• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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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
    下载: 导出CSV
  • [1] 王丹丹, 池恩安, 詹振锵, 等.自由面状态对爆破效果的影响及解决措施[J].金属矿山, 2012, 41(3):52-55. doi: 10.3969/j.issn.1001-1250.2012.03.013

    Wang Dandan, Chi En'an, Zhan Zhenqiang, et al.The Influence of free surface morphology on blasting effect and its solving measurement[J].Metal Mine, 2012, 41(3):52-55. doi: 10.3969/j.issn.1001-1250.2012.03.013
    [2] 张志呈, 张顺朝.论工程爆破中自由面与爆破效果的关系[J].西南科技大学学报, 2003, 18(3):30-33. doi: 10.3969/j.issn.1671-8755.2003.03.009

    Zhang Zhicheng, Zhang Shunchao.On the relationship between the free surface and the blasting effect of engineering blasting[J].Journal of Southwest University of Science and Technology, 2003, 18(3):30-33. doi: 10.3969/j.issn.1671-8755.2003.03.009
    [3] 陈星明, 肖正学, 蒲传金.自由面对爆破地震强度影响的试验研究[J].爆破, 2009, 26(4):38-41. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bp200904010

    Chen Xingming, Xiao Zhengxue, Pu Chuanjin.Experimental study on influence blasting earthquake strength to free faces[J].Blasting, 2009, 26(4):38-41. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bp200904010
    [4] 中国生, 徐国元, 熊正明.基于小波变换的爆破地震信号能量分析法的应用研究[J].爆炸与冲击, 2006, 26(3):222-227. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2006.03.005

    Zhong Guosheng, Xu Guoyuan, Xiong Zhengming.Application research of the energy analysis method for blasting seismic signals based on wavelet transform[J].Explosion and Shock Waves, 2006, 26(3):222-227. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2006.03.005
    [5] 中国生. 基于小波变换爆破振动的应用基础研究[D]. 长沙: 中南大学, 2006.
    [6] 李洪涛, 卢文波, 舒大强.爆破地震波的能量衰减规律研究[J].岩石力学与工程学报, 2010, 29(增刊1):3364-3369. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb2010z1110

    Li Hongtao, Lu Wenbo, Shu Daqiang.Study of energy attenuation law of blast-induced seismic wave[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(suppl 1):3364-3369. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb2010z1110
    [7] 晏俊伟, 龙源, 方向.基于小波变换的爆破振动信号能量分布特性分析[J].爆炸与冲击, 2007, 27(5):405-410. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2007.05.004

    Yan Junwei, Long Yuan, Fang Xiang.Analysis on features of energy distribution for blasting seismic wave based on wavelet transform[J].Explosion and Shock Waves, 2007, 27(5):405-410. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2007.05.004
    [8] 费鸿禄, 马诺诺.坝基开挖爆破振动频带小波能量分析[J].爆破, 2010, 27(3):99-104. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2010.03.029

    Fei Honglu, Ma Nuonuo.Wavelet energy analysis of blasting vibration frequency band on dam foundation excavation[J].Blasting, 2010, 27(3):99-104. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2010.03.029
    [9] 池恩安, 赵明生, 梁开水.自由面数量对爆破地震波时频特性影响分析[J].爆破, 2013, 30(2):16-20. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2013.02.004

    Chi En'an, Zhang Mingsheng, Liang Kaishui.Influence of number of free surface on time-frequency characteristics of blasting seismic wave[J].Blasting, 2013, 30(2):16-20. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2013.02.004
    [10] 林大超, 施惠基, 白春华, 等.爆炸地震效应的时频分析[J].爆炸与冲击, 2003, 23(1):31-36. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2003.01.006

    Lin Dachao, Shi Huiji, Bai Chunhua, et al.Time-frequency analysis of explosion seismic effects[J].Explosion and Shock Waves, 2003, 23(1):31-36. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2003.01.006
    [11] 中国生, 房营光, 徐国元.基于小波变换的建(构)筑物爆破振动效应评估研究[J].振动与冲击, 2008, 27(8):121-126. doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2008.08.031

    Zhong Guosheng, Fang Yingguang, Xu Guoyuan.Study on blasting vibration effect assessment of structure based on wavelet transform[J].Journal of Vibration and Shock, 2008, 27(8):121-126. doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2008.08.031
    [12] 李夕兵, 张义平.爆破震动信号的小波分析与HHT变换[J].爆炸与冲击, 2005, 25(6):528-535. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2005.06.008

    Li Xibin, Zhang Yiping.Wavelet analysis and Hilbert-Huang transform of blasting vibration signal[J].Explosion and Shock Waves, 2005, 25(6):528-535. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2005.06.008
    [13] 凌同华, 李夕兵.多段微差爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24(7):1117-1122. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2005.07.005

