爆破地震波幅值随地形变化的实验研究
爆破地震波及防护探析
爆破地震波及防护探析1、引言爆破地震波是爆炸能量引起爆区周围介质点相继沿其平衡位置发生振动而形成的地震波。
尽管爆破地震波波压低、速度慢,其传播能量仅为爆炸总能量的很少部分,但由其所致周围建(构)筑物的毁伤效果却不容忽视,特别是其低频部分能量引起建(构)筑物所产生的共振,对建(构)筑物能产生致命的毁伤。
目前对于爆破地震波的研究主要是在防护方面,目的是为了减小在工程实践中爆破地震的危害。
炸药爆炸释放出来的能量以两种形式表现出来,一种是冲击波,另一种是爆炸气体。
随着传播距离的增大,冲击波衰减为应力波和地震波,地震波引气的(近地表)地面振动称为地震动。
当这种震动达到一定强度是,就会对爆区周围的建筑物造成一定的破坏。
因此,很多爆破工作者正在进行不断地试验和研究,寻求有效地控制爆破震动的方法。
2 爆破地震波特性研究2.1 爆破地震波的形成及分类当炸药在岩体中爆炸时,一部分能量使炸药周围的介质引起扰动,并以波的形式向外传播。
在爆破近区、中区传播的依次是冲击波、应力波,地震波由应力波在传播远区到达界面产生反射和折射叠加而形成,它包括在介质内部传播的体波和沿分层岩石层面传播的面波。
体波具有周期短、振幅小、衰减快的特点;面波特点是周期长、振幅大、传播速度慢、衰减慢和携带的能量大。
体积波特别是其中的P波能使岩石产生压缩和拉伸变形,它是爆破时造成岩石破裂的主要原因,其在爆破近区起主要作用;表面波特别是其中的R波,由于它的频率低、衰减慢、携带较多的能量,是造成地震破坏的主要原因,其在爆破远区起主要作用。
2.2 爆破地震波的传播特性及影响因素由于爆源的复杂性,传播介质的物理力学特性和地形地貌的多变性,使得爆破地震波具有随时间作复杂变化的随机不可重复的特性。
不同条件下的爆破所产生的震动波形是明显区别的,不但在震动幅值上变化复杂,而且波的频率和持续时间也与震源特性、爆心距、爆破规模和介质的不同显出明显的差异性。
文献[2]指出爆破地震波富含各种频率成份,具有瞬态性、随机性和危害性的特征。
工程爆破地震动的研究
况下 , 以借鉴其他 同类场地 ( 可 同类传 播介质 和场 地条件 ) 的经验
公式 。在有条件时 , 好在 正式爆 破前进 行小 药量 的试验爆 破 , 最 对其爆破地震效应 进行监 测 , 沿用通 常 的经验公 式形式 , 寻找本 地区介质的特征 参数 , 预测 ( 推 ) 供 外 正式爆 破 地震 动参 数 时参 考 , 种方法 已被一般工 程爆破所 采用 。实践证 明, 这 以试 验爆破
工作。
为地进行控制 , 对一味减轻 地震 强度 可以通过爆 破技 术来 调整 ,
而天 然 地 震 则 无 法 控 制 。
在没有爆 破本 场区地 震动衰 减参数 衰减 规律经 验公 式的情
2 爆 破地震 动衰减 规律
对爆破地震而言 , 爆破 地震 动参 数—— 幅值 、 频谱 和持续 时
应。地震波 的波压低 , 速度慢 , 其传播 的能量 只是炸药爆 炸总能
量的很少 部分 , 为 2 约 %~6 对 岩石 的破坏不 如 冲击波 、 力 %, 应 波。只能引起岩石质点周期性 的震动 , 形似 正弦波 。
A( D) V. =K (
) a
() 2
为确定式( )式 ( ) 1 , 2 中的 K, 值 或 K, m a值 , 以足够 的实测 数据进行 回归分析 , 在分析计算方 面是易于做 到的。欲做 出一个
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第3 4卷 第 1期 200 8年 1月
山 西 建 筑
S HANXI ARCHI TECTURE
施工爆破地振动波传播规律的数值模拟分析
施工爆破地振动波传播规律的数值模拟分析1 工程概况龙头山隧道左右线进口最小净距23m ,洞身左右线最大净距51m ,出口最小净距20.8m 。
龙头山隧道采用光面爆破开挖,根据不同围岩类别采用不同的炮眼布置和不同的装药量。
Ⅳ、Ⅴ类围岩采用台阶法开挖,掏槽眼3.5m ,其它眼深度3.3m ,预计进尺3.0m 。
采用非电毫秒雷管及2号岩石硝铵炸药。
Ⅳ、Ⅴ类围岩采用四臂台车钻孔,孔径Φ43mm ,周边眼采用Φ25mm 药卷间隔装药。
Ⅳ、Ⅴ类围岩爆破孔布置如图1所示,掏槽眼布置图如图2所示。
(一)部掏槽眼采用连续装药结构,布设10个孔,平均每孔装药量2.34kg ,小计装药量总合23.4kg 。
起爆雷管段别为1、3。
图1 Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖炮眼布置图图2 掏槽眼布置图掏槽眼段采用2号岩石硝铵炸药,其爆速为3000m/s ,密度为1g/cm 3。
计算输入参数如表1所示。
完整岩石的力学参数 表12 计算模型的建立根据龙头山地质剖面图,截取一定范围纵向160m ,横向近500m ,高度模拟一定坡度建立如图3所示计算模型图。
模型共划分节点,单元95158个。
其中对已经施工完成的结构用板单元模拟,定义成弹性材料属性。
围岩采用实体单元建模,并且定义材料属性为摩尔-库仑。
边界采用曲面弹簧单元模拟。
图4为隧道网格图,图5为隧道内部结构图,图6为油库位置图,图7为模型网格图。
计算采用MIDAS-GTS 有限元分析软件进行。
对于爆破振动引起的冲击荷载,采用时程函数来模拟,并转化成作用到孔壁上的孔壁压力,图8给出了计算过程中施加在爆破面上的面压力。
它是一个时程函数。
其荷载衰减形式如图9所示。
模型模拟情况为:沿隧道开挖方向取Ⅱ类围岩60m,Ⅲ类围岩40m,Ⅳ类围岩40m,Ⅴ类围岩20m。
其中左右线二衬施作完成10m,拆除临时支撑但尚未施作二衬段30m,临时支撑尚未拆除段30m,30m仅开挖了两侧壁上台阶导洞段30m,即爆破面距离临时支撑最近位置为30m。
隧道爆破震动测试报告
隧道爆破震动测试报告一、测试背景隧道施工过程中,常常需要进行爆破作业来破坏岩石。
这种爆破作业不可避免地会产生一定的震动,为了确保施工安全,必须对隧道爆破震动进行测试和评估。
因此,我们进行了一次隧道爆破震动测试。
二、测试目的1.测试爆破作业对周围建筑物和地质环境的影响程度;2.评估爆破作业对隧道施工工人的影响;3.分析爆破作业引起的震动对周边环境的影响。
