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

作     者：马晨阳 吴立 孙苗 MA Chenyang;WU Li;SUN Miao

作者机构：中国地质大学(武汉)岩土钻掘与防护教育部工程研究中心湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 

出 版 物：《爆炸与冲击》 (Explosion and Shock Waves)

年 卷 期：2022年第42卷第1期

页      面：142-153页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(41672260) 

主　　题：水下钻孔爆破 自由面 时频分析 振动衰减 

摘      要：针对自由面不仅影响爆破效果还影响爆破振动效应的问题,提出从能量角度探索自由面对水下爆破振动衰减规律的影响。以三峡大坝至葛洲坝水利枢纽河段水下钻孔爆破地震波现场监测数据为基础,结合SPH-FEM数值模拟技术和小波时频能量分析方法,对不同自由面数量的爆破振动信号的总能量、各频带间的能量分布特征及振动衰减规律进行了研究。结果表明:水下钻孔爆破具有低主频、短持时、快衰减的特点,爆破主频带主要集中在15.625~31.250 Hz;受单一自由面限制的水下开槽爆破,监测信号的爆炸能量主要以振动形式消耗,单自由面比振动能为13.14 mm^(2)/(kg·s^(2)),随着后续开挖爆破自由面数量的增加,双自由面和三自由面的比振动能分别降低至1.36和0.28 mm^(2)/(kg·s^(2)),频带质点峰值振动速度分别降低65%和37%,能量更多用于破碎和抛掷岩体,水下爆破振动主频由低频向高频带(31.25~62.50 Hz)发展。因此,在水下控制爆破设计时,需要考虑自由面数量对振动能量分布和衰减规律的影响,并利用这个特征,确定各段的控制药量,减少对周边建构物的共振危害。