    Ling Tonghua, Li Xibin.Analysis of energy distributions of millisecond blast vibration signals using the wavelet packet method[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005, 24(7):1117-1122. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2005.07.005
    [14] 马瑞恒, 时党勇.爆破振动信号的时频分析[J].振动与冲击, 2005, 24(4):92-96. doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2005.04.026

    Ma Ruiheng, Shi Dangyong.Time-frequency analysis of blasting vibration signal[J].Journal of Vibration and Shock, 2005, 24(4):92-96. doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2005.04.026
    [15] 娄建武, 龙源, 徐全军.基于小波包技术的爆破地震波特征提取及预报[J].爆炸与冲击, 2004, 24(3):261-267. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2004.03.011

    Lou Jianwu, Long Yuan, Xu Quanjun.A study on the extraction and prediction of blasting seismic wave characteristics by wavelet packets technique[J].Explosion and Shock Waves, 2004, 24(3):261-267. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2004.03.011
    [16] 李夕兵, 凌同华, 张义平.爆破震动信号分析理论与技术[M].北京:科学出版社, 2009:23-186.
  • 期刊类型引用(17)

    1. 于建新, 刘文金, 张馨, 张浩. 初始地应力影响下水平层状岩体隧道支护结构的爆破振动响应特征. 河南理工大学学报(自然科学版). 2025(05) 百度学术
    2. 李勇震, 卢文波, 王洋, 陈明, 严鹏. 岩石爆破地震波能量辐射的爆源自由面依赖性研究. 岩石力学与工程学报. 2025(06) 百度学术
    3. 侯奎奎. 自由面数量对爆破振动信号衰减及能量分布规律的影响研究. 科技创新与应用. 2025(10): 75-78 . 百度学术
    4. 任艳民,龙运杰,唐虹靖,侯胜心,张想,李启月. 基于EEMD-Hilbert变换的爆破振动信号频带-能量分布特征研究. 矿冶工程. 2023(02): 35-39 . 百度学术
    5. 刘翔宇,龚敏,杨仁树,吴昊骏,吴晓东,邱燚可可,周世均. 隧道爆破新自由面形成时间的识别与应用. 振动与冲击. 2023(10): 15-22 . 百度学术
    6. 曾晓辉,张学民,戴斌,周贤舜,段亚,陈进. 考虑自由面数量和抵抗线影响的隧道爆破振速预测. 中国安全生产科学技术. 2023(06): 83-89 . 百度学术
    7. 马晨阳,吴立,孙苗. 自由面数量对水下钻孔爆破振动信号能量分布及衰减规律的影响. 爆炸与冲击. 2022(01): 145-156 . 本站查看
    8. 冀畔俊,娄渊沛,汪宾,范航,李宗泽. 首山一矿聚能双掏槽光面爆破技术应用. 科学技术与工程. 2022(07): 2648-2653 . 百度学术
    9. 陈吉辉,仇文革,赵旭伟,王海亮. 基于小波包技术地铁隧道分区爆破振动特性研究. 振动与冲击. 2022(06): 222-228+255 . 百度学术
    10. 周继国,焦健,陈德山. 某隧道爆破对临近民房振动影响的监测与分析. 现代矿业. 2022(03): 231-236 . 百度学术
    11. 马东,胡世超,宫国慧,李宗武,韩雪娇,李冬. 爆破荷载作用下不同约束条件的矿石破碎响应研究. 现代矿业. 2022(10): 108-110 . 百度学术
    12. 孙冰,罗志业,曾晟,何旺. 爆破振动影响因素及控制技术研究现状. 矿业安全与环保. 2021(06): 129-134 . 百度学术
    13. 周建敏,汪旭光,龚敏,赵明生,陶铁军. 缓冲孔对爆破振动信号幅频特性影响研究. 振动与冲击. 2020(01): 240-244+280 . 百度学术
    14. 顾云,孙飞,李广洲,唐毅. 核电厂基础开挖爆破振动监测与数据分析. 爆破器材. 2020(05): 47-53 . 百度学术
    15. 刘成杰,王卫华,李启月,李泽宇. 负高程差的爆破振动衰减效应分析. 工程爆破. 2020(06): 100-106 . 百度学术
    16. 田浩,张义平,杨淞月. 基于回归分析在爆破振动速度预测中的应用与研究. 爆破. 2018(03): 159-165 . 百度学术
    17. 张明高. 城市浅埋隧道多临空面爆破振动强度影响因素分析. 建井技术. 2018(03): 52-57 . 百度学术

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  • 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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