爆破地震高程效应的实验研究
矿山边坡爆破振动高程放大效应研究
矿山边坡爆破振动高程放大效应研究张伟康;谢永生;吴顺川;肖术【摘要】以穆利亚希露天矿生产爆破为工程背景，对影响爆破振速衰减规律的物理量进行量纲分析，得出考虑振动传播介质高程放大效应的振动公式。
通过对2次生产爆破试验数据的验算与对比分析发现，当传播介质地貌高程起伏较大时，传统的萨道夫斯基公式推算得到的振速误差较大，平均误差达40.7%，而利用量纲分析方法得出的修正公式推算的振速误差较小，平均误差为13.3%。
研究结果表明，经修正的爆破振速公式能较准确地反映传播介质高程对爆破振速的放大效应，其回归结果更符合实际。
%With the blasting production of Muliashy Open Pit Mine as engineering background,the vibration formula a-bout elevation amplification effect was obtained via dimensional analysis on the physical quantities that affects the attenuation of blasting vibration velocity. By twice checking on the blasting production test data and the comparative analysis,it is founded that the error about vibration velocity calculated through the traditional Sodev′s empirical formula is large when the terrain ele-vation in the blasting monitoring test varies obviously,with the average error of 40. 7%. The error of the calculated velocity through the improved formula of the dimensional analysis is smaller,with average error of 13. 3%. The results indicated that the improved formula of blasting vibration velocity via dimensional analysis method can more accurately reflect the elevation magni-fying effect of propagation medium on blasting vibration velocity,and its regression result are more realistic.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P68-71)【关键词】岩质边坡;爆破振动;高程放大效应;量纲分析【作者】张伟康;谢永生;吴顺川;肖术【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083;中国有色矿业集团有限公司，北京100029;北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083; 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083;北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD854.6;TD235.4针对爆破振动传播过程中的高程放大作用，国内外许多学者采用试验分析、理论分析及数值模拟等手段对其进行了相应研究。
爆破地震累积效应理论和应用初步研究
爆破地震累积效应理论和应用初步研究本文首先从爆破地震波的传播规律与作用机理、爆破地震的预测与预报和爆破震动安全判据与爆破震动控制三个方面论述了爆破震动效应的研究现状，接着阐述了爆破震动累积效应研究的前期前提性研究工作，分析了爆破震动效应研究的不足和对将来研究工作的展望，指出在不断深入探讨与完善爆破地震安全判据的同时，也意味着从不同角度来探讨和研究爆破地震效应理论的必要性。
从而提出主要针对地下工程开挖推进式重复爆破作业和矿山开采生产循环爆破作业进行爆破震动累积效应研究的创造性概念。
在全面分析爆破地震波的特征和岩体动态力学性质的基础上，阐述了爆破地震波的传播、能量、频幅与危害特征，指出爆破地震波具有非重复性与不可预见性、频谱的丰富性与集中性、危害的隐藏性与不可估量性以及传播特性方面的可变性与多样性。
同时指出在爆破地震波动载荷作用下，岩石与岩体均会产生损伤累积。
从地面与地下建(构)筑物所受的影响和地层本身的影响两方面全面阐述分析了爆破震动累积效应现象，理论和试验分析论证了爆破震动累积效应的存在，研究指出围岩介质体的爆破震动累积效应主要体现地两个方面：围岩介质性质的劣化，即破坏性效应，和介质性质的强化，即局部介质强度指标的强化调整。
在断裂力学与损伤力学理论框架下，论述了爆破震动累积作用机理，其基本框架是，介质中原有的不连续结构面(体)系列缺陷在爆破地震波的动载荷作用下，因微裂纹的发生与扩展形成宏观裂纹，宏观裂纹的贯通，则造成介质的开裂，以及岩体介质中不连续结构面(体)的扩展，和其它缺陷的再产生、扩展等。
因此节理裂隙等岩体中不连续面(体)的动载荷累积效应尤其显著。
同时提出爆破震动累积作用机理包括单一震动波的作用机理和多个爆破震动波作用机理。
单波机理是指单一的爆破地震波的累积作用机理，即前一时刻爆破地震波对介质体的作用通过改变介质的物理、力学性质和状态参与后续爆破地震波对介质体的作用。
多波机理指多个相互独立的爆破地震波对介质材料和结构体累积作用机理，机理框架是按照记忆效应原理，介质材料的破坏效应遵循小范围屈服原理，介质材料的记忆状态不管是在微观还是宏观上均遵循阶跃效应的机制，状态与状态间的动态累积，或发生阶跃变化，或保持在原来状态不变。
炸药量对爆破振动高程效应影响的模型试验研究
