基于EEMD-HHT方法的隧洞爆破网路延时分析

由于非电毫秒雷管本身存在起爆误差,造成网路理论延时与实际延时存在较大误差。为更深入研究网路实际延时时间,以黄河上游某水电站引水发电隧洞工程实测爆破振动信号为分析对象,使用EEMD方法求出爆破信号IMF分量,进行Hilbert变换求出各分量能量,并对能量最大分量进行Hilbert变换求出包络线,再对包络线峰值进行分析得到网路的各段非电雷管的实际起爆时刻分别为49,74,178,235,350,469,609ms,从而准确求得网路中各段间的实际延时时间为25,104,57,115,119,140ms。对网路的理论与实际延时时间进行对比分析,发现理论与实际延时时间存在较大精度误差,这说明采用EEMD-HHT方法识别网路的延时精度是可行的。     

基于CEEMD-HHT方法确定隧洞爆破网路实际延迟时间

为解决爆破网路设计延迟时间和实际延迟时间存在较大误差的问题,利用互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)对爆破振动信号分解求出IMF分量,对各IMF分量进行Hilbert变换求出各分量的能量,选取能量最大的分量进行Hilbert变换求出该分量的包络线。各段雷管的起爆时刻即该包络线峰值点对应的时间,通过峰值点的时间间隔可以确定微差爆破的实际延期时间。以黄河上游某水电站引水发电隧洞实测爆破振动信号为例进行分析,同一次爆破,两个不同测点的信号按CEEMD-HHT方法确定的各段别雷管的实际延迟时间,具有很好的一致性,验证了此方法的有效性。     

基于CEEMD-MPE-NHT的地下洞室爆破网路延时分析

爆破网路延时识别易受EMD模态混淆的影响,得到混有虚假分量的IMF。而Hilbert变换受Bedrosian定理的约束在处理此类分量会产生负值瞬时频率,造成巨大的识别误差。为解决传统HHT在爆破网路延时分析时遇到的问题,提出了CEEMD-MPE-NHT爆破网路延时分析算法。该算法通过改进EMD得到补充集合经验模态分解-多尺度排列熵(CEEMD-MPE)算法,实现EMD模态混淆抑制。再对CEEMD-MPE得到IMF进行归一化Hilbert变换,解除Bedrosian定理对Hilbert变换的约束。对蕴含能量最大的IMF分量进行包络求解,包络峰值对应的时间间隔即为爆破网路实际延时。最后通过分析实际延时和理论延时之间的差值,可判断雷管是否处于正常服役状态。进一步通过干扰降震法得到本工程最合理爆破网路延时为54.51～59.75 ms,研究结果表明：基于CEEMD-MPE-NHT的爆破网路延时分析对爆破安全控制具有重要的现实意义。     

爆破震动能量特性研究

以工程实测爆破震动信号为分析对象,使用EEMD信号分析方法将爆破震动信号分解得到多个固有模态(IMF)分量,在时域、频域进行Hilbert变换求出IMF分量的Hilbert能量,对比分析各IMF分量能量在总能量中所占百分比,研究爆破震动能量在频域、时域的分布规律。在频域能量主要集中在5~40 Hz内,该频带内的能量占总能量的97.55%,在高频和低频能量分布较少,其中大于40 Hz部分能量占总能量的2.2%,小于5 Hz部分能量占总能量的0.25%,表明爆破震动能量是集中分布在某个较窄频带范围内。在时域能量主要集中在0.1~1.0 s范围内,其中,时域的高频能量震动作用时间短、低频能量震动作用时间长,从而揭示了爆破震动强度相同条件下频率越低危害性越大。     

高陡边坡延时爆破电子雷管延时时间计算方法

在高陡边坡开挖过程中,为控制爆破振动对周围建(构)筑物的损伤,基于爆破振动波形叠加原理,研究了不同孔间延时时间的爆破振动叠加规律,提出了一种适用于高陡边坡开挖的延时爆破孔间延时时间精确计算方法,并通过现场试验对该方法进行验证。结果表明,该方法能够准确地预测出多孔爆破合成波形,同时能够确定最优孔间延时时间,使得爆破在爆心距为20 m处产生的峰值振动速度和爆破能量显著降低。此外,由于爆破振动信号的干涉效应显著,爆破振动能量呈现出向高频带集中的现象,降低了低频能量对建(构)筑物的危害。研究结果对相关工程工作起到指导与借鉴作用。     

