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Propagation characteristics of vibration waves induced in surrounding rock by tunneling blasting

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Journal of Mountain Science 2017年第12期14卷 2620-2630页

作者： chen shi-hai hu shuai-wei zhang zi-hua wu jian Huaqiao University Xiamen 361021China Fujian Research Centerfor Tunneling and Urban Underground Space Engineering Huaqiao UniversityXiamen 361020China

The effect of blasting vibration waves on surrounding rock and supporting structures is an important field in underground engineering. In this paper, the separation variable method is used to solve the displacement potential function for the propagation of the blasting vibration waves. In the axis coordinate system, the particle motion and stress change with axial distance, radial distance and time is obtained in surrounding rock. The peak particle velocity law in surrounding rock under different blast loads and surrounding rock parameters is *** addition, the particle vibration characteristics in the surrounding rock are studied using numerical simulations method. The results shows that the peak particle velocity in surrounding rock appears negative exponent attenuation with the increase of axial distance, but it appears positive and negative fluctuations in radial direction. This phenomenon is a new discovery and it has been rarely investigated before. Moreover, the peak particle velocity attenuates more quickly and intensely in the near blasting field,which means that the supporting structure in a shorter distance away from the heading face is vulnerable to the impact of blasting vibration. Theattenuation of blasting vibration velocity is closely related to charge length, blasting load amplitude,attenuation index and rock elastic modulus. The numerical simulation accomplishes the same results and then demonstrates the validity of theoretical results.

关键词： Tunneling blasting Blasting vibration wave Surrounding rock Wave equation Vibration velocity

Removal of noises from electromagnetic radiation of coal or rock with EEMD-adaptive morphological filter

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Journal of Coal Science & Engineering(China) 2012年第3期18卷 330-336页

作者： chen shi-hai WANG En-yuan School of Information and Electrical Engineering China University of Mining and TechnologyXuzhou 221008China State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining China University of Mining and TechnologyXuzhou 221008China Faculty of Safety Engineering China University of Mining and TechnologyXuzhou 221008China

The electromagnetic radiation （EMR） signal collected by monitoring system during coal or rock dynamic disaster may be interferred easily by electromagnetic noises in mines. The noises have a direct influence on the recognition and analysis of the EMR signal features during the disaster. With the aim of removing these noises, an ensemble empirical mode decomposition （EEMD） adaptive morphological filter was proposed. From the result of the simulation and the experiment, it is shown that the method can restrain the random noise and white Gaussian noise mixed with EMR signal effectively. The filter is highly useful for improving the robustness of the coal or rock dynamic disaster monitoring system.

关键词： coal or rock dynamic disaster electromagnetic radiation EEMD morphological filter denoising

Influence of millisecond time,charge length and detonation velocity on blasting vibration

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Journal of Central South University 2015年第12期22卷 4787-4796页

作者：陈士海吴建张子华 College of Civil Engineering Huaqiao University State Key Laboratory of Disaster Prevention & Mitigation of Explosion & Impact College of Civil Engineering and Architecture Shandong University of Science and Technology

The law of blasting vibration caused by blasting in rock is very *** numerical methods cannot well characterize all the influencing factors in the blasting *** effects of millisecond time,charge length and detonation velocity on the blasting vibration are discussed by analyzing the characteristics of vibration wave generated by finite length cylindrical *** is found that in multi-hole millisecond blasting,blasting vibration superimpositions will occur several times within a certain distance from the explosion source due to the propagation velocity difference of P-wave and S-wave generated by a short column *** superimpositions will locally enlarge the peak velocity of blasting vibration *** magnitude and scope of the enlargement are closely related to the millisecond ***,the particle vibration displacement characteristics of rock under long cylindrical charge is *** results show that blasting vibration effect would no longer increase when the charge length increases to a certain *** indicates that the traditional simple calculation method using the maximum charge weight per delay interval to predict the effect of blasting vibration is ***,the effect of detonation velocity on blasting vibration is only limited in a certain velocity *** detonation velocity is greater than a certain value,the detonation velocity almost makes no impact on blasting vibration.