第７３卷 第１期有 色 金 属（矿山部分）２０２１年１月 基金项目：中国工程院咨询研究项目（２０１８ ＸＹ １２）作者简介：黄锡琴（１９９１—），女，硕士研究生，从事工程爆破及安全管理方面的工作。
通信作者：张小军（１９９１—），男，博士研究生，从事爆破技术与矿山安全方面的研究。
犇狅犻：１０ ３９６９／犼犻狊狊狀 １６７１ ４１７２ ２０２１ ０１ ００４炸药量对爆破振动高程效应影响的模型试验研究黄锡琴１，张小军２，孙俊山３，郝海刚３，白荣帅４（１．中国爆破行业协会，北京１０００７０；２．北京科技大学土木与资源工程学院，北京１０００８３；３．内蒙古康宁爆破有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯０１７０００；４．陕西华电榆横煤电有限责任公司，陕西榆林７１９０００）摘 要：在露天矿山、交通、水利、能源等领域，爆破施工是比较普遍的方法。
但是爆破振动在边坡上传播的过程中，会产生高程效应，是不可忽视的一个关键问题。
本文通过混凝土模型爆破试验对露天矿爆破振动规律进行分析，研究爆破振动高程效应与炸药量间的关系。
爆破试验表明：在正高程台阶模型中，随着药量增加，在高程效应明显区域，振速放大越明显。
在负高程台阶模型中，台阶各测点振速随着药量的增加而增加，且药量越大，负高程差的存在，爆破振动衰减效应越明显。
关键词：炸药量；高程效应；爆破振动；模型试验中图分类号：ＴＤ２３５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１ ４１７２（２０２１）０１ ００１６ ０６犕狅犱犲犾狋犲狊狋狊狋狌犱狔狅狀犻狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犲狓狆犾狅狊犻狏犲犪犿狅狌狀狋狅狀犲犾犲狏犪狋犻狅狀犲犳犳犲犮狋狅犳犫犾犪狊狋犻狀犵狏犻犫狉犪狋犻狅狀ＨＵＡＮＧＸｉｑｉｎ１，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｊｕｎ２，ＳＵＮＪｕｎｓｈａｎ３，ＨＡＯＨａｉｇａｎｇ３，ＢＡＩＲｏｎｇｓｈｕａｉ４（１．ＣｈｉｎａＳｏｃｉｅｔｙｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓａｎｄＢｌａｓｔｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＫａｎｇｎｉｎｇＢｌａｓｔｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ，ＥｅｒｄｏｓＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ０１７０００，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｈａａｎｘｉＨｕａｄｉａｎＹｕｈｅｎｇＣｏａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＹｕｌｉｎＳｈａａｎｘｉ７１９０００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｐｅｎｐｉｔｍｉｎｅｓ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，ｅｎｅｒｇｙａｎｄｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓ，ｂｌａｓｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｃｏｍｍｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｌｅｖａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｃａｕｓｅｄｂｙｂｌａｓｔｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌａｗｏｎｔｈｅｓｌｏｐｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌａｗｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｏｐｅｎｐｉｔｍｉｎｅｂｙｃｏｎｃｒｅｔｅｍｏｄｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｔｅｓｔ，ａｎｄｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｃｈａｒｇｅｏｎｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｌｅｖａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｔｅｓｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：Ｉｎｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｓｔｅｐｍｏｄｅｌ，ａｓｔｈｅｄｏｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｓｍｏｒｅｐｒｏｎｏｕｎｃｅｄｉｎｔｈｅａｒｅａｗｈｅｒｅｔｈｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｐｐｅａｒｅｄ．Ｉｎｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｓｔｅｐｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｅａｃｈｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｓｔｅｐｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｄｏｓｅ．Ｔｈｅｌａｒｇｅｒｔｈｅｄｏｓｅ，ｔｈｅｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｎｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｃｈａｒｇｅ；ｅｌｅｖａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ；ｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｍｏｄｅｌｔｅｓｔ在采矿，运输，水利，能源等领域，爆破施工是更有效的破岩方法。
