【摘 要】
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钻爆法开挖隧道过程中炸药爆炸对周围岩体及结构物的影响和损伤一直是相关科研人员广泛关注的问题,爆炸应力波的随机性和复杂性使得爆破产生的影响难以准确预测。为了分析隧道初支混凝土在爆破时的振速规律并探寻合适的减振措施,本文以北京云龙山隧道为背景,从现场采集得到的振速曲线入手,利用回归方法对振速曲线信号特征进行分析,结合连续小波变换探究曲线中蕴含的信息,并综合现场减振措施的测试结果以及数值模拟结果分析减振
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钻爆法开挖隧道过程中炸药爆炸对周围岩体及结构物的影响和损伤一直是相关科研人员广泛关注的问题,爆炸应力波的随机性和复杂性使得爆破产生的影响难以准确预测。为了分析隧道初支混凝土在爆破时的振速规律并探寻合适的减振措施,本文以北京云龙山隧道为背景,从现场采集得到的振速曲线入手,利用回归方法对振速曲线信号特征进行分析,结合连续小波变换探究曲线中蕴含的信息,并综合现场减振措施的测试结果以及数值模拟结果分析减振措施的减振效果,尝试寻找科学合理的减振措施及控制参数。首先,通过小波去噪将现场测得的爆破振速曲线进行去噪处理后,提取振速峰值;通过回归分析,得出峰值速度衰减规律。借助量纲分析法对传统萨道夫斯基公式进行修正,引入的修正参数为:自由面面积、最小抵抗线和孔深孔径,得出符合全断面多段爆破的振速衰减公式。然后,利用连续小波变换对爆破振动信号进行分析,将爆破振动信号这一非平稳信号进行解构。研究发现连续小波变换得到的色谱图可以反映爆破振动的能量分布,且由此得到的最优尺度的大小关系能够反映爆破振速曲线的频率大小。借助最优尺度下的小波系数可以将爆破振速曲线在时域上进行划分,不同的小波基可以对应不同的曲线特征,从而可以进一步对非平稳信号进行精细的数学研究。最后,将现场测得的减振孔减振法、错相干扰减振法、复式掏槽减振法振动曲线与减振前的结果进行对比分析,得出现场采用的三种减振方法中,减振孔减振法效果最好;借助数值模拟方法研究了三种减振措施的设置参数变化对减振效果的影响,得出:采用减振孔减振法时,增加减振孔深度、减小减振孔孔口间距、增加减振孔排数会增强减振效果,保守的减振孔深度取值为3.5m,振速衰减率为17.9%,孔口间距以及减振孔排数可以根据现场实际需要进行取值;采用错相干扰减振法时,效果最佳的间隔时间为2.5ms,振速衰减率为22.1%;采用复式掏槽减振法时,浅掏槽孔孔口距离为3.6m时减振效果最佳,振速衰减率为20.8%。上述研究结果为类似工程的振速测试与衰减规律研究提供了参考,对相关减振方案的实施具有积极的指导意义。
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