精确延时控制爆破试验及振动信号分析

为进一步完善爆破振动强度预测模型理论、实现爆破振动危害的主动控制,结合隆芯1号数码电子雷管,开展室内精确延时控制爆破试验,采用基于小波变换的时-能密度法识别出实际段间延期时间分别为4.8ms、4.8ms、15.2ms、15.3ms,与试验设计段间延期时间相对误差小于4%。结果表明:基于小波变换的时-能密度法能有效识别微差爆破实际段间延期时间;利用信号的时域移位特性,通过时频转换,从微差爆破振动信号中成功分离出各分段振波,并按实际段间延期时间依次叠加各分段振波,从峰值振速、主振频率、能量分布等角度,定量分析得到合成波与原始波形间各细节特征误差均在工程允许范围内。结果表明基于时-能密度法的微差爆破振动信号分离法具有较高分离精度。     

岩石介质中双孔爆破效应的数值模拟研究

基于动力分析软件LS-DYNA及Langrange-Euler耦合算法,数值模拟研究了双炮孔同时起爆和微差起爆(微差时间分别为0.05 ms、0.1 ms、0.3 ms和5 ms)时爆炸冲击波在岩石介质中的传播规律和爆破对炮孔周围岩体振动效应的影响。研究表明:双炮孔同时起爆初期,损伤破碎区的扩展类似于单孔爆破;当爆炸冲击波相互叠加后,两炮孔中间纵向单元和药柱内外两侧横向近区单元的压力和等效应力随爆心距的增大而减小,而自由面上单元呈现出先增后减的变化趋势,且在距药柱10 cm外出现内侧单元的压力和应力值均高于外侧;微差起爆可缓解爆破振动和改善爆破效果,以同时起爆药柱完全引爆所需时间0.3 ms为例,当微差小于0.3 ms时,随着微差时间的延长,微差起爆对周围岩体单元的压力和等效应力峰值的降低幅度越大,同时缓解岩体纵向爆破隆起和z方向的振动效应也越明显,但超过0.3 ms后则微差起爆的改善效果受到一定限制。     

隧道内部爆破振动传播规律与降振技术研究

目前隧道施工普遍应用矿山法，爆破振动对隧道内围岩、支护结构的影响及其灾害控制一直是热点问题。为研究爆破振动在隧道内部的传播规律，以某软弱围岩隧道为工程背景，分别对错距三台阶齐爆和分爆的振动信号进行现场监测。采用萨道夫斯基公式非线性回归、Fourier变换方法对测试数据进行分析和研究。结果表明：对于隧道同一断面，拱顶具有振动速度大、振动主频高、衰减速度慢的特点；三台阶间采用100 ms延时爆破时，可以实现爆破能量在时空分布上的离散，振动叠加效应明显减弱。设计单孔爆破试验，掏槽区域中间设置试验孔，试验孔与整个爆破网络的延期设置为100 ms获取单孔振动波形，基于线性叠加原理，计算不同延期时间下掏槽爆破合成振动波形来优选微差延期时间。结果表明：孔间延期时间在4～7 ms时，掏槽爆破引起的峰值振速急剧下降，干扰降振的效果明显，延时超过7 ms后，峰值振速无显著差异；掏槽孔延期时间取7 ms时减振效果最佳，将最佳延期时间应用于现场爆破，取得了良好的降振效果。     

连拱隧道中导洞不同起爆位置振动效应研究

为研究隧道掘进爆破炮孔不同起爆位置振动效应,在连拱隧道中导洞开挖过程中开展相关试验研究,并基于CEEMDAN-小波包对监测到的爆破振动信号进行降噪处理。研究表明：1)采用CEEMDAN-小波包法对爆破振动信号进行去噪,重构,能有效保留爆破振动信号真实信息;2)炮孔不同起爆位置质点峰值振速,反向起爆>中间起爆>正向起爆;振动频率大小范围,正向起爆>反向起爆>中间起爆,其中正向起爆的频率分布更广,且具有多个峰值,有利于能量朝高频转移;3)对重构后的爆破振动信号进行Hilbert变换,发现隧道掏槽段爆破瞬时能量关系为：反向起爆>中间起爆>正向起爆;随着雷管段别的增加,反向起爆和正向起爆波形较宽、质点峰值振速较大,中间起爆振动波形较窄、质点峰值振速较小;4)对比分析炮孔不同起爆位置破岩块度,反向起爆更为均匀,效果最佳。     