复线隧道爆破振动信号的HHT分析

结合现场采集到的爆破信号,从实践验证HHT(Hilbert-Huang Transform)理论在爆破振动信号处理中的可行性。首先采用经验模态分解(EMD)提取爆破振动信号的固有模态函数(IMF)分量,对主成分分量作Hilbert变换,提取其包络曲线,得到实际延时爆破中的延时时间。再对原始信号经EMD得到的IMF分量进行Hilbert变换,得到信号的Hilbert能量谱,并从瞬时能量的角度研究了爆破振动不同频率的能量作用机理。从而验证了HHT方法的自适应强和高效性在爆破振动信号分析中的优良特性。     

复线隧道爆破振动信号的HHT分析

结合现场采集到的爆破信号,从实践验证HHT(Hilbert-Huang Transform)理论在爆破振动信号处理中的可行性。首先采用经验模态分解(EMD)提取爆破振动信号的固有模态函数(IMF)分量,对主成分分量作Hilbert变换,提取其包络曲线,得到实际延时爆破中的延时时间。再对原始信号经EMD得到的IMF分量进行Hilbert变换,得到信号的Hilbert能量谱,并从瞬时能量的角度研究了爆破振动不同频率的能量作用机理。从而验证了HHT方法的自适应强和高效性在爆破振动信号分析中的优良特性。     

基于CEEMDAN-交叉小波变换的爆破延时识别

为更加准确识别延时爆破实际的延时时间,引入一种基于CEEMDAN-交叉小波变换的识别方法。首先,通过CEEMDAN方法对爆破信号进行分解,并基于交叉小波变换识别选择振动信号优势分量;然后,将优势分量进行重构,利用希尔伯特变换求取信号幅值;最后,通过幅值包络图对延时爆破实际延时进行识别。计算结果表明,引入的方法有效地消除了爆破振动信号中的干扰项,可以更加准确的识别延时爆破实际时间,提高准确度。     

大面积拆除控制爆破网路的研究

介绍了四通联接的塑料导爆管非电起爆系统的复式闭合三维空间格子网路，结合工程实例阐述该网路在大面积拆除控制爆破中的应用。     

异形结构楼房纵向延时定向倾倒爆破技术

介绍了一座异形砖混结构楼房采用纵向延时定向倾倒拆除爆破技术的应用。采用导爆管雷管孔内延时与孔外延时相结合的爆破网路,实现楼房爆破中南北纵向同期延时,使整栋楼房按设计逐步向东定向倾倒。该爆破技术能有效地减小拆除爆破时的最大单响药量,实现结构逐步塌落,从而减小塌落振动。     

高速公路隧道下穿既有铁路隧道控制爆破技术

为确保公路隧道爆破施工过程中既有铁路隧道的结构安全,采取了以下措施严格控制爆破振动产生的危害。通过参考相关资料,将上行铁路隧道的振动安全控制标准确定为8.0cm/s。隧道采用台阶法开挖,上台阶爆破循环进尺为0.9m,以控制每次爆破的爆破规模。爆破施工过程中采取了一系列减振技术措施,如增加起爆段别、减少单段起爆药量、增加空孔数量等。爆破取得了良好效果,对既有隧道没有造成影响,达到了预期目的。     

高速公路隧道下穿既有铁路隧道控制爆破技术

为确保公路隧道爆破施工过程中既有铁路隧道的结构安全,采取了以下措施严格控制爆破振动产生的危害。通过参考相关资料,将上行铁路隧道的振动安全控制标准确定为8.0cm/s。隧道采用台阶法开挖,上台阶爆破循环进尺为0.9m,以控制每次爆破的爆破规模。爆破施工过程中采取了一系列减振技术措施,如增加起爆段别、减少单段起爆药量、增加空孔数量等。爆破取得了良好效果,对既有隧道没有造成影响,达到了预期目的。     

临近边坡毫秒延时爆破合理延时时间试验

临近边坡毫秒延时爆破时需综合考虑岩体爆破效果及保留岩体稳定两方面因素,结合数码电子雷管开展毫秒延时爆破相似模型试验,采用动态应变测试仪及高速相机分别对边坡应力场和岩体裂缝扩展情况进行监测。结果表明:减振沟作用下,边坡表面径向应力峰值由2.26MPa降低为0.84MPa,切向应力峰值由1.16MPa降低为0.95MPa,径向与切向应变平均减振率分别为49.4%和35.2%;孔间延时时间为15ms或25ms时,可降低延时时间对应变峰值影响;孔间延时时间为11ms时,裂缝宽度平均值为11.79mm,可形成新自由面,孔间延时时间大于15ms,后孔爆破时,前序药包残余应力场几近消失。试验条件下,最优孔间延时时间为15ms。     