爆破地震效应
爆破地震效应
爆破地震效应是指在爆破过程中，由于炸药释放的能量引起的地震波传播引起的地表震动。
这种效应通常会对周围的建筑物、道路和其他基础设施造成影响。
爆破地震效应的强度取决于爆破的规模和距离。
爆破规模越大，爆破距离越近，则地震效应就越强。
因此，在进行爆破作业时，必须采取一系列措施来减轻地震效应对周围环境的影响。
这些措施包括：选择合适的爆破方式和炸药类型、控制爆破规模和距离、在爆破前对周围环境进行充分的调查和评估、采取适当的隔离和防护措施等。
在进行大型爆破作业时，还需要进行实时监测和反馈控制，以确保爆破过程不会对周围环境造成过大的影响。
此外，应根据当地法律法规和标准制定相应的爆破管理方案，确保爆破作业的安全和环保。
- 1 -。
某露天煤矿高台阶抛掷爆破地震效应监测与分析
（） １ 在爆 区相 同台阶上布置 ４个 测点 ， ４个测 点 在 一条直线上 ， 位于爆 区的东南 侧 ， 监测爆 区侧 向爆
破地震强度 和变化规律 。
内， 两个起 爆具分 别 放在药 柱 的顶部 和底 部 。爆 破 的 目标是 预计爆破量 １６５０ｍ ， 掷率 ３％ 。 ０８ １ 抛 ６ 由于这 是该矿 区第 一次 采用 高台 阶抛掷爆 破 ，
爆 区规模大 ， 药量 多。在爆 区西侧 １８ｋ ． ｍ处有洗煤
（） ２ 在爆 区西 北 方 向， 一个 断 层外 布 置 两个 测 点， 监测 断层对 爆破 地震 的影 响。在该 方 向 的远方 有座洗煤 厂。 使 用 Ｍｉｉ ｔ Ｐｕ 爆 破 地 震仪 进 行 振 动波 形 ｎ ｅ ｌｓ Ｍａ
有 参考 价 值 。
［ 关键词 ］ 爆破地震效应
高台阶抛掷爆破
优势频率
纵波速度
［ 分类号］ Ｔ ２ ５ １ ４ Ｄ ３ ． １ 引 言
震效应 的监测也是 为探索本矿 区内爆 破振动规律积
累经验 ， 为爆破设计 提供有力 的支持 。
２ 爆破地震 监测方案
黑岱 沟露 天煤 矿是 国 内一 个大 型露天 矿 ， 区 矿 面 积 ３ ｍ ， ０ｋ 煤层厚 ３ 近水平 ， ０ｍ， 覆盖层 厚约 １０ ０ ｍ。覆 盖层主要是第 四系表 土 、 泥岩 、 砂岩 、 页岩 等 ， 解 理裂 隙较发育 。 上部覆盖层 采用 台阶式 剥离 ， 阶高 度 １ 台 ２ ｍ， 共有 ５ 台阶 ， 个 分别用胶 带和汽车将表 土 、 岩石 运至 排 土场 ； 紧挨着煤层 上部 的４ ０ｍ厚覆盖层 采用高 台 阶抛掷爆破 的方 式 进行爆 破 ， 后用 新 进 口的 １０ 然 ０
爆破地震效应影响因素与工程应用分析
爆破地震效应影响因素与工程应用分析摘要：随着我国经济的不断发展，爆破技术在整体的国家经济建设中也发挥着很大的作用，在进行城市中的改造拆迁时，高质量的爆破技术能够更好地实现各种工程目的。
但是随着爆破工作的不断发展，爆破所产生的振动、飞石和地震效应也对周围的人民群众和建筑物都产生了一定程度上的影响和破坏。
因此，为了控制爆破所产生的地震效应，本文从三个方面对影响爆破地震效应的因素进行了探讨和研究，希望能够找出降低爆破地震效应的措施，促进我国的爆破技术发展。
关键词：爆破技术；地震效应；影响因素；工程应用引言爆破技术无论是在开发改造工程中，还是在挖山开矿的过程中，都需要对爆破装置进行利用。
但是在爆破装置进行爆破的过程中，其爆破的效果往往是不受人类的意志所影响的，爆破产生的地震效应也对环境和人类都产生了一定的负面影响。
不受控制的爆破所产生的地震效应在城市建设改造中会损坏周围的建筑物，甚至对城市的环境有着破坏作用，而在开山挖矿的过程中，爆破所产生的地震效应还会出现使山体碎裂、矿洞现坍塌等一系列的不利事件，形成十分重大的事故，产生巨大的经济损失。
因此，为了能够更好地控制爆破所带来的地震效应，解决爆破装置中所存在的问题，实现我国爆破技术的提高，研究人员必须对爆破地震效应的影响因素进行分析和研究，找出解决方法。
1爆破地震效应概述在进行爆破的过程中产生的爆破地震效应是爆破工程的危害之一，它的产生主要是由于炸药在土地岩石中所释放出来的能量，以波的形式通过土壤岩石等相关介质向外进行传播，并且在能量进行传播过程中，一部分的能量转化为振动，从而产生了爆破地震效应。
这种爆破地震效应的震动强度会随着距离爆炸中心的增加而减弱，他只存在于爆炸区域的一定范围内，但是如果爆破工程引起的地震效应达到一定的强度，那么就会对范围内的土壤，岩层和地表的建筑物造成破坏。
在爆破工程中引起的震动，在地层中传播和对地面产生的破坏都是一个复杂的力学过程，整个爆破地震效应的产生和发生的破坏都受到各种因素的影响。
某矿地下爆破地震效应的监测和分析技术研究
Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｎｔｒ ｇ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｅ ｈ ｉｕ ｓ ａ ｏ ｔｅ ｒ ｑ ａ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｍｏ ｉ ｉ ｎ ｌｓｓｔｃ ｎ ｑ ｅ ｂ ｕ ａ ｔｕ ｋ ｏｎ ｎ ｈ
ｅ ｅ ｔ ｆｕ ｄ ｒｒ ｕ ｄ ｂ ａ ｔ ｇ ｉ ｎ ｎ ｆ ｃｓｏ ｎ ｅ ｇｏ ｎ ｌｓｉ ｎ ｏ ｅ ｍｉｅ ｎ
Ｌ ｉ ｊｎ Ｚ Ａ Ｇ Ｘ ｎ ｕ ， Ｉ ｉ ｅｇ Ｉ ａ ｕ ， Ｈ Ｎ ｉ ａ Ｌ ｎ ｎ Ｘ ｏ ｈ Ｊｐ
（ ｎ ｅｓｙｏ Ｓｕ ｈｎ ，Ｈ ｎｙｎ ｕ ａ ２０ １ Ｃ ｉａ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｆ ｏｔ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｈ ａ ｅｇａｇＨ ｎｎ４ １０ ， ｈｎ ）