三、测试方法1.选择了距离爆破点相对较远的地点进行测点选取;2.使用了高精度地震仪进行采样;3.设置了多个测试点,分别测量了爆破作业前后的地震波形和震动参数;4.在测试过程中,确保测试设备的准确放置和稳定;5.根据测试结果,通过专业软件分析得出震动参数。
四、测试结果分析1.在测试过程中,共进行了5组爆破作业,每组爆破作业之间间隔时间不少于10分钟;2.对每一组爆破作业前后的地震波形进行了比对,发现爆破作业会产生明显的地震波动;3.通过对震动参数进行分析,得出了每个测试点的峰值加速度、峰值速度和峰值位移,具体数据如下表所示:测试点爆破前峰值加速度(g) 爆破后峰值加速度(g) 爆破前峰值速度(cm/s) 爆破后峰值速度(cm/s) 爆破前峰值位移(cm) 爆破后峰值位移(cm)10.030.210.050.500.030.1420.010.130.030.300.020.1030.020.150.040.350.020.1240.020.180.040.400.020.1350.010.110.030.250.020.09五、测试结论1.隧道爆破作业会在周围产生一定的震动影响,但影响范围较小,对周围建筑物的影响可控;2.爆破作业会产生较大的峰值加速度,需要注意作业人员的安全;3.震动参数的变化与距离爆破点的远近有一定的关联性,距离爆破点越远,震动影响越小。
六、改进措施1.加强施工现场周围建筑物的监测,及时发现并解决可能存在的安全隐患;2.对作业人员进行相关培训,提高安全意识,确保施工过程中的人员安全;3.对爆破作业的时间和频率进行合理控制,降低对周边环境的影响。
爆破振动测量报告
爆破振动测量报告1. 引言爆破振动测量是一种常用的地震监测手段,用于记录爆破活动引起的地面振动情况。
本报告旨在分析某爆破活动的振动测量数据,并对其进行评估和总结。
2. 测量设备与方法本次测量使用了三个加速度计(Accelerometers),分别安装在离爆破点一定距离的不同位置,以测量不同方向上的振动。
加速度计的采样频率为500Hz,并以数字方式记录数据。
3. 测量数据与分析通过对测量数据进行处理和分析,得到了以下结果:3.1 最大振动幅值在三个测点的振动数据中,分别选取了最大振动幅值。
结果显示:•离爆破点最近的测点振动幅值为5.1mm/s。
•离爆破点较远的测点振动幅值为2.8mm/s。
•另外一个测点振动幅值为3.5mm/s。
3.2 频谱分析对测量数据进行频谱分析,得到了下图所示的频谱图:![Frequency Spectrum](path/to/frequency_spectrum.png)从频谱图可以观察到主要能量集中在10Hz附近,并有一些低频和高频成分。
3.3 振动时间历程下图展示了三个测点的振动时间历程:![Time History](path/to/time_history.png)从时间历程图可以看出,振动信号具有明显的脉冲性质,持续时间较短,峰值出现在爆破后不久,并逐渐衰减。
4. 评估与总结结合测量数据和分析结果,对本次爆破活动的振动进行评估和总结:•本次爆破活动引起的振动幅值较小,远离爆破点的振动更加微弱。
•振动频谱主要集中在10Hz附近,具有一些低频和高频成分。
•振动时间历程显示了明显的脉冲特征,持续时间较短。
综上所述,本次爆破活动对周围地面的振动影响较小,不会对周围建筑物和设施产生明显的损害。
5. 结论根据对测量数据的分析,本次爆破活动引起的地面振动幅值较小且持续时间较短。
振动频谱主要集中在10Hz附近,具有一些低频和高频成分。
基于这些分析结果,可以判断该爆破活动对周围建筑物和设施的影响较小,不会造成严重的损害。
爆破论文
爆破振动的影响因素1爆破地震波传播规律爆破地震波是一种弹性波,它包括在介质内部传播的体波和沿分层岩石层面传播的面波。
振动区的能量仅占爆炸总能量的很小部分.在岩石和干士中.约为2%~6%,在湿土中约为5%~6%,。
但是,振动区内的应力波虽然已经大大衰减,这些具有一定强度的小振幅振动仍足以使结构发生轻微破坏及发生不同程度的损伤破坏。
由于近年来爆破振动事故频繁,使得对爆破振动区的研究越来越多。
2爆破地震波速度峰值爆炸波从介质中的振源出发向外传播,将在各向同性介质中产生一个球面波。
它的波阵面面积随,“为距振源距离1而增加,流过单位面积的能量随r-2而降低,从能量损耗的角度考虑,地震波强度应该随产或r的增大而衰减。
同时,岩土介质中存在大量微观裂隙,客观上使地震波随传播距离的增大而不断呈指数形式衰减。
另外,地震波在传播的过程中,地形的变化对爆破振动效应的影响是很明显的;当出现河沟、山谷、巷道、采空区、断层、裂隙时,振动效应明显减弱,当出现山坡、岩柱时,振动效应增强,称之为高程放大效应。
地震波的强度随药包埋置深度的不同而变化。
随着深度增加,爆破地震波在地下向周围扩散时,能量损耗也逐渐增大由于表面波和反射波的影响,地表测点振动大,衰减快,地下测点与地表测点相比,振动小,衰减慢。
实际测量与研究发现:地下某一深度的爆破在地表产生的诱导振动,以垂直爆破点上方的竖直速度最大,而水平速度较小;离该点越远,竖直速度减小;水平振速随水平距离的增大,先是增大到某一峰值后再逐步衰减。
炸药性能对爆破地震波幅值也有显著影响,通过近地表同药量的燃料空气炸药(FAE)和TNT爆炸振动对比试验,发现炸药性能对地震波峰值有显著影响,对地震波频则影响不大,距爆心等距离处FAE表现出峰值速度比TNT 高的特性。
众多文献研究表明,相同条件下同性能炸药爆炸,药量越大,振速越大;爆速越高,相同条件下产生的振动强度也越大。
爆破地震波频域变化规律(1)传播介质的影响。
爆破震动衰减规律的现场试验研究
爆破震动衰减规律的现场试验研究四川拓普测控科技有限公司摘要:爆破震动衰减公式中的K 、α取值,受爆破方法、地形地质条件等影响较大,根据同一地区小型爆破试验和现场工程实测获得的衰减公式中的K,α值,分析、探讨了不同条件下爆破震动衰减公式的变化规律,试验结果表明,即使在同一地区,应用回归的衰减公式指导爆破设计和施工时,应加以试验条件的限制,从而使爆破地震波预测预报更加符合实际。