爆破条件对爆破震动信号分析中小波包时频特征的影响

非平稳信号的小波包分析是在小波变换基础上发展起来的 ,它对小波分析中没有细分的高频部分进一步分解 ,从而能够对信号局部信息进行更为精细的掌握。爆破条件是影响爆破震动时频特征分布的主要因素之一。本研究中 ,针对在不同段药量、不同微差间隔时间及近似相同的其它条件下产生的爆破震动信号 ,运用小波包分析方法对其进行了时频分析 ,主要探讨了段药量、段微差间隔时间对爆破震动时频分布的影响规律。段药量对爆破震动波形时频特征的影响主要体现在各层小波包主振频带内的细节信号峰值质点振速方面 ,各细节信号的峰值质点振速随段药量增加而增大 ,但主振频带分布保持基本的一致性 ,同一主振频带下小波包细节信号的阻尼比也趋于一致 ;段微差时间间隔对爆破震动时频特征的影响主要表现在 :延长各主振频带小波包细节信号的振动持时 ,不同微差单段波形的叠加增加了主振频带个数 (优势频率个数 )并使各频带内的优势频率值有微弱增大的趋势     

基于LS-DYNA的扇形中深孔逐孔起爆段别优化

梅山铁矿是典型的"城市矿山",控制爆破振动效应对周边建筑安全意义重大。为优化其微差参数,降低爆破振动效应,利用LS-DYNA建立了准二维扇形中深孔爆破模型,在原典型微差方式的基础上,设计了五种不同段别组合的逐孔起爆方案,识别了各孔段振动速度波形,比较了各方案各孔段波形峰值。结果表明:间隔一至两个段别的微差方式更有利于应力波干涉减震;对于多孔段逐孔爆破,统一地改变孔间间隔时间往往不达到整体减震的目的;对于梅山铁矿的爆破参数,起爆段别调整为1-3-4-5-6-8-9-10-11段更有利于爆破振动效应的控制。针对模拟得出的最优方案进行了现场对比验证,现场试验表明:相对于原方案,优化后方案井下减震11.4%,地表减震15.2%,说明优化方案具有一定的应用价值。     

青岛地铁太延区间爆破振动控制及影响评价

城市浅埋隧道下穿建筑物的爆破施工应加强爆破振动控制。针对青岛地铁3号线太延区间段隧道下穿青岛疗养区供应公司,埋深为7.4 m、围岩IV~V级、地下水丰富等特点,结合先前其他区间段隧道施工经验,对该区段隧道施工进行专项爆破振动控制设计。通过采用大直径中空直眼掏槽和减小单段最大起爆药量,合理布置炮孔间排距、优化爆破网路,对爆破振动速度进行控制。对地上建筑物振动实时监测,爆破振速满足2 cm/s的爆破振速控制标准,振动峰值速度在砖混结构建筑物顶层存在放大效应。此爆破振动控制方案取得了良好的爆破振速控制效果和工程、社会效益,可为类似城市浅埋隧道施工提供参照意义。     

临近建筑物基坑岩石松动爆破振动监测

为保证爆区临近建筑物的安全,对爆破振动效应必须实行严格控制.通过对建筑物群中基坑岩石松动爆破时爆破振动效应的实测,并用数学方法回归处理,求得该基坑岩石松动爆破条件下地震波的传播规律的经验公式.以此计算公式并根据<爆破安全规程>规定的安全允许爆破振动振速,求算出在保证安全前提下不同距离处的最大一次同段起爆药量.同时精心设计和施工,并采取有效措施降低爆破振动对临近建筑物的影响.     

