向的振动均有贡献,其中水平向的振动主要由R波引起,而S波的竖直向振速在近区远高于R波,但归因于S和R波的不同衰减,R波在距离爆源22.5 m/kg1/2(58~67 m)处开始主导竖直向的振动;在光爆孔平面外,P波的影响不可忽略,且在特定位置会成为优势波型。
关键词: 水平光面爆破, 爆破振动, 爆破地震波, 成分构成, 衰减特征
节理岩体的爆破松动机理
金李, 卢文波, 陈明, 周创兵
2009, 29(5): 474-480. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0474-07
利用应力波理论对节理岩体的爆破松动机理进行了探讨,同时利用动力有限元数值模拟方法验证了理论分析结果。研究表明,爆破荷载的加载阶段对岩体的挤压蓄能和快速卸载阶段的弹性回复是岩体产生后续松动位移的根本原因;节理岩体的爆破松动在开挖面的法向表现为岩体的剪切错动,在平行于开挖面方向表现为结构面的张开;拉格朗日坐标下的动力有限元数值方法,如ANSYS/LS-DYNA程序,能够较好地用来模拟节理岩体的爆破松动过程。
关键词: 爆炸力学, 爆破松动, 动力有限元, 节理岩体, 卸载
岩石爆破开挖诱发振动的等效模拟方法
杨建华, 卢文波, 陈明, 周创兵
2012, 32(2): 157-163. doi: 10.11883/1001-1455(2012)02-0157-07
岩石爆破开挖过程中爆炸荷载的复杂性、岩石介质模型的多变性、本构方程的多样性、以及群孔爆 破模拟计算工作量巨大等诸多因素使得准确模拟爆破诱发的围岩振动存在较大的困难,鉴于此提出一种等 效数值模拟方法。根据爆破过程炮孔周围岩石破坏范围的空间分布特征,确定群孔起爆条件下爆炸荷载作用 的等效弹性边界;通过分析炸药起爆后炮孔空腔动力膨胀、岩体裂纹扩展、炮孔堵塞物运动以及爆生气体的逸 出,计算了等效边界上沿炮孔轴向变化的爆炸荷载。结合瀑布沟水电站1# 尾水隧洞爆破开挖监测,基于动力 有限元法运用该等效技术模拟了围岩的质点振动速度。数值模拟与现场实测数据的对比表明该等效模拟技 术用于岩石爆破开挖围岩响应的计算是合适的。计算结果同时还显示,等效边界邻近岩体力学参数的选取对 计算结果有重要影响。
关键词: 爆炸力学|等效模拟方法|动力有限元|岩石|等效弹性边界|爆炸荷载, 爆破振动
地应力影响下隧洞边墙的爆破振动安全
朱俊, 杨建华, 卢文波, 陈明, 严鹏
2014, 34(2): 153-160. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0153-08
针对地应力条件下的溪洛渡水电站右岸大跨度导流洞的开挖,依托现场的爆破实验参数,结合 LS-DYNA软件,进行了隧洞岩体爆破开挖过程围岩的动态响应计算。分别采用峰值质点振动速度和最大拉 应力安全判据确定围岩的爆破损伤范围。计算结果表明,隧洞爆破开挖时,最大峰值质点振速和最大拉应力 均出现在洞室边墙中部,因此,爆破损伤在洞室边墙部位最严重。通过对洞室边墙中部的峰值振速和最大拉 应力的数值拟合,得到了峰值质点振速和最大拉应力的统计关系,并进行了相关性检验,而且根据所得统计关 系,结合实际工程围岩动态抗拉强度准则,提出了控制隧洞围岩爆破损伤的临界峰值质点振动速度。
关键词: 爆炸力学, 临界峰值质点振动速度\LS-DYNA\隧洞边墙\损伤, 爆破振动
地应力对爆破过程中围岩振动能量分布的影响
严鹏, 卢文波, 李洪涛, 陈明, 周创兵
2009, 29(2): 182-188. doi: 10.11883/1001-1455(2009)02-0182-07
对高地应力条件下隧洞爆破开挖过程中围岩振动信号进行小波包分析,得到了振动信号不同频带上的能量分布。实测资料分析结果表明,爆破开挖时,初始地应力动态卸载诱发的围岩振动的频率范围和爆破荷载诱发的围岩振动频率范围基本相同,但地应力卸载诱发的振动中,低频能量占较大的比例;开挖面上的卸载应力值的大小和卸载面的大小共同决定卸载效应的强弱,而这两个因素均与开挖面上的炮孔布置和起爆网络的连接有关。
关键词: 爆炸力学, 能量分布, 小波包分析, 围岩振动, 爆破开挖, 地应力
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