关键词:爆破震动;质点速度;衰减规律;震动控制Study on the Experiment of Blasting Vibration attenuation law Du Han-qing( The First Co. Ltd. of Gezhouba Group, Yichang Hubei 443002 )Abstract: The condition of blasting and landform has a tremendous influence on the value of K and a of blasting vibration attenuation formula. According to the small experiment and project to obtain value of K and a of attenuation formula. Different condition of change law are compare and analyze. Experiment result shows that application attenuation formula to direct design andconstruction of blasting should to mete limit of experiment condition, as a result to make the forecast of earthquake waves more accurate.Key words: blasting vibration ;vibrating speed of particles ;attenuation law ;vibration control1 引言岩体在爆炸动力的瞬间冲击荷载作用下,爆炸冲击波和应力波向四周传播,使岩体产生变形和破坏。
人工爆破地震波特性的实验研究——打印
Series N o.342 December 2004 金 属 矿 山MET A L MI NE总第342期2004年第12期张凤鹏,东北大学理学院,副教授,100004辽宁省沈阳市。
人工爆破地震波特性的实验研究张凤鹏 马万昌 孙豁然(东北大学)金校园(南芬露天铁矿)摘 要 对南芬露天铁矿生产爆破产生的地震波进行现场测试,获得了大量有效的人工爆破震动数据。
通过对这些数据的时域和频域分析,研究了人工爆破地震的振动速度、频带、主振频率和衰减时间等参量的变化规律,分析了人工爆破对地下硐室的影响。
关键词 人工爆破 地震波 特性 实验研究 地下硐室Experimental Study on Characteristics of Man2m ade B lasting C aused Seismic W avesZhang Fengpeng Ma Wanchang Sun Huoran(Northeastern Univer sity) Jin X iaoyuan (Nanfen Iron Open2pit Mine)Abstract A great number of effective artificial blasting2caused vibration data were obtained through the on2site testing of the seismic waves caused by the production blasting at Nan fen Iron Open2pit Mine.Based on the analysis of time domain and frequen2 cy domain of the test data,the change laws of the parameters of man2made blasting2caused seism such as the vibration speed,fre2 quency bandwidth,dominant frequency and dying2away time were studied.The effect of man2made blasting on underground tunnel was als o analyzed.K eyw ords Man2made blasting,Seismic wave,Characteristics,Experimental study,Underground tunnel1 工程背景南芬露天铁矿是我国大型机械化露天开采矿山,是本钢铁矿石的主要生产基地。
爆破地震波主频率的试验研究
爆破地震波主频率的试验研究近年来,随着科技的发展,用爆破的方式激发地震波的应用得到越来越多的关注。
为了深入了解爆破激发的地震波的特征,本文针对爆破激发的地震波的特征中的主频的探讨和研究,通过实验数据和分析,尽可能系统地揭示出来爆破地震波的主频率,让科技界了解到更多这方面的知识,便于进一步发展。
首先,本文首先介绍了爆破激发的地震波的特征。
爆破激发的地震波的特征,主要表现为它的波形和频谱特性以及其他的一些特性。
其中,波形特性又体现为波形参数,振幅、周期都是其中的重要表现。
而频谱特性主要表现为波形中的一些特征频率,如低频、中频、高频等,以及频谱的峰值频率等,这也是研究爆破激发的地震波的特征中最重要的一部分。
接着,本文对爆破激发的地震波主频率进行了实验。
实验采用了爆破试验爆管、压力传感器及地震仪来进行实验,在一定的参数下,捕获爆管爆炸激发的地震波的数据,并经过一定的分析,研究爆破激发的地震波的主频率。
最后,根据实验结果,本文作者对爆破激发的地震波的主频率作出了讨论,其中主要是振幅和频率之间的关系,也就是振幅随着频率的增大而增大,但在某一个频率上又存在抑制现象,也就是振幅在某一个频率上得到抑制。
此外,还分析了频率随着爆破品质的变化所带来的变化,以及爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数之间的关系。
综上所述,本文作者就爆破激发的地震波的主频率特征进行了实验及分析,系统地研究了振幅的变化规律、频率的变化规律与抑制现象、爆破品质对频率的影响以及爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数之间的关系,尽可能地揭示出爆破地震波的主频率,使科技界了解到更多关于这方面的知识,促进这方面的研究与发展。
本文的结论是,爆破激发的地震波的主频率的变化取决于爆破参数以及爆破品质,振幅随着频率的增大而增大,但在某一个频率上又存在抑制现象,爆破激发的地震波的最大频率与爆破参数有着一定的关系。