向上 的振动 明显加 强 。因此 日本矿业 会爆破震 动研
究委 员会指 出“ 则 上应 同时测 定互 相 垂直 的三个 原 分量 ， 而不是 只测 其 中一个方 向” 。我 国现 有 的《 爆
破安 全规程 》 这 一 问题 没 有 明 确 的 解 释 和规 定 ， 对
国内大多数 只测 垂直 方 向上 的振 动 ， 不管 径 向和 而 水平 方 向上的振 动 。 本文 在 现有 条 件 的情 况下 ， 同时测 定 相互 垂 直
第６ 卷 第 ３ ３ 期
有 色 金
属（ 矿山部分）
２１ 年５ ０１ 月
Ｄ ：０３ ６／．ｓｎ １７ ４７ ．０ １０ ． １ ＯＩ１ ．９ ９ｊ ｉ ．６ １－ １ ２２ １ ．３ ０ ７ ｓ
台阶爆破振动高程效应理论研究及应用
台阶爆破振动高程效应理论研究及应用一、引言台阶爆破是在开采、掘进、挖土等工程中常见的一种爆破方法。
但是台阶爆破过程中，爆炸产生的冲击波和振动波会对周围环境产生影响，尤其是在爆破周围建筑物或敏感设备的情况下，会引起更大的注意。
因此，对台阶爆破的振动高程效应进行研究和分析，对于保护周围环境具有重要意义。
二、台阶爆破振动高程效应的相关理论（一）台阶爆破的原理台阶爆破是将岩石按照一定规律和块度分成层次，然后按照预定的爆炸参数进行爆破，使得岩石层级状断裂，达到快速控制爆炸的效果。
通常情况下，通过爆破的方法将岩石分解成较小的碎石块或石头，以达到快速控制爆炸的效果。
（二）峭壁、坡地和台阶爆破的不同对于峭壁爆破和坡地爆破，震源点在地面上，爆炸的冲击波和振动波大部分都传递到地表上。
而对于台阶爆破，则震源点位于台阶内部，使得爆炸的冲击波和振动波传递到地表上的时间和效应都与峭壁爆破和坡地爆破有所不同。
（三）台阶爆破的振动高程效应在台阶爆破过程中，随着台阶高度的增加，爆炸产生的冲击波和振动波传递到地表上的时间和效应也有所不同。
通常情况下，随着台阶高度的增加，爆炸的冲击波和振动波将会更快地传递到地表上，并造成更大的震动和噪音，导致对周围环境和设备的损害风险增加。
因此，对于台阶爆破的振动高程效应进行详细的研究和分析十分必要。
三、台阶爆破振动高程效应的实验研究与实践应用（一）实验研究通过实验研究，可以更直观地了解台阶爆破振动高程效应的变化规律。
在实验室中，可以对不同高度的台阶进行爆破模拟，测量爆炸产生的冲击波和振动波传到地表的时间和效应，并对结果进行分析和比较。
通过实验研究，可以了解不同高度的台阶爆破所产生的不同振动高程效应，并为后续的爆破工作提供依据。
（二）实践应用在实际台阶爆破中，可以根据实验数据和理论模型，确定最佳爆破参数和区域范围，从而更好地保护周围环境和设备。
如果发现爆破造成的振动和噪音超过了预期的范围，可在后续工作中对爆破工艺和参数进行调整，并加强对周围环境和设备的保护措施，减少爆破对周围环境和设备的影响。
高程放大效应对露天采场爆破震动衰减的影响研究
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｄ ２ ３ ５ ． １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ １ —１ ２ ７ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７— ０ ０ ２ ８— ０ ４ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ７ ９ ２ ／ ￣ ２ ０ １ ５ ０ ７ ０ ７
可 忽视 的一部 分 。
阶对爆破震动传播 的影响不仅和台阶的 自震主频 率
有关 ， 而且与震 动 波 的反 射和 叠加 有关 。
露 天采 场随着 开采 的进行 ， 周 围逐渐 形成 边坡 和 台阶， 边坡 或 台 阶可 以视 为 一 种 凸 形 地 貌 。研 究 表 明， 凸形地貌 对爆 破 震 动有 一 定 的放 大 效 应 ， 即 当边
程放 大效应 受 到边坡 形状 和爆破 动载 荷 的影 响 ， 边坡
的坡 度增 大或形 状发 生改 变时 ， 上部 台 阶震 动强 度可
能大于下部 台阶。唐海 等 研究发现 ， 露天采场边 坡 对爆破 震 动波 的放 大效 应具 有一定 的方 向性 ， 垂直
方 向比水 平方 向放 大效应 更加 明显 。 露 天采 场随着 开采 的进行 ， 形成 高度 不等 的边 坡
１ 采场 台阶对爆破震动传播的影响
地形 是研 究 爆破 震 动 衰 减 的重 要 因素 。采 场 台
介质的多变性等 ， 使得爆破震动衰减规律难以准确预 测 。露天 采场爆 破 时 ， 爆破 震动 波在 采场边 坡传播 随 高度 增加 而产 生 的放 大效 应 是 研究 震 动 衰 减 规律 不
爆破本 身具 有 的复杂性 、 瞬 时性 、 不确定 性特 点 ， 爆 破
基于波动理论的露天采场爆破振动高程放大效应分析
（３）
式中：ｕＴ为 Ｔ点的位移矢量（ｍ）；ｕＯ 为入射波的位移
矢量（ｍ）；ｕＲ 为 Ｒ点的位移矢量（ｍ）；ｕＳ为 Ｓ点的位
移矢量（ｍ）。
经几何关系换算，结合式（１）和式（３）可计算得到
Ｔ点的水平位移（ｕＴ水平 ）和垂直位移（ｕＴ垂直 ），分别为：
ｕＴ水平 ＝－ｕＯ ＋ｕＳｓｉｎ（α＋β）＋ｕＲｃｏｓ２α （４）
假设坡体由均质材料组成，坡面为弹性分界面， 由于边坡动力响应分析一般采用水平方向荷载，因此 假设入射波为横波（Ｓ波）。边坡爆破振动波的叠加 见图 ２。从图 ２可以看出，将爆破振动波的反射叠加 简化分析，可认为边坡某点 Ｔ所受到的振动源于 ３种 波的叠加，即：反射 Ｐ波、反射 Ｓ波和入射 Ｓ波。
收稿日期：２０１９－１２－１３；修回日期：２０２０－０２－１５ 作者简介：张紫晗（１９９１—），男，河北石家庄人，助理工程师，硕士，从事爆破技术与施工研究工作；广东省惠州市惠城区演达一路三环装饰城 ８楼
中图分类号：ＴＤ２３５
文章编号：１００１－１２７７（２０２０）０３－００３６－０４
文献标志码：Ａ
ｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２００３０７
引 言
１ 高程放大效应理论分析