中远区微差爆破振动叠加效应影响因素分析

微差爆破中先后起爆的炮孔产生的地震波相互叠加是一种常见现象.从单孔爆破振动特性出发,对中远区微差爆破振动叠加效应的产生及其影响因素进行了分析.微差爆破的振动波形在近区主振相持续时间短,波形窄,叠加效应不明显,各分段爆破的波形基本独立,而中远区振动波形主振相持续时间长,波形拉宽,叠加效应较明显,难以辨别各分段爆破的波形.中远区微差爆破振动叠加效应产生的主要因素是介质的衰减慢.振动叠加强度与爆源结构特性、爆心距和间隔时间有关.     

城区隧道电子雷管起爆错相减震机理分析

降低爆破振动是城市隧道爆破的关键技术问题,采用时-频分析方法对隧道爆破振动的一般特征进行了分析,结果表明：爆破地震波是多列爆炸波叠加的结果,采用毫秒延期电雷管起爆时,由于雷管段数的限制,起爆网络经常被分成几个时段,对爆炸波的叠加方式缺乏控制,往往出现若干个振速峰值。通过工程试验,研究了采用电子雷管起爆时的减震效果,结果显示采用电子雷管起爆时,如果技术措施合理,能使爆破振动速度峰值显著降低。根据电子雷管起爆延时精度高的特点,并借鉴干扰减震的思想,提出并讨论了错相减震机理。实际城市隧道爆破工程应用反映了错相减震爆破设计达到了理想的减震效果。     

特殊环境下石场延时控制爆破开采技术

结合花岗岩石场开采爆破实践,介绍了在特殊环境下,利用间隔装药结构和使用普通毫秒导爆管雷管,直接控制炮孔起爆的毫秒延时爆破技术,以及在深孔爆破对有害效应进行控制的相关技术方法和参数。当炮孔深度h≤20m时,采用一层间隔,分两段装药;炮孔深度大于20m,小于25m时,采用两层间隔,分三段装药,孔间间隔时间Δt=100~125ms。在爆区采用"一钻到底"的钻爆施工方式,一次爆破用药量≤2 000kg;根据距爆区最近距离为60m的情况,确定最大单响起爆药量为79.7kg。为在当前电子雷管单价相对较高的情况下,运用普通毫秒导爆管雷管实现毫秒延时爆破、保障爆破安全、改善爆破效果、降低爆破成本等,提供了一种有益的参考。     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

台阶爆破逐孔起爆网路的设计与应用

将导爆管雷管用于逐孔起爆网路设计中，结合雷管段别设置和延期误差，确定出25 ms（MS2）、50 ms（MS3）作为炮孔的最佳延期时间；利用正态分布概率模型进行定量分析，得到该延期时间能够提高地震波干扰降振的概率,避免多孔齐发、后排先爆现象的发生；结合Visual Basic编程语言和计算机辅助设计（CAD），开发了台阶爆破逐孔起爆网路设计系统，实现延时爆破网路设计的可视化和智能化。经实践表明:该系统设计的起爆网路，爆后岩石块度均匀，大块率低，爆破振动明显降低，无飞石、滚石侵限的发生，爆破效果良好。     

冻结立井爆破振动信号多重分形去趋势波动分析

针对基于配分函数的多重分形分析不利于局部标度特性突显的问题,把多重分形去趋势波动分析(MF-DFA)方法引入到爆破振动信号分析领域。研究表明:立井爆破振动信号具有多重分形特征,在周边眼不同装药形式下爆破信号MF-DFA谱和多重分形奇异谱具有显著差异,可作为判别周边装药结构形式的特征参数。MF-DFA谱图及其相关参数可以表征立井不同爆破方案下井壁振动响应状态特征,为炮孔装药结构和装药参数的识别与分类提供了一种有效的方法。     

