隧洞钻爆开挖爆破振动主频衰减公式研究

doi:10.13722/j.cnki.jrme.2018.0311

摘要
图/表
参考文献
相关文章 (15)

全文: PDF (968 KB) HTML (1 KB)
输出: BibTeX | EndNote (RIS)

摘要采用结构动力学的方法，将隧洞钻爆开挖中各圈炮孔爆破视为无限岩体中球形空腔受到的内激励荷载，分析含有球形空腔无限岩体系统的自振频率表达式。采用量纲分析的方法，推导出隧洞钻爆开挖爆破振动主频衰减公式，并结合瀑布沟水电站引水洞、尾水洞开挖爆破振动主频的衰减规律拟合分析，验证了该主频衰减公式的有效性。在此基础上，根据球形装药条件下，装药量和球形空腔半径之间关系的讨论，分别采用球形空腔半径和装药量作为拟合参数进行对比分析。结果表明，对于隧洞钻爆开挖而言，采用等效球形空腔半径进行主频衰减规律拟合要优于采用段药量。

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入我的书架
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	刘达1
	2
	卢文波1
	2
	陈明1
	2
	严鹏1
	2

关键词 ：岩石力学, 隧洞开挖, 主频, 衰减公式, 结构动力学, 量纲分析, 拟合分析

Abstract：The blasting in the holes detonated in the same delay in the process of tunnel drilling and blasting are regarded as the internal excitation load in a spherical cavity in infinite rock body and the natural frequency of a hollow sphere with an infinite external diameter is analyzed. The attenuation formula of the dominant frequency of blasting vibration in tunnel drilling and blasting excavation is deduced with the method of dimensional analysis， and is validated with the measured dominant frequency of blasting vibration in Pubugou hydropower station. According to the relationship between the charge weight and the radius of spherical cavity under the condition of spherical charge，another form of the proposed formula with the parameter of the radius of spherical cavity replaced with the charge weight has been used for comparison. It was found that the radius of spherical cavity was generally more desirable than charge weight for fitting analysis.

Key words： rock mechanics tunnel excavation dominant vibration frequency attenuation formula dynamics of structures dimensional analysis fitting analysis

引用本文:

刘达1，2，卢文波1，2，陈明1，2，严鹏1，2. 隧洞钻爆开挖爆破振动主频衰减公式研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2018, 37(9): 2015-2026.
LIU Da1，2，LU Wenbo1，2，CHEN Ming1，2，YAN Peng1，2. Attenuation formula of the dominant frequency of blasting vibration during tunnel excavation. , 2018, 37(9): 2015-2026.

链接本文:

http://www.rockmech.org/CN/10.13722/j.cnki.jrme.2018.0311 或 http://www.rockmech.org/CN/Y2018/V37/I9/2015