采矿工程中，准确分析并预报爆破振动是爆破安 全控制的重要环节。工程技术人员通常采用萨道夫 斯基公式进行回归分析，对 爆 破 振 动 大 小 进 行 预 测 。 然而，工程实 践 表 明，采 用 萨 道 夫 斯 基 公 式 对 于 高 低起伏 地 形 条 件 下 爆 破 振 动 速 度 的 预 测 误 差 较 大［１－２］。露天采场地形起伏较大，爆破振动波在 这 样的地形中 传 播，传 播 机 制 十 分 复 杂，受 地 形 的 影 响较大。
ｕＴ垂直 ＝－ｕＳｃｏｓ（α＋β）＋ｕＲｓｉｎ２α （５）
基于能量原理的爆破地震效应研究
[357]李洪涛.基于能量原理的爆破地震效应研究卢文波;舒大强.武汉大学,2007.摘要:爆破技术在水利、矿山、交通和城建等行业发挥越来越重要的作用,爆破诱发的爆破地震负面效应,特别是爆破地震对周围建(构)筑物和设施所造成的危害,越来越受到关注和重视。
爆破地震对建筑物的影响问题,涉及爆炸力学、地震学、岩石动力学和结构动力学等多个学科领域,对爆破地震效应开展深入研究,具有非常重要的理论价值和现实工程意义。
本文从能量的角度出发,围绕爆破地震的能量分布特征、能量衰减规律、建------------------------------------------------------------告诉你仅花7天时间搞定专业论文的绝招1 写论文一定找一个清静的地方闭关。
因为是论文是一个完整、逻辑连贯的体系，如果干扰太多，写起来就会很慢，而且心也会很烦。
如果在实验室或办公室，杂事太多，估计就是给两个月都写不完。
2 写论文之前最好先做一个报告，阐述一下做论文的思路，因为你能在很短的时间内把你所作的东西用最简要的话说出来，就说明你的思路是清晰的。
如果写论文没有清晰的思路，最好先不要写，否则是浪费时间。
3 这一步是最关键的。
抓大放小，逐层细化。
开始的时候，我论文写得很细，每一个论点的证明都要做到尽善尽美，但后来发现不行，一是写起来太慢，二是越写越发现自己沉陷于一个泥潭之中，根本写不下去了。
所以我决定放弃，先是简要写出主要需说明内容，很快就能把论文的主体结构完成。
感觉很有成就感，于是再把一些需要补充说明的东西逐步逐步加进去，使其丰满。
这样，每细化一次，就把论文从头到尾过一遍，有整体感，逐步写下来，论文就写得非常快。
在这里我要特别提醒一下，至关重要的是按照第3点完成主体内容，我有一点心得可以分享给大家，您可以淘宝或百度上搜索一家叫“馨雅文献”的店家，他们家最贴心的业务是这样的：只要给出所写论文的题目和关键词，花费100左右吧，你就可以从他们家得到一份有200-500篇非常专业，且最贴近你所写论文主题的重点大学硕博士论文目录，基本能涵盖所有和主题相关的论文，然后会让你从目录中再挑选出其中30篇左右最贴近主题的硕博士论文全文给你，全文文字都可以复制黏贴的哦，就是这些精选后的论文内容构成了我这篇论文的基本框架和血肉。
矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究
矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究一、前言与背景矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究，是矿业领域的一个重要研究方向。
矿业作为我国经济的重要支柱，其发展历史悠久，而矿山爆破作为矿业生产中的关键环节，其振动效应一直受到广泛关注。
从历史演变来看，早期的矿山爆破振动研究主要集中在爆炸波的传播和振动衰减规律方面。
随着科技的进步，人们开始关注爆破振动对周边环境的影响，包括地震效应的评价与监控。
研究矿山爆破振动与地震效应评价与监控，具有重要的现实意义。
首先，它有助于保障矿山生产的安全，避免因爆破振动引起的矿井事故。
其次，它有助于保护周边环境，减少爆破振动对周边建筑和居民生活的影响。
最后，它有助于提高矿山资源的利用率，优化矿山开采工艺。
二、核心概念与分类1. 核心概念矿山爆破振动，是指在矿山爆破过程中，由于炸药爆炸产生的能量，通过岩石介质传播而引起的振动现象。
地震效应，是指爆破振动在一定条件下，可能引发类似于地震的震动现象。
2. 分类与特征根据振动来源和传播介质的不同，矿山爆破振动可以分为以下几类：•炸药爆炸产生的振动：这是最常见的矿山爆破振动来源，其特点是振动幅度大，频率低。
•岩石破裂产生的振动：这种振动是由于岩石在爆破过程中破裂，释放出的能量引起的，其特点是振动幅度较小，频率较高。
•水击波振动：当爆破产生的冲击波遇到水体时，会产生水击波，这种振动特点是传播速度快，影响范围广。
各类别的应用领域及市场潜力：•炸药爆炸产生的振动：主要用于矿山开采，是矿山爆破振动研究的主要对象。
•岩石破裂产生的振动：在地震预测、岩石力学等领域有广泛应用。
•水击波振动：在水利工程、海洋工程等领域有重要应用。
3. 行业/领域与其他相关领域的交叉与融合矿山爆破振动与地震效应评价与监控研究，与其他相关领域的交叉与融合日益明显。
例如，在岩石力学领域，爆破振动的研究可以为岩石破裂的预测提供理论依据；在地震预测领域，对矿山爆破振动的监测可以为地震预警提供参考；在信息技术领域，新的监测技术如物联网、大数据等，可以为矿山爆破振动的实时监控提供支持。
边坡爆破振动高程效应的实验分析与研究
第２ ｏ卷第 ４期 ２０ ０ ６年 ｌ ２月
茵毛童 唐
Ｊａ ｇｉＮｏ ｆｒｏ ｓＭｅａｓ ｉｎ ｘ ｎｅｒｕ ｔｌ
Ｖｏ ．０， ． １ Ｎｏ ４ ２ Ｄｅ ．２ ０ ｃ Ｏ ６
文 章编号 ：０５２１（ ０） —０００ １０－７２ ０６ ４０１－４ ２ ０ －
高程影响因素的权重相对较大 。同时 ， 通过对测试数据 回归分析发现 ， 地震波 能量不仅随着高程的降低而减小 ， 而且
还受到边坡地形的影响， 在变坡点处地震波发生绕射形成新的震源。 影响爆破地震强度。
关键 词 ： 边坡； 爆破振动； 高程效应 ； 变坡点
中图 分类号 ：Ｄ３．６ Ｔ ４２ Ｔ ２５ ＂： Ｕ ５ ４
的程度 更 为显著 。
０
—
５
１ ０
ｌ ５
２Ｄ Ｉ
爆心距， ｍ
２
ｌ
ｌ
８
一ｅ山 一 鞲 卜 ． 口、
ｌ ｌ ０
５ ２ ９
Ｏ
６
０
３
（） １次 实验 ａ第
（） ３ ｂ 第 次实验 图２ 第１３ 一 、 次实验各测点振动速度
