爆破测试

爆破测试.txt不怕偷儿带工具，就怕偷儿懂科技！ 1品味生活，完善人性。存在就是机会，思考才能提高。人需要不断打碎自己，更应该重新组装自己。爆破振动测试技术探讨

发布时间：2009-06-10

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?杨年华???

(中国铁道科学研究院北京 100081)

摘要：文章主要介绍了国内外爆破振动检测中硬件和软件的现状，分析了爆破振动测试中的技术要点和存在的问题，提出了爆破振动测试和分析的注意事项，探讨了爆破振动测试技术的发展动态。

关键词：爆破振动，质点振动速度，主振频率，单响药量

1 爆破振动波时频特性

爆破地震与天然地震主要区别在于时频特征差异。天然地震振动时间较长，一次振动能持续几秒至几十秒，而爆破地震持续时间很短，一次振动只有几十毫秒～几秒，常用的毫秒延期雷管段数为15段以内，15段雷管延时为1秒。更长的延时依靠接力传爆，但爆破震动波持续时间大多数在3秒以内完成，所以时域特性来看爆破地震的单次记录时间不会很长。另外从振动次数上来看，天然地震常伴有多次余震，而爆破震动大多数是一次完成，也有采石场或某些石方开挖爆破工程中，需要多次爆破或长期生产爆破，地震波作用造成的危害会不断累加，产生疲劳破坏。因此对于多次或长期爆破产生震动应作多段爆破记录。

爆破地震波的频域特性上，主振频率较高，一般爆破振动主频在5Hz～300Hz，爆破地震频率受多种因素影响，而建筑物对各频率震波的动力响应关系与振动危害性密切相关。根据国内外众多测试资料分析表明，一方面爆破地震波随着传播距离的增加，其振动主频不断降低；另一方面爆破地震波主频受爆破类型、装药结构、地形地质条件等多种因素影响。为了获得真实的爆破振动信号，在爆破振动检测前应当初步估计爆破地震波的主振频率特征，从而更好地设定记录仪的采样频率、选择合理的传感器响应频率，才能有效地满足爆破振动测试的要求。

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2 爆破振动检测设备

目前爆破振动测试所用仪器类型很多，随着计算机技术的发展，数字式记录仪越来越多，有国产的也有进口的，数字式记录仪使用更方便、可靠，但缺乏统一的标准。此外传感器的选型和安装尚无统一的规定和要求，振动数据的分析软件各不相同，所以很多爆破振动测试并没有规范，甚至有些测试数据可信度较低。下面对爆破振动测试技术现状作简要介绍。

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2.1 振动速度传感器

2.1.1 传感器频率要求

前面已论述过爆破地震波的频域特性，大多数情况下爆破地震频率范围在5Hz～300Hz。选用的振动速度传感器频率响应范围一般宜在3Hz～500Hz，但一般国产振动速度传感器频率范围较窄，大多数传感器低频域高于10Hz，低频域小于10Hz的传感器高频域又只能到80Hz，这类传感器基本不能用于完整的爆破振动测试。通常爆破振动波频域较广，频率成分复杂，所以在传感器配备安装方面一定要注意这问题，否则测得的低频域数据会严重失真。最好在

振动台上标定速度传感器后才用于爆破振动测试中。

2.1.2 传感器的安装

传感器的安装有不同意见[1][2]，有人建议用钢钎牢固地嵌入岩体中做传感器支座，也有人认为只需直接将传感器置于地表。根据美国Dowding博士的研究，当振动较小时，传感器的固定方式对测量结果影响很小。一般的地表振动测试中，因振动幅值不大，频率不高，只需将传感器直接置于地表，周围用石膏粘附即可。在地下巷道内墙壁上测试强烈爆破振动时，需用短钢钎嵌入岩体中，将传感器固定在钢钎上，而一般岩石表面应尽可能直接安装传感器。

我们在测振过程中做过对比试验，在相同位置1#撑测振点安装在固定钎杆上，钎杆用水泥砂浆嵌固在直径18mm深10cm的孔内，每次测试时将传感器拧紧于该钎上。2#撑测试点距钢钎固接点20cm处，用石膏将传感器底座直接固定于地面上，对比分析两种连接方式获取爆破振动数据，从而确定拾振器的不同固定方式对爆破振动数据采集的影响程度。结果是：钢钎固接、石膏固接方式的爆破振动波形基本一致，看不出峰值和主频的差别，峰值误差小于3％，没超过仪器误差值。因此，一般情况下我们推荐石膏固接安装法。

2.1.3 传感器的其它要求

传感器属于敏感器件，野外使用环境条件差，颠簸振动较大，容易受损，因此传感器应定期标定，发现线性度偏差较大的传感器一定要停止使用。

传感器有竖向和横向之分，在测量三向振动分量时，应注意传感器的方向性。现国外提供有三向速度或加速度传感器，一个传感器可同时测试出X、Y、Z三个方向的振动分量，能方便准确地求出合速度，这种传感器是今后爆破振动测试的发展方向，目前因价格高且标定困难，不易推广，但爆破振动测试应以三向量测为主，三向合速度更能反映振动强度大小。

2.2 振动记录仪

2.2.1 爆破振动记录仪的基本要求

爆破振动记录仪正向数字式自动记录方式发展，它利用最新的电子技术和计算机技术，使爆破振动记录仪轻小、便携，且功能齐全，省去了现场远距离放线的麻烦和信号干扰。我国爆破振动自记录仪的研制开始于90年代初，现在已有多种产品，发展成多家竞争的局面，美国、加拿大的产品也正在打入国内市场，当前大部分振动自记录仪都基本能满足一般振动测试要求。根据实践经验总结，爆破振动自记仪应满足以下几方面要求：

(1) 自触发设置要可靠。野外测振自动记录仪一般放置在传感器附近，这样可省去了放长线，因此自动记录仪的触发方式一般选择自动内触发(因外触发时必须放长距离外触发信号线)，若内触发有误，将导致测试失败。

(2) 记录应有负延时记录。若由自触发启动记录存储，没有负延时设置，有可能丢失振动波头记录，波头信号非常重要，据此可反算出地震波的传播速度，一般负延时记录应达到0.25s左右。

(3) 一台记录仪至少应有三个通道。通常测量某点三个方向的振动分量，需要三个传感器接入同一台记录仪，它可保证三个方向同步记录，便于求出任一时刻矢量合速度。一般情况下合速度峰值要比单个方向速度峰值大，合速度峰值更能反映真实振动强度，用合速度峰值控制安全系数更符合理论意义。

(4) 记录仪的内存可适当加大，随着计算机技术的发展，大容量内存条已不再昂贵，增大记录仪的内存，可增加记录波形的数据容量，方便野外多次测振记录，甚至可以进行全天候振动记录，满足了可靠振动监测的要求。