研究发现了爆破激发的地震波的主频率,为我们更深入地理解地震波提供了参考,有助于我们进一步发展爆破激发的地震波的研究。
爆破地震效应影响因素的研究及工程应用
爆破地震效应影响因素的研究及工程应用本文分析了当前爆破地震效应及其影响因素的研究现状,通过分析土岩爆破的物理过程和爆破能量的分配,探讨了爆炸地震波的形成及其传播特性,并比较了爆破地震和天然地震的区别。
结合现有的爆破工程和试验,对改变爆破参数来控制爆破振动进行了系统的研究。
为客观地分析爆破地震波随爆破参数改变的变化规律,验证理论分析,本文采用动力有限元方法建立了相应的数值模型,利用有限元计算软件ANSYS/LS-DANY进行了条形装药和集中装药条件下爆破地震效应的数值模拟计算,模拟结果表明条形装药的减震效果比较明显,与实际工程基本吻合。
结合武钢矿业公司金山店铁矿井下爆破振动监测,分析了巷道爆破振动的衰减规律,对监测数据进行了分析,得出了最大一段分段药量应该控制在190kg 以下,微差间隔在75ms时,降震效果较好,并计算出了该项目井下深孔爆破地震波衰减规律的预测公式,为井下爆破方案的设计提供了依据。
根据爆破振动监测中发现的问题,对矿山爆破震动测试方案做了探讨,结合矿山实际条件,提出了一些矿山爆破振动测试的注意事项,对以后进一步的研究工作有一定的指导意义。
爆破地震波主频率的试验研究
爆破地震波主频率的试验研究近年来,由于工程爆破范围及规模的扩大,对爆破产生的地震波的影响日趋重要。
因此,对地震波的主频率的研究受到了越来越多的关注,尤其是众多的实验研究。
本文的目的在于,通过对实验室中3种不同类型爆破(顶板爆破、坡度爆破和爆破放炮)的地震波的实验研究,以获取相应的主频率,来对这类爆破的影响进行研究,为实际应用提供可靠的技术支持。
本实验室采用了三种不同类型的爆破,分别是顶板爆破、坡度爆破以及爆破放炮。
每种爆破均以淬火钢为实验介质,利用计算机控制爆破,以高效率地获取相应结果。
此外,爆破不仅可以获取地震波主频率,还可以获得相应的波形特征和振动参数,进一步揭示地震波的特征和行为。
本实验中,通过爆破放炮的实验,发现了地震波的主频率范围为0.1~3Hz,且存在较大的谐波频率,其所占比例较大,表明爆破效果良好;爆破参数对地震波的影响较大,其中爆破能量对地震波的主频率影响较大;爆破效果不仅受爆破能量影响,而且受静息应力和爆破贮存应力影响较大。
同时,坡度爆破实验发现,随着坡度的增加,地震波的主频率减小,并伴有谐波的出现,且谐波的能量比例明显增加,表明坡度对爆破效果有重要影响;同时,随着爆破能量增加,主频率伴随增加,谐波明显减少,表明爆破能量对坡度爆破效果也有较大的影响。
最后,顶板爆破实验发现,顶板爆破产生的主频率较低,且存在较大的谐波干扰,表明爆破效果一般;爆破参数对地震波的影响较大,其中爆破能量对地震波的主频率影响最大,随爆破能量的增加,顶板爆破的主频率明显增大,表明爆破能量对顶板爆破效果也有较大的影响。
同时,顶板爆破的振动参数一般较低,其原因在于顶板爆破的爆破能量较低,爆破效果不够显著。
综上所述,本研究基于三种不同类型的爆破(顶板爆破、坡度爆破和爆破放炮),通过实验研究获取不同爆破参数下地震波主频率以及对应的波形特征以及振动参数,从而获取了不同爆破方式及爆破参数对地震波的影响结果,为实际工程应用提供可靠的技术支持。
爆炸地震波评价地面毁伤效应的实验研究
Jn. 2 O a ,0 2
爆 炸 地震 波评 价 地 面毁 伤 效 应 的 实验研 究
张 奇, 林大超 , 白春华, 郭彦懿
( 京 理 工 大 学爆 炸 灾 害 预 防 控制 国 家 重 点实 验室 . 京 108 ) 北 北 00 1 摘 要 : 过 实 验 探 索 爆 炸 地 震 渡 评 价爆 源对 地 面 冲 击 渡毁 伤效 应 的 可 艟性 . 果 表 明 . 通 结 在相 同 的地 层 状 态 条 件 下 和 一 定 的距 离 范 围 内 , 用爆 炸 地 震 渡 评价 爆 源对 地 面 的毁 伤效 应 是 可行 的 。 这在 很 大 程 度 上 弥 补 了 利
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第2 2卷
第 1 期
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2 2.No. 1
20 0 2年 1 月 文 章 编 号 :10 . 5 (0 2 0 -O 20 0 11 5 2 O ) 1 9 —4 4 0
E L S O ND S O A E XP O I N A H CK W V S
威力 的间接 指标 , 键在 于爆炸 地震波 能 否反 映空气 冲击 渡的 地 面毁 伤效 应 。 目前 这 方面 的研 究几乎 关
没有 , 在本 文 中 , 我们 将通过 实验探讨 这一 问题
2 实 验 及 结 果
空气 冲击 渡 压力取决 于 F E的爆 轰 区范 围及爆 轰 压 力 . 地 震 波 幅值 与 地质 地 形条 件 有 关 _ A 而 2 剖。
第1 期
张
奇 等 :爆 炸 地震 渡评 价 地 面 毁 伤效 应 的 实 验研 究
9 3
第一组 实 验 , 源 1 爆 的地 面毁伤 半径 为 4 6 爆 源 2的毁伤 半径 为 4 0 m。爆 源 l 爆源 2的爆 炸地 .m, .7 、 震波波 形分 别如 图 2 3所示 , 者爆 炸地 震波 质点 速度 峰 值 的 比较 见表 I 、 两 。从 表 I的结果 可 以看 出 , 两 者地 震波峰 值有 明显差 别 , 在此情 况下 , 地震 波较 好地反 映 了地 面毁伤 效应 实 际情况 。 第 二组 实验 地 面 毁伤 效 应 差 别较 大 , 源 3的 爆 地 面 毁 伤 半 径 4 0 m, 源 4 的 地 面 毁 伤 半 径 .7 爆
台阶地形爆破地震波传播规律研究
3、台阶地形爆破地震波观测与分析
高程的影响随着比例距离的增大而 减小。当爆心距增加到一定距 离时,高程对振速的影响程度 随着距离的增大而降低,即在 爆炸近区,爆心距和高程差共 同作用于振速,而爆心距增加 至一定限值后,高程差的影响 程度趋于零,振动速度的大小 主要取决于爆心距的远近。
4、台阶地形爆破地震波数值模拟
V K R
3 Q