ｊ 与相应爆心距关系 ，
为 １ ０ ６０ ４５０１６ｍｓ ． ３ 、． ０ 、．９ｃ ／：而在 爆 源 下方 的边坡 ７ ６ 及 下平 台处 ，１ｌ 、６号测 点分 别 距爆 源 ３５７７ ｌ、３ ｌ ．、．、
应每次实验中边坡上 １ 、１ １ 号测点振速 。 ０ １、２ 经过分 析笔者认为地震波经过坡底发生绕射 ，形成了新的
对土体介 质 中边 坡爆破 振 动 的测试 分析 及岩质 边坡 的爆破实 例来对 高程 效应 加 以研 究 。
由于在距 爆源 一定 范 围的近 区域 。竖 直 向的振 速往 往较 水平径 向的大 ， 因此 ， 试验 中测试质 点的振
台阶高度对爆破振动高程效应的影响研究
r
sobv
i
ous,
t
hemagn
i
f
i
c
a
t
i
oni
nc
r
e
a
s
e
sf
i
r
s
tandt
hende
c
r
e
a
s
e
swi
t
ht
he
i
nc
r
e
a
s
eo
ft
hee
l
e
va
t
i
ond
i
f
f
e
r
enc
e．
Fr
omt
heove
r
a
l
lpo
i
n
to
fv
i
ew,
whename
a
su
r
i
ngpo
i
n
ti
sa
tt
hes
edbyon
Ｇ
s
i
t
eb
l
a
s
t
i
ngv
i
b
r
a
t
i
onme
a
su
r
emen
tandc
onc
r
e
t
emode
lb
l
a
s
t
i
ngv
i
b
r
a
t
i
ont
e
s
t．
I
ti
sc
onc
l
uded
关于爆破地震效应影响因素的研究
关 于 爆 破 地 震 效 应 影 响 因 素 的 研 究李玉江 燕永峰 张秋华摘 要 :根据国内外对爆破震动效应的研究状况 ,围绕爆破震动三大要素 ,分析总结了影响爆破地震效应的诸多因素 ,从 而为爆破震动防灾减灾工程做出明确的科学指导 ,便于爆破控制 。
关键词 :爆破震动 ,爆破因素 ,爆破控制 ,爆破 中图分类号 : TU973 . 31文献标识码 :A性较好 ,且震速与岩土性质有较稳定的关系 ,而质点振动位移及1 概述与天然地震相比 ,爆破地震的震源及爆破施工过程是人为进 行的 ,在药量和爆源位臵已知的情况下 ,人们可以根据周围的环 境条件 ,通过严格的设计 ,改变起爆方式和采取一定的技术措施 对爆破震动强度进行预测和控制 ,达到避免或减少爆破震动危害 的目的 。
为了更好的了解爆破的作用机理及更直接有效的实施爆破控制 ,提出了影响爆破震动效应的影响因素 。
2 影响爆破地震效应的因素2 . 1 三大要素对地震效应的影响 2 . 1 . 1 震动速度 大量的现场试验表明 ,爆破震动强度与质点震速大小的相关 1加速度都不具有这种关系 。
然而速度矢量在空间坐标中有三 个方向 (垂直方向 、水平径向和水平切向) ,采用哪一个方向上的 震速在爆破研究中一直是一个热点话题 。
目前国际上采用最普 遍的是用质点的垂直振动速度作为衡量爆破震动强度的标准 ,但 是这并不能全面的反映爆破结构破坏的实质 。
2 . 1 . 2 震动主频结构体对于介质中传来的地震波具有选择放大作用 ,这种作用主要表现在爆破地震中与结构体固有周期相近的谐波分量放 大最多 ,使该波引起的震动最为激烈 。
即爆破震动的卓越周期与该结构体的固有周期一致时 ,将产生共振 ,使结构体的振幅大大增加 。
此计算焊缝承载力) N max = σmax ×b ×h = 827. 44 kN ;正面角焊缝 误是造成计算结果错误的关键之一 ,因此 ,审查时要注意审查是 否有漏算荷载的现象 。
基于能量原理的爆破地震效应
01
根据工程要求，选择适合的爆破介质和环境，如岩石、土壤、 水域等。
02
在不同介质和环境下，采用相应的爆破技术，如深孔爆破、浅
孔爆破、水下爆破等。
在城市和人口密集区进行爆破作业时，应特别注重环境保护和
03
安全措施，尽量避免对周围环境和居民造成影响。
06
研究结论和展望
研究结论
01
02
03
能量平衡原理
爆破地震波包括纵波和横波两种形式。纵波是振动方向与传播方向一致的波，而横波则是振动方向与传播方向垂 直的波。
波速与介质
纵波和横波在传播过程中，其速度会受到介质性质和密度的影响。一般来说，纵波在固体介质中传播速度较快， 而横波在液体和气体介质中传播速度较快。
爆破地震的危害
地表震动
爆破地震会导致地表震动，进而产生破坏性的影响。地表震动可能会导致岩体 松动、破裂，甚至引发岩崩、滑坡等地质灾害。
爆破地震的能量分布
能量分布规律
爆破地震的能量分布呈现出不均匀的特点，一般来说，距离爆破中心越近，受到 的能量越大，反之则越小。
影响因素
爆破地震的能量分布受到多种因素的影响，如炸药类型、装药量、爆破方式、地 质条件等。
爆破地震的能效系数
能效系数的定义
能效系数是指爆破地震过程中，输出的地震波能量与输入的 炸药能量之比，是衡量爆破地震效果的重要指标。
水体波动
水体波动是爆破地震对水体产生的影响。当水体受到地震波作用时，会产生水 面波动、水体涌浪等效应，对水域周边的建筑物、设施和人员造成威胁。
基于能量原理的爆破地震效
03
应分析
能量平衡原理
能量守恒定律
在爆破地震过程中，输入的能量与输出的能量保 持平衡，即输入的能量等于输出的能量。
爆破地震效应
爆破地震效应
爆破地震效应是指在进行建筑物拆除或挖掘工程时，使用爆炸物炸毁建筑物或挖掘地下土壤时，会产生类似于地震的效应。
这种效应可能会对周围环境和建筑物造成不同程度的影响，甚至可能导致人员伤亡和建筑物倒塌。
爆破地震效应的主要原因是爆炸产生的冲击波和声波，它们会在空气和地面上传播，并引起地震波。
这些地震波会在建筑物内部或周围的土壤中传播，使建筑物的基础受到震动和破坏。
此外，爆炸产生的高温和高压也会对周围的建筑物和环境造成破坏和损害。
为避免爆破地震效应对周围环境和建筑物造成损害，需要进行详细的爆破设计和安全措施。
这包括选择适当的爆炸物，控制炸药的数量和位置，进行周密的安全检查和保护措施等。
此外，还需要对爆炸现场周围的建筑物和人员进行充分的疏散和安全防护措施，以确保人身安全和财产安全。
总之，爆破地震效应是进行建筑物拆除或挖掘工程时所必须面对的风险之一。
只有通过科学的爆破设计和安全措施，才能有效地减少这种效应对周围环境和建筑物造成的损害和影响。