[3]	宗琦，汪海波，周胜兵. 爆破地震效应的监测和控制技术研究[J]. 岩石力学与工程学报，2008，27(5)：938-945.(ZONG Qi，WANG Haibo，ZHOU Shengbing. Research on monitoring and controlling techniques considering effects of seismic shock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2008，27(5)：938-945.(in Chinese))
[12]	尚晓江，丁桦. 爆破近区地质结构特性对震动信号传播的影响研究[J]. 工程爆破，2005，11(3)：57-61.(SHAGN Xiaojiang，DING Hua. Effect of geological structure near blasting area on vibrating signal[J]. Engineering Blasting，2005，11(3)：57-61.(in Chinese))
[21]	言志信，王永和，江平，等. 爆破地震测试及建筑结构安全标准研究[J]. 岩石力学与工程学报，2003，22(11)：1 907-1 911.(YAN Zhixin，WANG Yonghe，JIANG Ping，et al. Study on measurement of blast induced seismic and building safety criteria[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22(11)：1 907-1 911.(in Chinese))
[10]	GONZÁLEZ-NICIEZA C，ÁLVAREZ-FERNANDEZ M I，ALVAREZ- VIGIL A E，et al. Influence of depth and geological structure on the transmission of blast vibrations[J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment，2014，73(4)：1 211-1 223.
[19]	李洪涛，舒大强，卢文波，等. 建筑物对爆破振动中不同频率能量成分的响应特征[J]. 振动与冲击，2010，29(2)：154-158.(LI Hongtao，SHU Daqiang，LU Wenbo，et al. Response characteristics of a structure to different frequency components in blasting vibration energy[J]. Journal of Vibration and Shock，2010，29(2)：154-158.(in Chinese))
[28]	FAVREAU R F. Generation of strain waves in rock by an explosion in a spherical cavity[J]. Journal of Geophysical Research，1969，74(17)：4 267-4 280.
[1]	卢文波，李海波，陈明，等. 水电工程爆破振动安全判据及应用中的几个关键问题[J]. 岩石力学与工程学报，2009，28(8)：1 513-1 520.(LU Wenbo，LI Haibo，CHEN Ming，et al. Safety criteria of blasting vibration in hydropower engineering and several key problems in their application[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28(8)：1 513-1 520.(in Chinese))
[6]	张智宇，栾龙发，殷志强，等. 起爆方式对台阶爆破振频能量分布的影响[J]. 爆破，2008，25(2)：21-25.(ZHANG Zhiyu，LUAN Longfa，YIN Zhiqiang，et al. Effects of detonation ways on energy distribution for different frequency bands of bench blasting[J]. Blasting，2008，25(2)：21-25.(in Chinese))
[16]	孟海利，郭峰. 爆破地震波主频率的试验研究[J]. 铁道工程学报，2009，26(11)：81-83.(MENG Haili，GUO Feng. Experimental research on the master frequency of blasting seismic wave[J]. Journal of Railway Engineering Society，2009，26(11)：81-83.(in Chinese))
[25]	于蕾. 爆破振动对多层建筑物的安全影响[J]. 铁道工程学报，2015，32(3)：86-89.(YU Lei. Safety influence of blasting vibration on multistory building [J]. Journal of Railway Engineering Society，2015，32(3)：86-89.(in Chinese))
[2]	SINGH P K，ROY M P. Damage to surface structures due to blast vibration[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2010，47(6)：949-961.
[4]	史秀志，陈寿如. 爆破振动时频特征的段药量及抵抗线效应[J]. 煤炭学报，2009，34(3)：345-349.(SHI Xiuzhi，CHEN Shouru. Explosive blasted per delay and burden effects on the time frequency characteristic of vibration induced by blast[J]. Journal of China Coal Society，2009，34(3)：345-349.(in Chinese))
[7]	凌同华，李夕兵. 多段微差爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析[J]. 岩石力学与工程学报，2005，24(7)：1 117-1 122.(LING Tonghua，LI Xibing. Analysis of energy distributions of millisecond blast vibration signal using the wavelet packet method[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2005，24(7)：1 117-1 122. (in Chinese))
[8]	池恩安，赵明生，梁开水，等. 自由面数量对爆破地震波时频特性影响分析[J]. 爆破，2013，30(2)：16-20.(CHI Enan，ZHAO Mingsheng，LIANG Kaishui，et al. Influence of number of free surface on time- frequency characteristics of blasting seismic wave[J]. Blasting，2013，30(2)：16-20.(in Chinese))