2、研究现状ຫໍສະໝຸດ 2)台阶地形的坡面效应台阶地形对爆破地震波的影响已经引起工程技术人员和 研究人员的关注,并进行了大量的监测实验和理论研究。 陈均璠、周洪文,吕淑然、杨军等认为台阶正高差地形 对爆破振动具有放大效应,边坡高程越高,放大效应越 明显。朱传统、刘宏根,王在泉、陆文兴认为台阶地形 的放大效应不仅与高程有关,还与爆源距、岩性及结构 面产状有关。
2)测点布置
3、台阶地形爆破地震波观测与分析
3)提取数据
3、台阶地形爆破地震波观测与分析
• 4)结论 • 台阶地形对爆破振动波的传播具有明显的放大作用,在 所观测的台阶地形的放大系数在1.15~1.41之间。 • 当岩体结构和节理裂隙发育基本相同,相对高程差大, 其放大系数也较大。当爆破的比例距离基本一致时,放 大系数随着高差的增大而增大。因此相对高差对质点爆 破振动速度有较大的影响,在台阶地形中,应考虑台阶 高度对爆破地震波的影响,或者说在进行质点振动速度 预测时应考虑高程的因素。
3Q V K H R
3、台阶地形爆破地震波观测与分析
1)使用仪器
采用TCS-B3型三向速度传感器,主要技术指标:频率范 围:XY:1~300Hz,Z:1~500Hz;灵敏度:28 V/m/s; 阻尼系数:0.60;输出阻抗:380Ω;谐波失真:≤0.1%。
地震波弹性参数随场地变化的实验分析
地震波弹性参数随场地变化的实验分析地震是自然界中的一种破坏性力量,它的发生不仅给人类社会带来了巨大的损失,也对人类生活造成了严重的影响。
因此,研究地震波的传播和场地特性对于地震工程的设计和防灾减灾具有重要的意义。
本文将对地震波在不同场地条件下的弹性参数进行实验分析。
地震波弹性参数是评估地震波在场地中传播和衰减特性的重要指标。
常见的地震波弹性参数包括波速和泊松比。
波速是地震波在介质中传播的速度,泊松比则是介质在受到应力变形时,横向变形与纵向变形比例的指标。
这两个参数的数值大小会受到场地特性的影响。
在实验室中,我们可以通过模拟地震波传播的情况,对地震波在不同场地条件下的弹性参数进行分析。
首先,我们需要选择不同类型的场地,如沙土、黏土、岩石等。
这些场地具有不同的物理特性,包括孔隙比、密度、抗剪强度等。
然后,我们可以使用震源模拟器产生地震波,并将地震波作用于不同类型的场地样本上。
通过测量样本中地震波传播的速度和变形情况,可以计算得出相应的波速和泊松比。
实验分析得到的结果可以进行统计和比较,以便进行进一步的研究和应用。
例如,我们可以比较不同场地的弹性参数随地震波频率的变化情况,分析场地对不同频率地震波的衰减能力。
此外,我们还可以将实验结果与地震响应分析模型进行比较,验证模型的准确性和可靠性。
在实际的地震工程中,地震波弹性参数的实验分析对于地震风险评估和结构抗震设计具有重要的意义。
通过研究地震波在不同场地条件下的弹性参数,可以更好地预测地震波的传播特性和对建筑物的影响。
例如,在设计高层建筑物时,我们可以根据场地的弹性参数选择合适的抗震设计方案。
同时,对于地震风险评估,地震波弹性参数的实验分析可以提供场地的地震危险性等级,并为灾害应急管理提供科学依据。
然而,需要注意的是,地震波弹性参数的实验分析只是研究地震波传播特性的一部分。
当地震波传播到建筑物时,建筑物的非线性响应以及土壤-结构相互作用等因素也会对地震响应产生重要影响。
爆破地震波特性研究
爆破地震波特性研究3张义平,吴桂义(贵州大学矿业学院, 贵州贵阳 550003)摘 要:结合现场爆破震动信号,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面分析了爆破地震波特性。
结果表明:爆破地震波是一种与自然地震波相似但又相区别的非常复杂的随机过程,它是不同幅值、不同频率与不同相位的各种波型叠加而成的复合波。
爆破地震波在传播过程中会发生多次反射、折射、绕射、衍射、波型转换甚至波导、层间波等复杂现象,传播过程中波的有关参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的物理性质、场地特征及地形等因素紧密相关。
地震波在发生几何衰减的同时,还因粘弹性介质的内摩擦和热传导导致能量耗散,使得波能不断衰减。
关键词:爆破地震波;波特性;衰减与吸收中图分类号:T D235.1 文献标识码:A文章编号:1005-2763(2007)06-0068-05Study on Character isti cs of Bl a sti n g-Caused Se is m i c W aveZhang Y iping,W u Guiyi(College ofM ining,Guizhou University,Guiyang,Guizhou550003,China)Abstract:Combined with the data collected fr om the in-site monit oring of blasting vibrati on,the characteristics of blasting-caused seis m ic wave are analyzed comp rehensively fr om its p r op2 agati on for m,p r opagati on mode,p r operties,attenuati on,ab2 s or p ti on and the mechanics model of p r opagati on mediu m s.The results show that blasting-caused seis m ic wave,which is a very comp lex random p r ocess rese mbling t o be diffence fr om seis m ic wave,is a composite wave composed of kinds of waves with dif2 ferent ranges,frequencies and phases.I n the p r opagati on p r ocesses of blasting-caused seis m ic wave,comp lex phenome2 na such as many ti m es of wave reflecti on,refracti on,diffracti on and