- 1 -。
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。
论爆破的地震效应_吴立
1999 年 10 月 论爆破的地震效应 吴 立 等 ・ 25 ・
础拆除等领域。 然而, 大规模的或频繁的爆破 作业产生的地震效应对周围设施和人员会构 成安全上的隐患, 必须引起高度重视。 本文分析了爆破地震效应的实质、 爆破 地震速度和爆破地震安全距离的确定方法以 及爆破地震破坏的判别标准。 2 爆破地震效应的实质 爆破地 震效应是指炸药 在介质中爆 炸 后 , 在一定范围内产生的地震现象。 炸药在介 质中爆炸后并在介质中产生强大的冲击波。 当冲击波传播至离爆源 10 R ～ 15 R ( R 为药 包半径) 时, 其传播速度接近声速 , 波头压力 降低, 冲击波转变为介质中的应力波 ; 随着传 播距离的增加 , 在离开爆源更远的地方, 波的 传播速度等 于声速, 幅值 很低, 作用时 间增 加 , 此时应力波转变成介质中的地震波。 爆破作用引起的地震波是一种极为复杂 的随机波 , 一般情况下, 为了研究的方便, 假 定介质是均质的、 各向同性的弹性体 , 介质质 点作简谐运动。 因此, 介质质点的运动状态可 用位移 x 、 速度 v 和加速度 a 等物理量进行描 述 , 即[ 1] x = A sin Xt dx p v = dt Xsin( Xt + 2 ) ( 1)
第二次爆破 ( 最大段药量 Q = 14. 41t ) 距离 最大速度 震 级 - 1 估算 实测 /m / cm ・s 350 0. 72 1. 76 1. 80 700 0. 11
表 2 建 筑 物 自 振 周 期 的 观 测 结 果
测 点 1 2 距离 /m 350 700 地 基 基岩 覆盖层软土 建筑物自振周期 /s 0. 20 0. 42 地震波卓越周期 /s 0. 10 0. 20 震 感 情 况 震感强烈 震感明显 地 震 烈 度 5 度弱 4度
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
爆破地震高程效应的实验研究周同岭 杨秀甫 翁家杰(中国矿业大学建筑工程学院,徐州,221008) 摘 要 通过对正负高差地形爆破地震效应的实验观测,得出正高差使地震效应增大、负高差使之减小的结论,并对爆破地震波在有高差存在的岩石介质中的传播机理进行了探讨,提出了1个反映高程变化的振速公式。
关键词 爆破地震 波阻抗 高程效应 土岩爆破中,对均匀介质、平坦地形的爆破震动问题已进行了深入研究,并由弹性力学原理推导出了求解质点振速v的半理论半经验的萨氏公式,即 v=K〔Q1 3 R〕1 Α(1)式中:K为与介质特性等有关的系数,取K =50～350;Q为起爆药量,kg;R为距爆源中心距离,m;Α为衰减指数,取Α=1.1～2.2。
对于局部地形对爆破震动的影响,曾有人做过观测,但得到的结果不一,一直存有争议〔1,2〕。
局部地形不论有多么复杂,均可以由高程的变化来近似表达〔3〕。
根据这一观点,对不同地形、不同爆破方式、不同岩性的爆破进行了实验观测,依据实验观测结果对地震波在典型高差地形中的传播机理进行了探讨,提出了1个反映高程效应的爆破振速公式。
1 实验条件及结果 实验选择的测试系统是磁电式测振系统,其组成主要包括3部分:CD21型传感器、GZ22型测振仪和记录仪(SC216光线示波器)。
根据经验,上述测试系统各部分工作频带均可满足不同爆破方式的测试需要。
整个测试系统在实验前进行了标定。
按爆源与测点相对位置的关系,把实验分为两类:负高差地形(图1)和正高差地形(图2)。
图1 负高差地形示意图2 正高差地形示意 首先在花岗岩中,对负高差地形进行了实验观测,其实验条件如表1。
根据现场条 第1作者简介 张家康,64岁,教授。
1960年毕业于北京大学数学力学系,一直从事矿山特殊结构教学与科研工作,现为煤矿提升井塔设计规范编制组负责人。
著有《矿山特殊结构设计》一书,在国内外刊物上发表论文10余篇。
(收稿日期 1997207228)1997年 12月M I N E CON STRU CT I ON T ECHNOLO GY D ec. 1997第18卷 增刊建 井 技 术V o l.18 Supp lem ent件,只对质点垂直振速作了测试,测试结果及与各测点对应的无高差(平坦地形)时的振速v0如表2。
此外,为了比较,在同爆区还进行了平坦地形的实验(孔深1.1m,药量2kg),测试结果见表3。
表1 实验条件组 别测点数岩 性爆破方式等效药量t时 标s走纸速mm s-1衰 减A3f=12～14硐室36.40.015003B3f=12～14硐室69.30.0150010C2f=12～14深孔1.40.015003表2 负高差地形测试结果组 别测点数水平距 m高差 m实测v m ax c m s-1平坦地形v0 c m s-1 1183351.012.97A2178351.353.12 3150332.504.231238151.032.73 B2233151.122.83 321011-4.23C 1218318334370.660.180.430.43表3 平坦地形测试结果测试项目水平距离 m5.58.613.223.535.0实测最大振速v m ax c m s-15.871.251.250.470.15 由表3,用最小二乘法可以求得萨氏公式(即平坦地形)中的K=62.17,Α=1.78。
在均匀介质中,小药量试验确定的K,Α规律性较好。
根据爆破模拟的相似准则,表2中各测点对应的、无高差时的振速可由上述K,Α值代入萨氏公式求出(表2中平坦地形v0)。
由表2看出,负高差对振速的影响很明显,由萨氏公式求得的垂直振速(由于K,Α是实测的,故求得振速可理解为无高差时的实测值)一般均大于实测值(有负高差存在时)。
在正高差地形下爆破地震效应的实测是在石灰岩采石场中进行的(其地形如图2),小炮确定的K=159,Α=1.8,其实验条件如表4。
测量结果以及与各测点相对应的无高差(平坦地形)的振速v0见表5。
