边坡爆破振动高程效应分析
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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。
某矿七号坑边坡对爆破振动的动态响应分析吴双休,郎 旭,王天龙(云南磷化集团有限公司,云南 昆明 650600)摘 要:为了判断某矿七号坑南扩时爆破振动对边坡的影响,采用ANSYS有限元软件建立数值计算模型,输入实测爆破振动数据,模拟爆破振动作用下边坡的动态响应。
研究结果表明:正常生产爆破振动引起的边坡应力和变形很小,边坡总体稳定;正常生产爆破荷载下边坡不会出现塑性区贯通,说明爆破后边坡整体不会受破坏,仍处于稳定状态。
研究结论可为接续下来的南扩常规生产爆破作业提供依据。
关键词:边坡;爆破振动;动态响应;数值模拟中图分类号:TD236 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2022)12-0146-4Dynamic Response of Blasting Vibration Effects on the Slope of One Mine No.7 PitWU Shuang-xiu, LANG Xu, WANG Tian-long(Yunnan Phosphate Group Co Ltd , Kunming 650600, China)Abstract: In order to judge the influence of blasting vibration on the slope when one mine No.7 pit is expanded to the south, an ANSYS finite element software is used to establish a numerical calculation model, input the measured blasting vibration data, and simulate the dynamic response of the slope under the action of blasting vibration. The results show that the slope stress and deformation caused by the blasting vibration of normal production are very small, and the slope is generally stable; The plastic zone penetration will not appear on the lower slope of the normal production blasting load, indicating that the slope after blasting will not be damaged and is still in a stable state. The research results provide a basis for subsequent normal production blasting operations.Keywords: Slope; Blast vibration; Dynamic response ; Numerical simulation收稿日期:2022-06作者简介:吴双休,男,生于1988年,汉族,湖北枣阳人,本科,工程师,研究方向:露天采矿和爆破。
爆破振动对边坡稳定性影响的研究
由于我国经济进入高速发展阶段,伴随着的是基础工程建设项目数量的剧增。
爆破技术因其简便,快捷,成本低等特点而被广泛应用于基础工程建设当中。
我国是一个多山地的国家,存在着大量的天然高陡边坡,在矿山开采,隧道开挖过程中也会形成一定量的高陡边坡。
随着爆破技术在工程中的应用,爆破产生的此生灾害也越来越严重。
边坡的稳定性和人民的生命财产安全相关息息相关。
研究爆破振动波的特性、衰减规律,探讨爆破振动对边坡稳定性的作用效应,控制爆破振动强度,减小爆破振动造成的次生灾害具有较强的社会和经济效益。
爆破振动波具有复杂性、随机性、衰减快,振动频率范围广,振动持续时间短等特点。
边坡动力破坏的类型集中体现为崩落、倾覆坍塌、滑坡与座落等形式,爆破地震波的特性较多,每种参量造成的失稳机理也不相同。
本文着眼与爆破振动对边坡的稳定性影响,通过对爆破施工现场爆破地震波的现场监测,对监测数据进行处理,作出爆破振速随时间变化的曲线,结合《爆破振动安全规程》判断边坡的稳定性。
同时选取矿山村边坡的最危险10-10′剖面运用slide软件进行静力和动力分析。
在计算过程中分别模拟自然工况,降雨工况、地震工况和各种工况的随机组合,对坡体滑面和深部的最小稳定系数进行分析,各种工况的计算结果均能满足工程稳定性要求,结合监测数据综合分析评定
边坡的稳定性,为同类型的边坡施工提供参考依据。