关键词： cylindrical charge millisecond blasting blasting vibration peak particle velocity displacement

爆破地震波三要素对多层砌体结构弹塑性地震响应的影响

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爆炸与冲击 2011年第1期31卷 55-61页

作者：魏海霞陈士海河南理工大学土木工程学院河南焦作454003 山东科技大学土木建筑学院山东青岛266510

利用Matlab编写了一套Newmark时程分析法与刚度退化二线型恢复力模型相结合求解多层砌体结构体系弹塑性地震响应的程序。以一个具体的4层砌体结构为分析对象,输入荷载用实测及人工模拟爆破地震波作用的形式,并按某原则变换输入爆破地震... 详细信息

利用Matlab编写了一套Newmark时程分析法与刚度退化二线型恢复力模型相结合求解多层砌体结构体系弹塑性地震响应的程序。以一个具体的4层砌体结构为分析对象,输入荷载用实测及人工模拟爆破地震波作用的形式,并按某原则变换输入爆破地震波的特性参数,根据所求出的结构各弹塑性地震响应幅值结果,分别讨论了爆破地震波幅值、主频和持续时间对多层砌体结构弹塑性地震响应幅值的具体影响,为建立多参数爆破震动安全判据和爆区建筑物的爆破地震效应评估提供了理论和数值实验基础。

关键词：固体力学弹塑性地震响应 Newmark时程分析法爆破地震波三要素人工模拟爆破地震波恢复力模型

群孔微差爆破的地表振动波形预测及其效应分析

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岩土工程学报 2020年第3期42卷 551-560页

作者：刘小鸣陈士海华侨大学土木工程学院福建厦门361021 福建省隧道与城市地下空间与工程技术研究中心福建厦门361021

针对目前已有的群孔微差爆破地表振动波形预测方法的复杂性、费时性和不易操作性等缺点,建立了一种新的群孔微差爆破地表振速波形预测方法,即振速波形函数预测法,并借此分析了群孔微差爆破的地表振动效应。在球形药包的地表振速波形函... 详细信息

针对目前已有的群孔微差爆破地表振动波形预测方法的复杂性、费时性和不易操作性等缺点,建立了一种新的群孔微差爆破地表振速波形预测方法,即振速波形函数预测法,并借此分析了群孔微差爆破的地表振动效应。在球形药包的地表振速波形函数的基础上,通过叠加法得到了单孔柱状药包的振速波形函数;并借鉴了Blair的非线性群孔叠加理论,实现了振速波形函数的非线性叠加,得到了群孔微差爆破的地表振速波形函数;将其运用到实际工程中,通过波形函数预测得到的振速波形与实测振速波形在振速峰值、频谱分布和持续时间上都非常吻合,验证了该波形函数的正确性。并通过振速波形函数探讨了微差时间和炮孔数量对地表振动的影响,结果表明:合理的微差时间可以降低振速峰值,且使振动主频偏离保护对象的自振频率,并给出了合理微差时间的得出方法,而炮孔数量对振速峰值和频谱基本没有影响。群孔微差爆破的地表振速波形函数为实际工程中的波形预测提供了一种较为简便的方法,对实际工程中实现安全爆破具有一定的实用价值。

关键词：群孔微差叠加波形函数振动效应

隧道掘进中掏槽孔爆破引起的地表振动波形预测

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岩土工程学报 2019年第9期41卷 1731-1737页

作者：刘小鸣陈士海华侨大学土木工程学院福建厦门361021 福建省隧道与城市地下空间与工程技术研究中心福建厦门361021

为了研究钻爆法隧道掘进中掏槽孔爆破对地表的影响,建立了隧道工程中掏槽孔爆破引起的地表振动波形的预测方法。首先,从弹性半无限介质中球形药包爆破引起的地表振动波形理论解出发,根据实际介质的地表振动特性构造出一个适用于实际介... 详细信息

