[发明专利]一种基于频谱叠加的台阶爆破毫秒延时压制降振方法

说明书

本发明公开了一种基于频谱叠加的台阶爆破毫秒延时压制降振方法，包括如下操作步骤：进行现场单孔爆破试验，获取相应的爆破振动数据；将得到的振动数据导入Matlab中，进行希尔伯特黄变换(HHT)，得到该振动数据的边际谱图和百分比能量分布图，通过单孔爆破振动频谱图判断出爆破作业时该爆破区域爆破地震波频率范围；根据基于频谱叠加原理所推导的公式确定在所得频率范围内的合理起爆段数及延期时间大小；进行试爆试验，根据爆破效果及时调整相关爆破参数。本发明可以很好地解决毫秒延时爆破延期时间选取困难的问题，使用爆破振动主振频率和振幅双重指标作为衡量降振效果好坏的标准，避免了使用单一指标进行爆破效果评价的片面性。

技术领域

本发明涉及工程爆破技术领域，具体为一种基于频谱叠加的台阶爆破毫秒延时压制降振方法。

背景技术

随着城镇化和基础设施建设的不断推进，爆破工程越来越临近已有建(构)筑物、城镇居民区，由爆破振动引发的边坡失稳、建(构)筑物损毁、人员伤亡等灾害事故时有发生，使得爆破振动灾害已成为制约爆破技术应用于岩土开挖工程的主要技术瓶颈。

随着高精度数码电子雷管的普及，毫秒延时爆破技术作为一种相对高效、环保、安全的降振技术，得到越来越广泛的运用。毫秒延时爆破效果好坏的关键在于延期时间的选取，依据何种方法选取延期时间成为工程爆破中亟待解决的问题之一。从信号分析的角度出发对爆破振动信号进行时频分析，优选出的延期时间能够兼顾时域和频域两个方面，能够很好地分析爆破振动主振频率和振幅对爆破振动危害效应的影响。因此，我们提出一种基于频谱叠加的台阶爆破毫秒延时压制降振的方法，以便于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于频谱叠加的台阶爆破毫秒延时压制降振方法，以解决上述背景技术中提出的毫秒延时爆破作业中延期时间选取不当造成振动灾害频发的问题。

为实现上述目的，本发明主要有以下步骤：

步骤1)：现场选择几个有代表性的点，进行单孔爆破试验，使用爆破测振仪对每次单孔爆破进行测振，得到相应振动数据；

步骤2)：将得到的振动数据导入Matlab中进行HHT时频分析，得到该振动数据的边际谱图和能量分布图，通过几个有代表性的单孔爆破振动频谱图判断出爆破作业时该爆破区域爆破地震波频率范围；

步骤3)：根据基于频谱叠加原理推导的公式所得频率特性曲线确定频率范围内的起爆段数及延期时间大小，当起爆段数固定时，只需确定延期时间大小；

所述公式为y＝|K(jω)|＝|sinnπfΔt/sinπfΔt|，y为在观监测处测得的叠加组合后地震波的傅里叶谱与组合叠加前单个任意地震波傅里叶谱的比值，y的大小可表征压制降振效果好坏；n为起爆段数；f为频率；Δt为延期时间；

步骤4)：进行试爆试验，根据爆破效果及时调整相关爆破参数。

优选的，所述爆破测振仪安装应符合相关要求，选择在相对平坦的岩石上，并使用毛刷将岩石上的尘土清扫干净，确定好水平方向后，用手掌平压三矢量传感器，并在用力过程中左右带动传感器，以便提高传感器与被检面的刚性连接。同时，为了加快石膏凝固，应在传感器周围加石膏粉吸收水分。

优选的，所述能量分布图应转化为百分比例形式，根据边际谱图和能量百分比分布图确定不同监测点的最佳降振频率，得到相应的频率带。通过边际谱图可以看出振动信号的频率和振幅的关系，而通过能量百分比分布图则可以看出频率与能量的关系。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)基于频谱叠加的台阶爆破毫秒延时压制降振方法所优选出的延期时间能在够兼顾时域及频域两个方面，相比于基于波形叠加的干扰降振方法所优选出的延期时间，采用该方法可大概率降低毫秒延时爆破作业产生的低频振动对爆区附近建构筑物的损坏。