岩质高边坡爆破质点振动效应分析陈振鸣;满轲;武旭;张政【摘要】In view of the rock slope blasting excavation of the slope of the Aoshan iron ore , the blasting is the main factor that affects the stability of the slope .Through the monitoring data of the rock mass point vibration under the action of blasting , the vibration attenuation law of the slope is obtained .The measured data and the simulation results show that the dynamic finite element: with the increase of the distance , the particle vibration velocity of slope will decrease in accordance with an exponential equation , and the vibration velocity shows amplification phe-nomenon due to the height difference exists in the local steps .According to the elevation amplification effect , the dual regression analysis was made to abtain more accurate predictive models of blasting vibration velocity ,the blas-ting parameters are adjusted in time to ensure the smooth completion of the slope blasting construction .%针对凹山铁矿采场边坡生产爆破工程,利用爆破测振仪对现场爆破作用下岩体质点振动速度进行监测,得到边坡质点振动速度的衰减规律。
边坡爆破对既有高边坡的振动影响分析
王华
【期刊名称】《福建交通科技》
【年(卷),期】2018(0)2
【摘要】随着山区公路工程的不断建设,研究边坡爆破振动对临近建(构)筑物的影响具有重要意义。
本文结合某公路边坡工程,建立爆破荷载作用下的三维动力有限元计算模型,探讨新建边坡施工在不同距离进行爆破时既有高速公路高边坡的动力响应。
研究结果表明,在较近距离内进行常规爆破施工时,既有边坡爆破振速过大,使既有边坡安全性降低,并产生浆砌片石砌体掉落和开裂的风险。
根据计算确定了常规爆破的安全距离,在安全距离以内,应采用静态爆破或其它有效的爆破减震措施,控制爆破振动速度,以保证临近高边坡的安全。
【总页数】4页(P11-14)
【关键词】边坡工程;高边坡;爆破振动
【作者】王华
【作者单位】福建省交通规划设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TU457
【相关文献】
1.高陡边坡爆破对下方洞室的振动影响 [J], 田少敏;黄训洪;赵伟
2.隧道爆破振动对既有边坡影响探微 [J], 陆广亮;梁海波;刘敏智
3.矿山爆破振动对高陡边坡稳定性影响及控制技术研究 [J], 焦大伟
4.岩石高边坡开挖爆破振动信号处理与振动响应分析 [J], 李鹏;卢文波;乔新明;陈明;严鹏
5.既有高速公路高边坡溜方静态爆破处治分析 [J], 王天传
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含软弱夹层岩质直立边坡爆破振动速度高程放大效应研究摘要:针对直立岩质高边坡对爆破振动的动力响应特征问题,利用Flac3D软件建立分三级开挖的岩质基坑直立边坡数值模型,分析了其爆破振动速度的高程分布规律。
计算结果显示,软弱夹层对基坑边坡质点振动速度的分布规律存在显著影响,边坡上质点的爆破振动速度随着与爆源距离的增大总体呈衰减趋势,但在软弱夹层及其邻近的上盘岩体处具有一定的放大效应;软弱夹层的厚度、倾角、埋深位置和弹性模量等因素对其振速放大效应具有一定的影响,放大系数随着软弱夹层埋深、弹模比和厚度的增加而增大,其中厚度的影响不显著;随着软弱夹层倾角的增大而呈现多次波动。
关键词:基坑边坡;软弱夹层;爆破振动;数值模拟引言本文以重庆市沙坪坝地区铁路枢纽工程基坑开挖形成的三级岩质边坡为研究对象,利用Flac3D建立基坑边坡模型,分析了其在爆破地震波作用下的爆破振动放大效应。
并研究了不同软弱夹层的厚度、倾角、埋深位置和力学参数等因素对振速放大效应的影响,基于计算结果得出了边坡振速局部放大效应随软弱夹层的变化规律。
1 岩质边坡爆破振动的振速衰减规律1.1数值模型以沙坪坝地区铁路枢纽工程岩质基坑边坡开挖为工程背景,建立如图1所示的边坡数值计算模型,图中岩体性质为砂岩,在砂岩之间包含有一厚度约为2m的泥质软弱夹层带,软弱夹层倾角约为30°,在砂岩与软弱夹层之间设置接触面。
根据工程资料显示,此次开挖共开挖四级边坡,每级边坡开挖高度为12m,台阶宽度为2m,模拟第四级边坡开挖中爆破振动对前三级边坡的振动响应。
计算本构模型采用摩尔-库伦模型,岩体物理力学参数取室内试验结果见表1。
(a)计算模型示意图(b)三维数值模型图1 数值计算模型图表1 岩体计算参数1.2边界条件与动力荷载的输入在动力分析中,为防止爆破产生地震波的反射和失真,边界条件采用黏滞(不反射)边界来减少模型边界上波的反射,图2为边坡在地震波作用下分析模型的边界。
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。