wave type diversi on even wave-guide and layer wave will happen,and relati onal para meters and ti m e-frequency charac2 teristics of waves are cl osely related t o the conditi ons of exp l osi on s ource,physical p r operties of p r opagati on mediu m,field charac2teristics and terrain.The dissi pati on of wave energy caused by the inner fricti on and heat exchange of viscous-elastic mediu m s accompanied with its geometry attenuati on induces the gradual attenuati on of wave energy.Key W ords:B lasting-caused seis m ic wave,Characteristics of wave,A ttenuati on and abs or p ti on爆破是矿山开采中的一个重要环节。
山岭浅埋隧道爆破地震波传播规律现场试验研究
山岭浅埋隧道爆破地震波传播规律现场试验研究我国75%左右的国土是山地或者重丘。
随着高等级公路的发展,山岭公路隧道的规模日益扩大。
从根除道路病害和保护自然环境的角度看,建设高等级公路隧道是未来发展趋势。
本文通过提取国内外相关文献的信息,阐述工程爆破震动效应的研究现状和存在问题,阐述钻爆基本理论与技术,通过麒麟山大跨度小净距超浅埋且上覆110KV高压转角电塔的隧道工程爆破震动现场试验及利用Matlb7.1自行编程对试验数据分析,着力研究爆破震动波的传播规律。
利用麒麟山隧道工程爆破开挖不仅形成空洞而且形成空洞的先后次序不同,选择左线左侧导洞已开挖,左线右侧导洞正在开挖,其余部分没有开挖的特殊工况下,在横断面地表布置测点进行爆破震动现场试验。
主要得到以下研究成果:(1)满足隧洞爆破效果的前提下,通过掏槽区分段爆破减少最大段装药量,可大幅减弱震动强度,减震前后最大振动速度比为2/3;通过讨论得出,掏槽区、崩落取、周边区爆破时均可能引发最大爆破振动速度,掏槽区爆破并不一定引发最大震动强度,震动强度除了与自由面情况有关外,还与装药量等因素有关。
(2)爆破时空洞正上方具有震动放大效应而离爆源较远处空洞一侧具有震动缩小效应。
离爆源水平距离12m处空洞正上方地表测点最大振动速度是对称个存在空洞地表测点的1.50-1.60倍,离爆源水平距离24m处存在空洞一侧地表测点最大振动速度是对称不存在空洞地表测点0.54-0.71倍。
存在空洞的地段不符合萨道夫斯公式给出的衰减规律,而不存在空洞地段可以利用萨道夫斯公式进行强度预测,且存在空洞的地表测点振动速度比不存在空洞对称测点大,说明空洞上部地表震动有放大作用,而离爆源较远的空洞一侧测点振动速度比不存在空洞对称测点小,说明空洞具有截波减震的作用。
(3)分别选择萨道夫斯基经验公式、修正后日本常用公式、美国矿业局经验公式对爆破衰减规律描述,并进行比较分析,发现萨道夫斯基经验公式和修正后日本常用公式可很好的描述不存在空洞地段地表震动波的传播规律,线性相关系数均达0.98,而美国矿业局经验公式描述时线性相关系数仅为0.83。
地形地貌对爆破振动波影响的实验和理论研究
地形地貌对爆破振动波影响的实验和理论研究论文结合广东岭澳核电站二期工程爆破负开挖振动监测,通过现场实验和理论分析较系统地研究了地形地貌对爆破振动波的影响。
实验结果表明,在平整地形下爆破振动波随爆源距的增加而衰减,其衰减规律可用萨道夫斯基经验公式描述;在地形起伏较大情况下,地形地貌对爆破振动波的传播影响非常大。
凹形地貌对爆破振动波具有明显的衰减作用,其衰减系数的大小与凹形地貌的宽、深度度以及最大段药量、爆源距有关。
爆破振动波的衰减系数随爆源距的增加而减小,随凹形地貌深、宽度增加而增加,但随宽度增加的幅度较小;爆源距相同的情况下,最大段药量越大,爆破振动波经过凹形地貌后衰减系数越大。
另外,爆破振动波经过凹形地貌后,其主频降低,而振动持时略有增加。
凸形地貌对爆破振动波具有明显的放大作用,其放大效应的大小与凸形地貌的相对高度、最大段药量、爆源距和爆源比例距离有关。
爆破振动波的放大系数随凸形地貌的相对高度、最大段药量和爆源比例距离的增加而增加,随爆源距的增加而减小。
凸形地貌放大效应还与岩性有关,结构完整、节理不发育的岩体放大系数比结构破碎、节理发育的岩体大。
运用波动理论研究了凹凸形地貌对爆破振动波衰减和放大效应的机理。
分析表明,凹形地貌主要是对爆破振动波的面波阻隔,其阻隔效应与波长有关,波长越短阻隔效果越好。
在一定爆破能量下凸形地貌才对爆破振动波具有放大效应,放大效应的实质是爆破振动波在凸形地貌自由面上折射叠加的结果。
根据现场岩体的物理力学特性和施工爆破参数,应用LS-DYNA模拟了炸药在岩体中爆炸过程,得到了岩体爆破荷载特征,分析结果表明爆破荷载压力曲线与经验公式计算结果相吻合。
在现场实验的基础上,应用UDEC程序模拟了地形地貌对爆破振动波传播的影响,并与现场实测结果进行了对比,得到的数值模拟结果与现场实测结果相一致。
本部分的研究结果还表明,爆破振动波的放大系数并不随凸形地貌的增高而单调增加,而是先随凸形地貌高度的增加而增加,在凸形地貌高度达到某一临界值时放大系数达到最大值,当凸形地貌高度超过这一临界值时,放大系数随凸形地貌高度的增加而减小。
实验报告地壳变动与地震的关联性
实验报告地壳变动与地震的关联性实验报告实验目的:探究地壳变动与地震的关联性实验方法:1. 实验地点的选择:在地质活动频繁的地区,选择一个具有代表性的地点进行观测和记录。
2. 设计实验参数:确定地壳变动的指标,例如地震的震级、地壳破裂的破裂面积等。
3. 数据采集:利用地震仪、地表测量仪等地质仪器,对选择的地点进行连续观测,记录地震发生的时间、震源深度、震级以及地表的变动情况。
4. 数据分析:将所采集的数据进行整理和分析,寻找地壳变动与地震之间的关联性。
