基于等效路径的爆破地震波衰减规律

胡学龙 璩世杰 蒋文利 李华 杨威 黄汉波 胡光球

胡学龙, 璩世杰, 蒋文利, 李华, 杨威, 黄汉波, 胡光球. 基于等效路径的爆破地震波衰减规律[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(6): 966-975. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0966-10
引用本文: 胡学龙, 璩世杰, 蒋文利, 李华, 杨威, 黄汉波, 胡光球. 基于等效路径的爆破地震波衰减规律[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(6): 966-975. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0966-10
Hu Xuelong, Qu Shijie, Jiang Wenli, Li Hua, Yang Wei, Huang Hanbo, Hu Guangqiu. Attenuation law of blasting induced ground vibrations based on equivalent path[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(6): 966-975. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0966-10
Citation: Hu Xuelong, Qu Shijie, Jiang Wenli, Li Hua, Yang Wei, Huang Hanbo, Hu Guangqiu. Attenuation law of blasting induced ground vibrations based on equivalent path[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(6): 966-975. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0966-10

基于等效路径的爆破地震波衰减规律

doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0966-10
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51274020

详细信息
    作者简介:

    胡学龙(1989—), 男, 博士研究生

    通讯作者:

    璩世杰, qushijie@ustb.edu.cn

  • 中图分类号: O389;TD235.14

Attenuation law of blasting induced ground vibrations based on equivalent path

  • 摘要: 针对露天矿山台阶爆破地形和地质条件的复杂性, 分析了地形对爆破地震波传播路径的影响, 提出了等效路径及等效距离两个概念。同时考虑岩石波阻抗和岩体的完整性系数及最大一段装药量与炸药的定容爆热等因素的影响, 构建了露天台阶爆破地震波地表质点振速峰值随等效距离衰减的表达式。通过矿山爆破震动监测检验, 发现用该公式预测地表质点振速峰值, 能够适应实际地形和地质条件的变化, 预测结果的准确性显著高于萨氏公式, 表明该公式较好地反映了质点振速峰值沿等效路径衰减的基本规律, 为台阶爆破地震波质点振速峰值预测提供了一种新方法。
  • 图  1  某露天矿山地形概貌

    Figure  1.  Photo of topographic environment of a surface mine

    图  2  某露天矿山局部地形轮廓线

    Figure  2.  Part of ground surface profile of a surface mine

    图  3  台阶地形条件下的等效路径

    Figure  3.  Equivalent path in bench-like topography

    图  4  凹陷地形条件下的等效路径

    Figure  4.  Equivalent path under concave topography conditions

    图  5  质点振速时程图示例

    Figure  5.  An example of the monitored seismogram of blast induced ground vibrations

    图  6  爆破震动监测振动传感器的布置示例

    Figure  6.  An example of layout of geophones for monitoring of blast induced ground vibrations

    图  7  置信度为95%时公式(6)的线性回归拟合结果

    Figure  7.  Fitted results of linear regression of the equation (6) with a confidence level of 95%

    表  1  爆破地表质点振速峰值预测经验公式[9]

    Table  1.   Empirical equations for prediction of blast induced peak particle velocity

    中国 美国 瑞典 英国 日本 印度
    $v = K{\left( {\frac{{{Q^n}}}{R}} \right)^a}$ $v = K{\left( {R{Q^{ - n}}} \right)^a} $ $v = K\frac{{{Q^{1/2}}}}{{{R^{1/3}}}} $ $v = K\frac{{{Q^{1/2}}}}{R}$ $v = K\frac{{{Q^{3/4}}}}{{{R^2}}}$ $v = K{\left( {\frac{Q}{{{R^{\left. {2/3} \right)}}}}} \right)^a}$
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    表  2  岩石与岩体的相关参数

