[发明专利]一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法

权利要求书

1.一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)采集爆破荷载作用下岩土介质振动的实测数据；

(2)计算各测点的比例药量，并对步骤(1)中采集的各测点波形进行波形滤波；

(3)对实测时域波形进行快速傅里叶变换，得到波形频域幅值谱和相位谱；

(4)提取步骤(3)中得到的波形频域幅值谱和相位谱在各时刻下的频域幅值和相位值，并根据比例药量大小排列组合；

(5)对每个频率成分在各个测点位置波形对应的频域幅值和相位值进行三次样条插值，得到拟合曲线；

(6)将预测点的比例药量代入步骤(5)的拟合曲线中，得出各频率下的频域幅值和相位值，按照频率大小进行排列组合，线性插值得到预测频域幅值谱和相位谱；

(7)对步骤(6)得到的预测频域幅值谱和相位谱进行快速傅里叶逆变换，得到时域振动预测波形。

2.根据权利要求书1所述的一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于：所述比例药量的计算公式如下：ρ＝Q^1/3/R，其中Q为爆破总药量，R为爆心距，即爆炸源到测点的距离。

3.根据权利要求书2所述的一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于：所述采集爆破荷载作用下岩土介质振动的实测数据是指对n个监测点进行采样率为f_s，采样时长为T的爆破振动信号采样，采样点总量N＝f_sT，对每一个已知的监测点计算其比例药量：ρ_i＝Q_i^1/3/R_i(i＝0,1,2...,n)，并计算预测点的比例药量：

4.根据权利要求书3所述的一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于：步骤(3)中通过对实测时域波形快速傅里叶变换，得到间隔频率为dHz,频率范围为0～mdHz的频域幅值谱和相位谱，共有n组不同测点的频域幅值谱和相位谱，每组数据共有m个数据点，采样数据所对应的频率为f_j＝jd(j＝0,1,2...,m)。

5.根据权利要求书4所述的一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于：提取步骤(3)中得到的频域幅值谱和相位谱在各时刻下的频域幅值和相位值并根据比例药量大小排列组合，此处和中右上标i表示第i(i＝1,2,.....,n)个测点，右下标j表示f_j(j＝1,2,.....m)频率。

6.根据权利要求书5所述的一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于：定义三次样条函数S_r(x)中自变量x为比例药量，即x＝Q^1/3/R，因变量为频域幅值A和相位值θ，即三次样条函数S_r(x)＝S_r(Q^1/3/R)＝A和S_r(x)＝S_r(Q^1/3/R)＝θ，选用自然边界作为约束条件，即S″_r(x₀)＝S″_r(x_n-1)＝0，通过三次样条函数拟合可得到频率f_j下的拟合函数其中Q为爆破总药量，R为爆心距，A为频域幅值，θ为相位值。

7.根据权利要求书6所述的一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于：拟合函数中令f_j＝f_predict，求得各频率下的频域幅值和相位，按照频率大小得到离散的预测频域幅值谱和相位谱，再通过线性插值得到连续的预测频域幅值谱和相位谱。

8.根据权利要求书7所述的一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，其特征在于：将预测的频域幅值谱和相位谱进行快速傅里叶逆变换，即得到预测的时域波形图。