实验结果:通过多次观测和分析,我们得出以下实验结果:1. 地震发生频率与地壳变动密切相关:我们观察到在地震频发的地区,地壳变动也相对较大。
地震发生后,地球的构造会发生变化,导致地壳出现裂缝、隆起或下沉等现象。
2. 地壳变动的幅度与地震震级相关:地壳的变动越大,通常对应着地震的震级较高。
地震震级是地壳变动的量化指标,能够用来衡量地震的强度。
3. 地壳变动与地震的发生机制相关:地壳变动通常是地球板块运动导致的,而地震则是地壳在运动过程中产生的释放。
地震是地壳变动的一种形式,常常伴随着地表地壳破裂或地壳运动的现象。
实验结论:通过实验观测和数据分析,我们得出以下结论:地壳变动与地震之间存在明显的关联性。
地震是地壳变动的一种表现形式,地壳的运动和变动往往会引发地震的发生。
地震发生频率、地震震级和地壳变动幅度之间有密切的关系。
更深入的研究和观测可以进一步揭示地壳变动与地震之间的机制和关联。
参考文献:1. Smith, J. D., & Johnson, L. K. (2010). The correlation between crustal deformation and seismic activity: a case study. Journal of Geophysical Research, 115(B5).2. Chen, X., et al. (2015). Crustal deformation and seismicity in a tectonically active region. Geology, 43(6), 527-530.3. Zhang, H., & Wang, Z. (2018). The relationship between crustal movement and earthquake occurrence. Earth and Planetary Science Letters, 498, 57-63.。
炸药震源激发地震波近场特征试验研究
炸药震源激发地震波近场特征试验研究
炸药震源激发地震波的过程较为复杂,涉及多个物理过程。
根据波场特征不同,波场可以分为近场和远场。
在近场中,炸药震源激发的地震波的能量和频谱特性变化很大。
经过一段距离的传播,经过大地滤波,逐渐形成特征较为稳定的波,这一阶段可以看作远场。
炸药震源激发条件改变直接影响其产生的地震波近场特征,从而影响远场地震波特征,而远场地震波的品质是影响地震勘探质量的关键。
本文围绕激发条件对形成的地震波的能量和频谱特征的影响规律展开试验研究和理论分析。
研究工作得到了几方面的认识和进展:1)通过对空气、水、沙土和粘土等不同的介质耦合条件下炸药震源爆炸产生的近场地震波特性对比研究发现,以水为耦合介质的炸药震源产生的地震波品质较好,能量和频率相对提高5%-10%。
2)调节不耦合系数可以改变地震波品质,空气耦合条件下,不耦合系数约为1.33左右时为较好耦合条件,激发的地震波品质较好。
3)采用高精度电子雷管实现了分布式震源的精确延时控制。
延时叠加震源可以实现提高地震波品质和降低地表震动效果。
延迟叠加震源的主频比普通震源要高10%-20%左右,地表震动降低低可达40%。
4)调节炸药震源的药量和长径比也可以改变地震波特征。
长径比大的细长药柱和小药量药柱激发的地震波的频率得到了提高。
本文研究工作深化了震源激发条件对地震波能量和频谱特征的影响的理解,探索了地震波品质的控制方法,为高精度地震勘探理论和地震激发设计等研究工作提供了基础。
隧道爆破开挖产生地表震动效应研究
隧道爆破开挖产生地表震动效应研究发布时间:2022-12-06T07:12:31.976Z 来源:《科学与技术》2022年第15期第8月作者:李超人颜红专[导读] 本文在前人研究的基础上,依托某隧道,利用ANSYS有限元分析软件建立三维隧道模型1、李超人2、颜红专1、武汉地铁集团有限公司湖北省武汉市 4300002、武昌工学院湖北省武汉市 430000摘要:本文在前人研究的基础上,依托某隧道,利用ANSYS有限元分析软件建立三维隧道模型,经过瞬时爆破分析后,得到距离掌子面不同位置的地表震速波形图,总结地表的震动规律,判断地面建筑物的安全性,给出了爆破空洞放大效应影响区域的地表震动速度传播和衰减规律.本研究为类似工程中小净距单行线隧道爆破施工对先行隧道影响提供了科学依据与技术指导,也为类似隧道工程的爆破掘进在理论上和施工方法上提供参考借鉴。
关键词:隧道爆破开挖;地震1 工程概况某隧道呈北东走向展布,设计为两条小净距单行线曲线隧道,属短隧道;隧道左线全长500 m, 右线全长42 m, 采用暗挖钻爆法施工.隧道区地表覆盖层较厚,大部分都被残积土、全风化变粒岩等所覆盖,露头较少,变粒岩节理裂隙以风化、构造裂隙为主.隧道入口段及出口段为Ⅴ2、Ⅴ1级围岩,洞身段为Ⅳ3、Ⅳ2级围岩.工程顶部距隧道约50 m, 且有民用建筑;隧道左线线位左侧约60 m处为抗美援朝烈士陵园,这就要求隧道的爆破施工不能对山顶的民用建筑和烈士陵园产生影响。
2 模型建立2.1 单元类型选取本文利用ANSYS软件的LS-DYNA模块建立实体三维模型并进行运算.由于隧道爆破是一个瞬时的动态过程,并且需要输出节点的速度波形图,所以围岩采用三维实体单元(solid164);初期支护采用壳单元(shell163),此单元有大变形、大应变能力;锚杆采用三维杆单元(link8),因为其可承受单轴的压力或拉力,符合锚杆在初支的受力特征.隧道不同层岩体的物理力学参数如表1所示。
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爆破地震波幅值随地形变化的实验研究
张奇 白春华 刘庆明 张玉明 郭彦懿 王仲琦
(北京理工大学 爆炸灾害预防与控制国家重点实验室,北京 100081)
摘要:通过靶场实验,探讨了不同地形条件下爆破地震波幅值的传播特性;研究了隔震沟尺寸、深度、位置等因素对隔震效果的影响;观测了不同隔震沟尺寸条件下爆破地震波的幅值,实验得出,隔震沟的隔震作用与爆源位置、爆源距离、爆源能量和隔震沟本身的尺寸有关。
爆源距离越远,能量越小以及隔震沟位置越低,尺寸越大,则隔震效果越明显。
关键词:爆破;地震波;隔震沟
1. 存在的问题
在确定爆破地震波的传播规律的时候,地形的影响没有充分考虑。
在工程爆破和军事工程使用地震波达到破坏(的目的)中,这种影响是一个共有的实践问题。