特殊环境下石场延时控制爆破开采技术

结合花岗岩石场开采爆破实践,介绍了在特殊环境下,利用间隔装药结构和使用普通毫秒导爆管雷管,直接控制炮孔起爆的毫秒延时爆破技术,以及在深孔爆破对有害效应进行控制的相关技术方法和参数。当炮孔深度h≤20m时,采用一层间隔,分两段装药;炮孔深度大于20m,小于25m时,采用两层间隔,分三段装药,孔间间隔时间Δt=100¹25ms。在爆区采用"一钻到底"的钻爆施工方式,一次爆破用药量≤2 000kg;根据距爆区最近距离为60m的情况,确定最大单响起爆药量为79.7kg。为在当前电子雷管单价相对较高的情况下,运用普通毫秒导爆管雷管实现毫秒延时爆破、保障爆破安全、改善爆破效果、降低爆破成本等,提供了一种有益的参考。     

双临空面条件下隧道爆破近区振动波形构造与应用

近年来基于单孔爆破振动数据进行微差振动合成计算是研究的热点。为解决第二临空面形成后波形计算问题,以莲塘小净距隧道为工程背景,设计现场爆破试验获取双临空面下单孔波形;利用小波包变换分析实测波形的优势频带,将单孔波形分解为各优势频带的多个子波;通过拟合得到炮孔药量、爆心距与各频带子波最大振速峰值的函数;利用该函数获取全部炮孔在不同频带的子波,叠加所有频带子波构造出各孔单孔波形;由此计算炮孔位置、药量变化下不同微差爆破合成振动波形,得到最优孔间延时。结果表明:计算所得合成波形与实测波形在频率组成和波形趋势上相吻合,各振速峰值误差小于0.3 cm/s;周边孔延时为6～7 ms时减振效果最佳,现场应用效果良好。     

锦屏二级水电站导流隧洞进口围堰拆除爆破

介绍了锦屏二级水电站导流隧洞进口围堰拆除工程的岩坎拆除爆破方案、爆破参数、爆破网路以及爆破安全防护措施.水下岩坎拆除的高度为10 m.考虑满足水力冲渣、保证邻近混凝土结构的爆破振动安全等因素,岩坎拆除爆破采用平均1.8 kg/m3的高单耗设计,采用孔排间微差起爆网路,孔内采用高段位非电毫秒导爆管雷管起爆,孔外采用低段位...     

基于ANSYS/LS-DYNA的竖井掏槽延时爆破研究

为了探究小间距地下在建构筑物爆破施工对既有地下结构的影响,以米仓山竖井及隧道工程为例,从竖井掏槽孔延时爆破的角度,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,针对既有隧道的降振效果进行了一系列的数值模拟。模拟结果表明:当多个掏槽孔同时起爆时,爆破地震波的传播易受传播介质及传播距离的影响,且爆破地震波具有明显的主振段;延时爆破可实现多个爆破波不同程度的叠加消能情况;当延时时间为2 ms,即为主振周期的一半时,既有隧道降振效果十分显著;延时时间大于主振周期时,降振效果同样明显,但主振区持时也相应拉长,可能会为隧道带来长持时的塑性破坏;此外,竖井掏槽时间的确定应结合结构的破岩效果进行考虑。     

东联2号路路堑开挖控制爆破技术

针对东联2号路路堑开挖周边环境复杂的情况,为了严格控制爆破振动与爆破飞石的危害,采用浅孔小台阶爆破与预裂爆破相结合的爆破方案。主爆孔采用不耦合装药并进行逐孔起爆,预裂孔采用导爆索连接,每5个孔之间由25 ms雷管进行小微差接力连接。主爆孔和预裂孔的接力雷管均采用高精度数码雷管进行精确延时,改善了普通导爆管雷管由于延时误差的存在出现跳段而导致爆破振动效应叠加的现象。对炮孔进行了4层胶皮网覆盖,有效地防止了飞石的产生。爆破达到了预期的效果,或可为类似的工程提供借鉴。