临近边坡毫秒延时爆破合理延时时间试验

临近边坡毫秒延时爆破时需综合考虑岩体爆破效果及保留岩体稳定两方面因素,结合数码电子雷管开展毫秒延时爆破相似模型试验,采用动态应变测试仪及高速相机分别对边坡应力场和岩体裂缝扩展情况进行监测。结果表明:减振沟作用下,边坡表面径向应力峰值由2.26MPa降低为0.84MPa,切向应力峰值由1.16MPa降低为0.95MPa,径向与切向应变平均减振率分别为49.4%和35.2%;孔间延时时间为15ms或25ms时,可降低延时时间对应变峰值影响;孔间延时时间为11ms时,裂缝宽度平均值为11.79mm,可形成新自由面,孔间延时时间大于15ms,后孔爆破时,前序药包残余应力场几近消失。试验条件下,最优孔间延时时间为15ms。     

爆破作用下隧道围岩损伤红外热像分析

隧道在爆破荷载作用下的温度变化会使围岩遭受温度应力集中效应,造成围岩结构损伤,使隧道光爆成型质量差,如何避免围岩缺陷对隧道光爆成型质量的影响亟待研究与解决。以成渝高铁某隧道工程为背景,基于红外热像原理,对隧道掌子面光爆红外热像进行实验设计,从不同部位的节理裂隙岩体的红外温度异常区域的温度分布、温度变化范围等方面对围岩缺陷进行判断,分析其分布规律。研究结果表明:掌子面岩石具有明显的高温条带与低温区域相间的辐射温度场,节理裂隙处红外温度较低,岩石突变处红外温度较高;掌子面岩石破裂过程中红外温度异常,主要表现为阶梯状交替升降温,并明显出现高温区和低温区。研究结果可为隧道光爆炮孔布置、装药参数设计、围岩稳定性评价提供一定的科学依据。     

爆破作用下隧道围岩损伤红外热像分析

隧道在爆破荷载作用下的温度变化会使围岩遭受温度应力集中效应,造成围岩结构损伤,使隧道光爆成型质量差,如何避免围岩缺陷对隧道光爆成型质量的影响亟待研究与解决。以成渝高铁某隧道工程为背景,基于红外热像原理,对隧道掌子面光爆红外热像进行实验设计,从不同部位的节理裂隙岩体的红外温度异常区域的温度分布、温度变化范围等方面对围岩缺陷进行判断,分析其分布规律。研究结果表明:掌子面岩石具有明显的高温条带与低温区域相间的辐射温度场,节理裂隙处红外温度较低,岩石突变处红外温度较高;掌子面岩石破裂过程中红外温度异常,主要表现为阶梯状交替升降温,并明显出现高温区和低温区。研究结果可为隧道光爆炮孔布置、装药参数设计、围岩稳定性评价提供一定的科学依据。     

基于HHT方法对紧邻既有隧道爆破振动信号的分析

为了研究爆破振动对紧邻既有隧道的影响,以京张高铁地下车站3条紧邻平行隧道的爆破振动信号为基础,采用HHT方法分析小间距隧道爆破时在紧邻既有隧道迎爆侧洞壁处的振动信号,绘制出实测爆破振动波形的Hilbert谱、边际谱和瞬时能量图,并对其进行分析。结果表明,在此工程情况下,振幅最大的频率主要集中在40 Hz;掏槽孔处爆破振动能量最大,在后续施工过程中需针对性采取控爆措施。     

45m钢筋混凝土烟囱同向折叠爆破拆除

为了安全实施45m钢筋混凝土烟囱在距33m处高压线和倒塌空间受限环境中的爆破拆除,采取双切口同向折叠爆破拆除技术,最终确定上、下切口延时时间5s,超长的延时时间保证了烟囱上段筒体倾倒加速后下段筒体才开始倾倒,避免烟囱上段筒体倒塌发生前倾现象,缩短了烟囱的倒塌长度,使其在32m以内,确保了高压线的安全。该工程对于烟囱双切口同向折叠及延时时间的选择具有一定的借鉴意义。     

45m钢筋混凝土烟囱同向折叠爆破拆除

为了安全实施45m钢筋混凝土烟囱在距33m处高压线和倒塌空间受限环境中的爆破拆除,采取双切口同向折叠爆破拆除技术,最终确定上、下切口延时时间5s,超长的延时时间保证了烟囱上段筒体倾倒加速后下段筒体才开始倾倒,避免烟囱上段筒体倒塌发生前倾现象,缩短了烟囱的倒塌长度,使其在32m以内,确保了高压线的安全。该工程对于烟囱双切口同向折叠及延时时间的选择具有一定的借鉴意义。