防震沟是主要的地震防护手段之一[1]。
当防震效果能够得到保证时,防震沟的大小应尽可能减小,它有着重要的经济效益。
通过测试爆破地震波处理和分析以上问题。
2 爆破地震波的传播特性
实验在山势地形上完成。
爆源放置在距地面1.4米高的位置。
地形和传感器的布置如图1所示。
测试垂直方向上的地震波质点速度。
测量点之间沿着地形的距离是14.0米。
如果地势是平坦的,随着离爆源的距离增加,质点振幅会越变越小。
因为地势是不平坦的,当地震波从低处向高处传播的时候(山头有8.0米高)。
山头上3个传感器的振幅从近到远分别是0.490cm/s ,0.600cm/s 和0.342cm/s (如图2所示)。
从这里我们能看到振幅不是单调地降低。
地震波振幅的衰减通常认为是[2]
1
3(/)a v k Q R
在这里,v 是地震波质点速度的振幅;Q 是最大装药量;R 是与爆源的距离。
K ,A 是与波传播介质有关的常数。
在一些情况下,这个方程式并不是正确的,因为它描述波的振幅仅仅是单调下降的。
图1高地形和信号布置
当爆炸地震波位于高处的爆源传播的时候,从高处到低处,不同位置的地震波振幅连续降低,分别是0.600厘米/秒,0.120厘米/秒,0.108厘米/秒。
如图3所示。
山的上部是平缓的,下部是陡峭的。
山的上部两测点之间的水平距离比下部的大。
对于山的上部,两测点之间的垂直距离是非常小的。
来自于山上部的两个测点的地震波振幅的差距是很大的,表现出地震波振幅对于水平距离的衰减函数。
以上试验表明,当爆炸地震波从低处向高处运动的时候,振幅的变化受到两个因素的影响。
一个是水平距离,另一个是垂直距离。
振幅随着水平距离和山头高度的增加而降低。
当爆炸地震波从高处向低处传播的时候,振幅明显降低。
在这里,水平距离和垂直距离对振幅的影响是相同的,它们将使振幅变得更小。
如果地震波从低处向高处传播,振幅可能降低或增加,取决于山体地形和地面特性。
3防震沟的功能
防震沟的效果与地震波的强度、防震沟的位置和尺寸及爆源等有关。
(a)地震波振幅是0.490cm/s (b)地震波振幅是0.600cm/s
(b)地震波振幅是0.600cm/s (b)地震波振幅是0.120cm/s
(c)地震波振幅是0.342cm/s (c)地震波振幅是0.108cm/s 图2 沿着地形从低倒高的波形图3 沿着地形从高到低的波形
3.1防震沟和爆源相对位置的影响关系
第一次检测了爆源位于防震沟下部的情况。
爆源位于山脚并且防震沟位于山顶的情况(如图4所示)。
沟长2.5米,宽0.6米,深1.3米。
地震波沿着减震沟长度的垂直方向传播(如图5所示)。
测点沿着地震波传播方向布置在减震沟的两侧。
地震波形入骨6所示。
从图6中我们可以看到减震沟前后的波形有巨大的变化,但是振幅基本保持不变。
这个结果表明,当爆源位于减震沟下部时,防震作用是微弱的。
这个实验分析了从低处爆破的地震波的传播特性。
图4 爆源和防震沟在不同水平的相对位置图5 地震波垂直传播到防震沟
(a)防震沟前部的地震波(b)防震沟后面的地震波
图6 爆源在低处时的减震沟两侧的地震波
当测点位于防震沟的前面和防震沟的底部的时候,地震波型如图7所示。
我们能够看出在减震沟前方和底部的振幅基本上是相等的。
但波形有一些不同。
这表明,当爆源位于减震沟下部的时候,靠近减震沟的地震波振幅是相近的。
减震沟不能明显的改变波形。
在这种情况下,防震沟对地震波的衰减没有明显影响。
(a)减震沟前方的地震波(b)减震沟底部的地震波
图7 爆源在低处时减震沟前方和底部的地震波
爆破源与防震沟位于相同水平上(的)情况(如图8所示),防震沟长2.0米,宽0.3米,深0.30米。
地震波沿着垂直于减震沟的长度方向传播。
减震沟前方的地震波的振幅
是0.540厘米/秒,后方的是0.390厘米/秒。
波通过减震沟后振幅降低了9%。
图8 爆源和震动沟的相对位置在同一水平
3.2防震沟与爆源之间的距离的影响
在实验中,我们发现防震沟的影响随着防震沟和爆源的距离而变化。
靠近爆源的减震沟有更小的影响。
3.3防震沟大小的影响
防震沟深度对地震的隔离效果通过使用相同的爆源来检验。
减震沟宽为0.3米时,波通过减震沟以后,振幅下降4.7%;地震波通过0.8mi的减震沟比通过0.2m的减震沟,振幅下降了43.3%。
这表明减震沟的深度在某些情况下有重要的减震效果。
多种爆破源对地震的隔离效果通过使用以上相同尺寸的减震沟来检验。
当减震沟是1.5m深,0.3m宽和0.8m深的时候,不同震源的地震波振幅的改变是不明显的。
这些试验使用了两种震源。
其中一种有更大的能量。
当地震波通过减震沟的时候,这类震源的地震波振幅降低了46.7%。
另一种是低能量的,当地震波通过减震沟的时候,这类震源的地震波振幅降低了87%。
这表明对高能两震源的隔震效果是很小的,对低能量震源的隔震效果是更大的。
因此,除了增加防护外,在减震沟的尺寸设计时,必须考虑地震波的强度。
4结论
当爆源位于高处、爆炸地震波从高处向低处地形传播地时候,地震波的振幅单调地降低。
当爆源位于低处时,地震波的振幅可能降低也可可能增加。
这取决于地形条件和爆炸地震波从低处向高处地形传播。
减震沟的作用与爆源的位置、与爆源的距离、爆源的能量和减震沟本身的大小有关。
当爆源位于减震沟下部的时候,隔震作用不明显。
距离爆源近的减震沟的作用是很小的,当对于爆源和减震沟在同一水平位置上的时候,与爆源距离越大,影响越大。
因此,减震沟应该是尽可能远的防护。
在设计减震沟的宽度和深度时,除了考虑防护物与爆源的相对位置外,地震波的强度也应该考虑。
地震波的强度越大,减震沟的效果越小。
参考文献
[1] Zhu Zhenhai, Yang Yongqi. Research on effect decreasing quake of groove on the building withdynamic photo elasticity[J]. Explosion and Shock Wave(in Chinese), 1989, 19(1):55-58.
[2] Guo Jinfeng. The prediction of blasting seismic and its measure[J]. Blasting Material(in Chinese), 1995,24(4):33-36.。