[11]	LEE D W，KIM S H. An analysis of the results of trial blasting of site development project in the volcanic island[J]. International Science Index，Civil and Environmental Engineering，2016，10(12)：1 534-1 539.
[22]	DOWDING C H. Construction vibrations[M]. N J：Prentice Hall，1996：137-149.
[26]	HUSTRULID W. Blasting principles for open pit mining[M]. Rotterdam：A. A. Balkema，1999：293-443.
[29]	卢文波，周俊汝，陈明，等. 爆破振动主频衰减公式研究[J]. 工程爆破，2015，21(6)：1-6.(LU Wenbo，ZHOU Junru，CHEN Ming，et al. Study on attenuation formula of dominant frequency of blasting vibration[J]. Engineering Blasting，2015，21(6)：1-6.(in Chinese))
[5]	赵明生，梁开水，余德运，等. 段数对爆破振动信号的时频特性影响分析[J]. 煤炭学报，2012，37(1)：55-61.(ZHAO Mingsheng，LIANG Kaishui，YU Deyun，et al. Effect of segments on time frequency characteristics of blasting vibration signals[J]. Journal of China Coal Society，2012，37(1)：55-61.(in Chinese))
[13]	周俊汝，卢文波，张乐，等. 爆破地震波传播过程的振动频率衰减规律研究[J]. 岩石力学与工程学报，2014，33(11)：2 171-2 178. (ZHOU Junru，LU Wenbo，ZHAGN Le，et al. Attenuation of vibration frequency during propagation of blasting seismic wave[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2014，33(11)：2 171-2 178.(in Chinese))
[14]	焦永斌. 爆破地震安全评定标准初探[J]. 爆破，1995，(3)：45-47.(JIAO Yongbin. Preliminary study on safety assessment standard of blasting earthquake[J]. Blasting，1995，(3)：45-47.(in Chinese))
[17]	LI H B，LI X F，LI J C，et al. Application of coupled analysis methods for prediction of blast-induced dominant vibration frequency[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration，2016，15(1)：153-162.
[20]	陈士海，魏海霞. 爆破地震波频率对多自由度弹性体系动力响应的影响分析[J]. 振动与冲击，2009，28(11)：150-154.(CHEN Shihai，WEI Haixia. Effect analysis of blasting seismic wave frequency on dynamic response of a multi-degrees of freedom elastic system[J]. Journal of Vibration and Shock，2009，28(11)：150-154.(in Chinese))
[23]	宋光明，史秀志，张劲松，等. 利用爆破振动观测求解边坡自振频率[J]. 金属矿山，2001，(3)：4-6.(SONG Guangming，SHI Xiuzhi，ZHANG Jinsong，et al. Working out the natural frequency of slope on the basis of blast vibration monitoring[J]. Metal Mine，2001，(3)：4-6.(in Chinese))
[9]	杨建华，卢文波，严鹏，等. 全断面开挖爆破产生的自由面对振动频率的影响研究[J]. 振动与冲击，2016，35(7)：192-197.(YANG Jianhua，LU Wenbo，YAN Peng，et al. Influences of blast-created free surfaces on blasting vibration frequencies during full-face excavation[J]. Journal of Vibration and Shock，2016，35(7)：192-197.(in Chinese))
[18]	曹孝君，张继春，吕和林. 频率对爆破地震作用下结构的动力响应的影响研究[J]. 爆破，2006，23(2)：14-19.(CAO Xiaojun，ZHANG Jichun，LU Helin. Effects of frequency on the dynamic response of structure resulting from blasting seism[J]. Blasting，2006，23(2)：14-19.(in Chinese))
[27]	杨建华，卢文波，陈明，等. 岩石爆破开挖诱发振动的等效模拟方法[J]. 爆炸与冲击，2012，32(2)：157-163.(YANG Jianhua，LU Wenbo，CHEN Ming，et al. An equivalent simulation method for blasting vibration of surrounding rock[J]. Explosion and Shock Waves，2012，32(2)：157-163.(in Chinese))
[15]	张立国，龚敏，于亚伦. 爆破振动频率预测及其回归分析[J]. 辽宁工程技术大学学报，2005，24(2)：187-189.(ZHANG Liguo，GONG Min，YU Yalun. Forecast and regression analysis of blasting vibrtiaon frequency[J]. Journal of Liaoning Technical University，2005，24(2)：187-189.(in Chinese))
[24]	林键，林从谋，林丽群. 爆破振动荷载作用下3～4层房屋结构响应测试研究[J]. 振动与冲击，2010，29(3)：48-51.(LIN Jian，LIN Congmou，LIN Liqun. Research on response characteristics of structure under dynamic blasting load[J]. Journal of Vibration and Shock，2010，29(3)：48-51.(in Chinese))