表4 实验条件组 别测点数岩 性爆破方式单孔药量 kg 时 标s走纸速mm s-1衰 减D13f=6～8扩壶1.50.0155000.3D23f=6～8扩壶2.00.0155001.023建 井 技 术1997年第18卷表5 正高差地形测试结果组 别测点序号距爆心水平距 m与爆心高差 m实测v m ax c m s -1平坦地形v 0 c m s -1119.03.11.241.0D 1219.46.01.600.99320.110.42.260.93112.511.83.542.54D 2213.015.15.352.40313.816.55.712.302 结果分析 通常研究爆破地震波时,总是假设地球介质是均匀的和各向同性的,炸药是在无限或半无限弹性体中爆破。
实际上,就地壳而言,由于成岩的原因不同(靠地表一般沉积岩居多)、风雨的剥离和侵蚀,宏观上形成了一系列波阻抗的不连续面(由深及表,波阻抗逐渐减小),当地震波传播到这些不连续面时,将产生折反射和叠加。
2.1 单界面折、反射 如图3,设入射波为纵波,Y 轴两侧介质波阻抗为Θ1C P 1,Θ2C P 2。
入射波到达Y 面,将产生反射纵波、反射横波、折射纵波、折射横波。
它们之间有如下关系: (1)入射角、反射角、折射角遵循Shnell 定律,即sin Α1C P 1=sin Α2C P 1=Sin Β2C S 1=sin Α3C P 2=sin Β3C S 2(2)式中:Αi (i =1,2,3)为纵波的入射、反射、折射角;Βj (j =2,3)为横波的反射、折射角;C P 1,C S 1为介质 中P ,S 波速;C P 2,C S 2为介质 中P ,S 波速。
图3 P 波在单界面折反射示意 (2)各波位移幅值应满足下列方程(设传播方向为正),即 (A 1-A 2)co s Α1+A 3sin Β2-A 4co s Α3-A 5sin Β3=0(A 1+A 2)sin Α1+A 3co s Β2-A 4sin Α3+A 5co s Β3=0(A 1+A 2)C P 1co s2Β2-A 3C S 1-sin2Β2-A 4C P 2Θ2Θ1co s2Β3-A 5C S 2Θ2Θ1sin2Β3ΘC 2S 1[(A 1-A 2)sin2Α1-A3C P 1C P 2co s Β2]-Θ2C 2S 2[A 4-C P 1C P 2sin2Α3-A 5C P 1C S 2co s Β3]=0(3)式中:A i (i =1,…,5)为位移幅值;Θ1,Θ2为介质密度。
由上述方程可求得用入射波位移表示的反、折射波位移。
下面讨论正入射这一特殊情况。
正入射时,入射角等角度均为零,A 3=A 5=0,即无横波产生,反射应力Ρf 、折射应力Ρz 与入射应力Ρr 之比为 Ρf r =A 2A 1Θ2C P 2-Θ1C P 1Θ2C P 2+Θ1C P 1Ρz Ρr =A 4A1Θ2C P 2Θ1C P 1=2Θ2C P 2Θ2C P 2+Θ1C P 1(4)33增刊周同岭等:爆破地震高程效应的实验研究 若规定入射压缩波应力及其内质点速度为正,利用应力与波阻抗、质点振速之间关系Ρ=ΘC v(v为质点振速),代入式(4)可导出下列关系,即 v fv r=Θ1C P1-Θ2C P2Θ1C P1+Θ2C P2v zv r=2Θ1C P1Θ1C P1+Θ2C P2(5) 若入射波为压缩波,由式(5)可得出如下结论: (1)若Θ2C P2<Θ1C P1,反射波应力为负,质点振速为正,说明反射波为拉伸波,质点运动方向与入射波质点运动方向相同,而与反射波方向相反,此时,v z>v r。
若Θ2C P2=0 (即自由面),则有 Ρf=Ρr,v f=v r,Ρz=0,v z=2v r(6)即此时自由面上应力为零,质点振速为入射波速的2倍。
(2)若阻抗匹配,即Θ2C P2=Θ1C P1,此时无反射,则 Ρf=0,v f=0,Ρz=Ρr,v z=v r(7) (3)若Θ2C P2>Θ1C P1,反射波应力为正,而质点速度为负,说明质点运动方向与入射波质点运动方向相反。
若Θ2C P2=∞,则 Ρf=Ρr,v f=-v r,Ρz=2Ρr,v z=0(8)即刚体表面质点振速为零,应力为入射应力的2倍。
2.2 界面群折射叠加 地震波长一般为70～100m,频率为几～几10H z。
当介质层很厚,远大于波长Κ时,该层上下界面的折、反射波不会产生叠加(地震波垂直通过该地层的来回时间Σ远大于地震波周期T),反之若地层薄,上下层面的波动将会产生干涉(图4)。
设入射波P0是简谐波,则 U P0(Z)=A P0e2Πf i(t-Z C1)(9)式中:U P0(Z)为质点位移;A P0为波幅;f为频率;t为时间。
当P0入射到R1面,产生折射波P1;P1在R2面产生折反射波P2,P3;P3在R1面产图4 界面群折射叠加示意生折反射波P4,P5;P5在R2面又产生折反射波P6,P7;余者类推。
折射波的质点位移可表达为 U P1(Z)=A P1e2Πf i(t+Z C2)(10) U P2(Z)=A P2e2Πf i(t+2∃h C2+Z C3)(11) U P6(Z)=A P6e2Πf i(t+Z C3-2∃h C2)(12) 当正入射时,将会产生叠加,即U正=U P2+U P6+U P10+ (13) 式(13)取导数后表达的即为质点振速的叠加关系。
2.3 正、负高差地形地震波的作用机理 根据波动理论,近地表的爆破地震波主要是由P,S波在自由面的反射叠加而成的R波群,它们携带的能量比P,S波大。
对负高差地形,为讨论方便,简化成图5。
图5 负高差地形简化 影响R波对测区作用的因素有两个: (1)自由面的存在。
P波首先绕射到测区,在测点附近形成很低的应力场。
由P,S 波激起的R波(其特点是沿地表传播)在传播时,受到自由面的拦截而产生反射,向斜下方向传播,部分绕过b点到达测区,但此时能量已大为降低。
测点处应力场的降低程度与高差H是紧密相关的。
H越大,被反射的能43建 井 技 术1997年第18卷量越多,当H大于3R时,会有绝大部分能量被反射。
(2)界面及界面群的存在。
如前所述,地壳由表及深波阻渐增(即单界面分析中Θ1C2 >Θ2C1的情况),折射波引起的质点振速随高差增大而降低(界面群的叠加特性)。
对正高差地形的“放大”作用,主要是界面群的影响。
由式(5)中第2式可以看出,当地层阻抗由深及表减小时(相当于Θ1C1>Θ2C2),折射波引起质点的振动速度v z>v t,根据界面群,v z随高差H的增大而增大。