为了研究钻爆法隧道掘进中掏槽孔爆破对地表的影响,建立了隧道工程中掏槽孔爆破引起的地表振动波形的预测方法。首先,从弹性半无限介质中球形药包爆破引起的地表振动波形理论解出发,根据实际介质的地表振动特性构造出一个适用于实际介质且更加简洁的球形药包地表振动波形函数,并用实测数据验证构造函数的正确性;然后,将隧道掘进中掏槽孔的爆破简化为单孔柱状药包的爆破来分析掏槽孔爆破引起的地表振动波形,再利用球形药包叠加法得到简化后的单孔柱状药包爆破引起的地表振动波形函数,从而得出掏槽孔爆破引起的地表振动波形;并讨论了不同围岩等级对隧道掏槽孔引起的地表振动波形的影响;最后以大坪山隧道为背景,利用现场实测数据验证了上述预测方法的正确性。

关键词：波形预测构造函数波形叠加隧道掘进

弹性介质中爆破地震波传播的分区变化规律研究

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振动与冲击 2009年第3期28卷 105-107页

作者：逄焕东陈士海山东科技大学土木建筑学院青岛266510

装药爆炸后产生地震波并且向周围传播。传播过程中,由于地质构造的变化,地震波的幅值、频率等都会产生一系列变化,而这种变化规律随时间和空间改变,对地面建筑物的安全有着重要影响。根据工程应用的实际需求,借助解析和数值计算相结合... 详细信息

装药爆炸后产生地震波并且向周围传播。传播过程中,由于地质构造的变化,地震波的幅值、频率等都会产生一系列变化,而这种变化规律随时间和空间改变,对地面建筑物的安全有着重要影响。根据工程应用的实际需求,借助解析和数值计算相结合的方法,利用计算结果划分了不同的分区,并且求得了一般情况下不同区域的爆破地震幅值的变化规律。

关键词：爆破地震波波动方程传播

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爆破振动下围岩支护锚杆动力响应解析解

岩土力学 2019年第1期40卷 281-287页

作者：胡帅伟陈士海华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021

为了研究爆破掘进施工对巷道支护锚杆的影响,采用结构动力学理论,从理论上推导出了锚杆在爆破地震波作用下的振动规律,计算出锚杆上的位移、振速、轴力随时间的变化,研究了黏结式锚杆在爆破动荷载作用下的动力响应特征。结果表明:自由... 详细信息

为了研究爆破掘进施工对巷道支护锚杆的影响,采用结构动力学理论,从理论上推导出了锚杆在爆破地震波作用下的振动规律,计算出锚杆上的位移、振速、轴力随时间的变化,研究了黏结式锚杆在爆破动荷载作用下的动力响应特征。结果表明:自由段锚杆的轴力和轴向振速呈现指数型衰减,而锚固段锚杆的轴力和轴向振速以及剪应力呈现正弦变化,整体表现为先增大后减小。锚固长度对锚杆振动效应影响较大,不同锚固长度时锚杆受力状态不同,在锚杆满足抗拉强度的前提下,可以适当减小锚固段长度。剪切刚度对锚杆的振动有一定的影响,剪切刚度越大,锚杆与锚固砂浆之间的剪应力也越大。故为了防止锚杆不发生剪切破坏,尽量选择剪切刚度较小的锚固剂材料。研究成果对掘进爆破安全技术的提高具有一定的指导意义。

关键词：爆破振动地下工程锚杆支护动力响应

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深孔水压爆破装药结构与应用研究

煤炭学报 2000年第z1期25卷 112-116页

作者：陈士海山东科技大学爆破研究所山东泰安271019

通过模型试验详细介绍了水压爆破的装药结构 ,建立了水压爆破孔内应力大小的数学模型 ,计算了单孔装药量 ,并在现场进行了具体应用 ,取得了良好的经济效益 .

关键词：水压爆破装药爆破模型爆破