【摘 要】
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炸药在岩体介质中爆炸产生的爆破地震波会引起岩体介质质点和地表产生振动,进而引起爆破地震效应,不仅会造成炸药能量的不必要浪费,增大了经济成本,还会对台阶边坡和建(构)筑物等造成损坏。而在工程爆破中,抵抗线的大小不仅关系到爆破效果的好坏,还直接影响着爆破地震波的传播规律,当前对其的研究大多以现场生产试验为主,忽略了岩体介质之间的不均匀性和各向异性。所以为准确研究不同抵抗线对爆破地震波的衰减规律,本文以
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炸药在岩体介质中爆炸产生的爆破地震波会引起岩体介质质点和地表产生振动,进而引起爆破地震效应,不仅会造成炸药能量的不必要浪费,增大了经济成本,还会对台阶边坡和建(构)筑物等造成损坏。而在工程爆破中,抵抗线的大小不仅关系到爆破效果的好坏,还直接影响着爆破地震波的传播规律,当前对其的研究大多以现场生产试验为主,忽略了岩体介质之间的不均匀性和各向异性。所以为准确研究不同抵抗线对爆破地震波的衰减规律,本文以相似理论为基础,利用量纲分析法推导出模型试验应遵循的相似准则,建立不同大小抵抗线的混凝土模型进行单孔爆破试验,然后利用origin数据分析软件和HHT分析方法从振动速度、能量等角度对爆破地震波衰减情况进行分析,得出爆破振动速度衰减公式、IMF分量、瞬时能量谱、三维能量谱和边际谱,通过对比分析,得出不同抵抗线对爆破地震波衰减规律的影响,最后通过现场试验对模型试验所得结论进行验证,对降低爆破振动和提高能量利用率具有一定的指导意义。主要内容和结论如下:(1)爆破振动速度衰减规律与抵抗线的大小有着直接关系,主要表现为:随着抵抗线的增大,爆破振动质点峰值速度也随着增大,速度衰减越来越缓慢,且X方向主频有向高频集中的变化趋势。(2)随着爆心距的增大,爆破振动质点峰值速度逐渐减小,主频有向低频集中的变化趋势,且在爆破近区,X方向峰值速度衰减较为迅速,Y、Z方向衰减较为平缓,瞬时峰值能量的衰减与速度具有相同的变化趋势。(3)通过对不同模型的爆破振动监测数据进行线性回归分析,得到三个模型的爆破振动速度衰减公式,对比不同抵抗线的衰减公式可以发现:三个公式中质点峰值速度的衰减系数α值逐渐减小,表明随着模型抵抗线的增大,爆破振动质点峰值速度的衰减逐渐变缓。(4)在相同炸药量条件下,通过理论计算求得1、2、3号模型地震波能量百分比分别为3.38%、5.76%、8.64%,这一结果表明,抵抗线大的爆破试验地震波能量转化率高,能量损失大,即抵抗线大的能量利用率低。这启示我们,为降低爆破振动的能量,提高炸药能量利用率,应对爆破孔网参数设计进行优化,以此提高炸药破碎岩石介质的能量比例。(5)通过利用HHT分析方法获得三个模型在不同位置处的IMF分量、瞬时能量谱、三维能量谱和边际谱,能够比较直观的呈现出不同位置、不同时刻、不同频率处的能量分布特征,揭示了不同大小抵抗线对爆破地震波能量衰减的影响规律。(6)通过对现场试验监测数据的分析发现:现场试验所得爆破振动速度、主频、能量的衰减变化情况同混凝土模型试验所得结论具有较好的吻合性,验证了模型试验所得结论的正确性,同时所得结论对实际生产具有一定的指导意义。
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