    Table  2.   Parameters of rock and rock mass

    岩种 岩石密度ρ/(g·cm-3) 岩石波速c/(km·s-1) 岩体波速c′/(km·s-1) 岩体完整性系数η
    Fe1 Fe11 3.526 5.33 3.35 0.395
    Fe12 3.526 5.33 4.13 0.600
    Fe13 3.526 5.33 4.62 0.750
    Fe2 Fe21 3.461 5.13 2.29 0.200
    Fe22 3.461 5.13 3.15 0.376
    SS SS1 2.577 5.01 2.74 0.300
    SS2 2.577 5.01 3.71 0.550
    SS3 2.577 5.01 4.58 0.836
    SS4 2.577 5.01 4.75 0.900
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    表  3  质点振速峰值现场监测结果

    Table  3.   Recorded peak particle velocity (vmax) from field seismic monitoring

    测点序号 最大单段装药量Q/kg 分段等效距离Ri/m 等效距离
    Ri/m
    质点振速峰值
    v/(cm·s-1)
    主频
    f/Hz
    乳化 铵油 Fe1 Fe2 SS
     1 540 360 135.99 0 153.25 289.24 1.09 4.88
     3 540 360 156.58 0 478.00 634.58 0.29 11.72
     4   0 750 0 0 149.86 149.86 2.74 40.04
     5   0 750 0 0 220.59 220.59 1.61 18.55
     6   0 750 129.00 67.61 452.24 648.85 0.13 12.70
     7 450   0 0 258.92 98.2 357.12 0.60 26.37
     8 450   0 0 261.76 27.71 289.47 0.97 10.74
     9 450   0 34.29 140.71 123.45 298.45 0.8  4.88
    10 270 450 0 0 553.66 553.66 0.43 33.20
    11 270 450 0 0 553.66 553.66 0.49 33.20
    12 270 450 0 0 741.59 741.59 0.25 12.70
    13   0 450 70.71 0 45.16 115.87 3.15 34.18
    14   0 450 70.71 0 45.16 115.87 3.15 34.18
    15   0 450 72.04 232.42 148.95 453.41 0.20 16.60
     ⋮
    48   0 420 7.68 89.09 120.22 216.99 1.92 35.16
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    表  4  萨氏公式回归分析结果

    Table  4.   Calculated results of linear regression of peak particle velocity with Sardofsky's equation

    参数 水平距离 空间距离
    K 704.226 5 702.540 0
    α 1.938 4 1.927 4
    相关系数R 0.953 6 0.951 5
    剩余均方差σR 0.366 4 0.374 3
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    表  5  等效距离公式及萨氏公式的质点振速峰值预测值与实测值的比较

    Table  5.   Relative error ε and the average relative error of the equivalent distance equation and Sardovsky's equationto the recorded data

    序号 实测值/(cm·s-1) 萨氏公式(水平距离) 萨氏公式(空间距离) 等效距离公式
    预测值/(cm·s-1) 相对误差ε/% 预测值/(cm·s-1) 相对误差ε/% 预测值/(cm·s-1) 相对误差ε/%
    1 1.09 1.50 37.96 1.54 41.24 1.19 9.56
    2 0.58 0.75 29.96 0.78 34.31 0.76 31.71
    3 0.29 0.26 11.07 0.27  7.02 0.37 28.50
    4 2.74 3.45 26.01 3.53 28.80 3.32 21.16
    5 1.61 1.17 27.49 1.18 26.62 1.59 1.45
    6 0.13 0.19 46.81 0.20 52.57 0.18 35.09
    7 0.60 0.49 18.06 0.43 28.40 0.50 16.85
    8 0.97 0.75 23.17 0.66 31.94 0.64 33.94
    9 0.80 0.60 24.51 0.63 21.49 0.60 25.57
    10 0.43 0.57 33.35 0.60 38.79 0.46 6.17
    11 0.49 0.57 17.03 0.60 21.79 0.46 6.83
    12 0.25 0.14 44.44 0.15 41.92 0.26 4.51
    13 3.15 3.67 16.47 3.72 18.21 3.92 24.48
    24 3.15 3.67 16.47 3.72 18.21 3.92 24.48
    15 0.20 0.27 32.55 0.27 35.72 0.27 35.43
    48 1.92 1.11 42.44 1.11 42.40 1.42 26.13
      平均误差ε′/% 32.0 32.69 19.14
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-12
  • 修回日期:  2016-08-07
  • 刊出日期:  2017-11-25

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