爆破对深路堑开挖边坡稳定性的影响分析爆破施工广泛应用于各类边坡工程,但爆破施工也会带来各种问题,使周围岩体产生程度不等的破坏,从而影响工程围岩及边坡岩体稳定条件。
爆破产生的边坡失稳灾害分为两类:一类是爆破振动引起的自然高边坡失稳;另一类是爆破开挖后残留边坡遭受破坏,日后风化作用不断引发的塌方失稳。
爆破对边坡的稳定性的影响一方面取决于爆破的振动强度,另一方面取决于坡体自身的地质条件。
1、爆破地震波效应(爆破动力损伤)众所周知,边坡岩体内节理等软弱结构面的存在使岩体的连续性遭到破坏,弱化了边坡岩体的强度。
当具有一定烈度的爆破地震波通过软弱结构面时,软弱层吸收了大部分的能量,引起自震动,松散介质与结构软弱面相对弱化,比初始状态有一定的松动。
很可能导致该结构面出现相对位移,产生扩张,从而首先在该薄弱处裂开。
在裂开的过程中,在裂隙尖端发生应力集中,从而加剧软弱夹层的破坏过程。
由于软弱夹层的密度、弹性模量和纵坡速度均比两侧岩石小,当波传播至两者界面处,便发生反射,反射回去的波与随后继续传来的波相叠加,当其同向位时,应力波会增强,使软弱夹层迎波一侧岩石破坏加剧。
同时由于软弱夹层的能量吸收作用,软弱夹层可保护其背波的岩石,使其破坏减轻。
因而在不考虑其它外部作用的因素下,由爆破引起的沿软弱夹层滑动的顺层岩石滑波一般均优先发育在迎波面。
2、爆破松动损伤爆破松动现象在开挖边坡的工程实践上是常见不鲜的。
坡体爆破时以爆点为中心使能量快速发散和衰减,在爆破产生的应力波的反复拉伸、压缩作用下使得距炮孔中心100~150R范围内的边坡岩体产生爆破松动带,造成结构面咬合力和抗剪强度下降,这是不利于边坡的稳定。
如果采用大药量、大爆破,形成比较大的规模,加之爆破时岩体间约束条件的差异,致使露天边坡爆破松动带的深度往往比较大。
由于结构面间的松动,其咬合作用丧失或部分丧失,因而结构面抗剪强度降低,造成边坡失稳。
3、软弱泥化夹层水膜化的爆破地震波效应水是影响泥化夹层强度的最主要因素。
爆破震动作用下高陡边坡稳定性分析林大能1,唐业茂2,范金国1,杨军伟1(1.湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201;2.九江职业技术学院,江西九江332000)收稿日期:2009-01-12基金项目:湖南科技大学博士科研启动基金(E50843)作者简介:林大能(1972-),男,四川资中人,博士,副教授,研究方向:爆破理论及其应用.E-mail:dnlin@.摘要:通过一炮多段法获得的爆破震动测试数据,研究了某露天采场边坡爆破震动传播规律;建立了滑坡体爆破动力响应分析模型,基于运动单元法得出了爆破地震系数A d 与边坡安全系数K d 的关系;水平加速度指向台阶坡面时,边坡爆破动力响应最大;通过水平加速度和垂直加速度关系的研究,得出了保证边坡安全的许可垂直振动速度为15.58cm ·s -1;给出了保证边坡安全的比例药量计算公式.关键词:爆破震动;边坡;稳定性;运动单元法中图分类号:TD235.4文献标识码:A文章编号:1674-5876(2009)01-0025-04某露天采场已经开采近50年,底板一侧已经形成高度达430m ,坡度为62°的边坡,为延长该矿服务年限,提高矿产资源的回采率,保证采场的安全,矿方要求对底板一侧进行爆破削坡,减小边坡坡度,提高边坡的稳定性.在边坡体上存在一滑坡体,虽采用了预裂爆破措施,监测发现该滑坡体仍有下滑的迹象.经调查分析,在高陡边坡附近,频繁的爆破作业是影响滑坡体下滑的主要原因之一,课题组针对该矿具体的地质条件、岩层条件、滑坡体的力学参数、爆破方法与参数等进行综合研究,得出了该区域有预裂缝条件下的爆破地震波传播规律,并研究了爆破震动作用下高陡边坡保持稳定的条件,取得了良好的效果,现总结成文,供类似工程参考.动力荷载对岩质边坡稳定性的影响,主要表现为动荷载引起的惯性力和循环退化引起的剪应力降低,导致边坡整体下滑力加大,从而降低了边坡的安全系数.动荷载下边坡失稳可分为:惯性失稳(Inertial Instability )和衰减失稳(Weakening Instability ),爆破造成边坡的失稳一般属于惯性失稳.目前,边坡动力响应分析方法主要还是基于极限平衡理论和应力-变形分析.惯性失稳常采用的分析方法有:拟静力法(Pseudostatic Analysis )、Newmark 滑块分析法(Newmark Sliding Block Analysis )、Makdisi Seed 的简化分析法、地震边坡的概率分析方法及有限元方法[1].Ling ,H.I.(1997)将拟静力法用于沿节理面滑动的岩体地震稳定性分析中,进行了地震稳定分析和永久位移计算[2].这些理论为研究具体边坡的动力响应奠定了基础.爆破震动对岩质边坡稳定性的影响是极其复杂的岩体工程地质力学问题,涉及工程地质、岩石动力学等相关学科.主要有两个方面的影响[3]:一是“弱化”作用,即由于爆破震动荷载的反复作用,引起结构面的张开、扩展以及岩体结构的松动变形,导致岩体结构面抗剪强度指标降低,减小了边坡的稳定性系数;二是“附加荷载”作用,即爆破振动引起的惯性力导致边坡整体下滑力加大,降低了边坡的安全系数.考虑到本文研究的滑坡体与基岩是整合接触,“弱化”作用不是主要的,边坡失稳的主要原因是“附加荷载”的作用.1爆破震动传播规律1.1测试系统的选择测试选用EXP3850爆破振动仪记录分析系统,可矿业工程研究Mineral Engineering Research第24卷第1期2009年3月Vol.24No.1M ar .2009三通道并行采集,最高采样率50kHz ;A/D 分辨率12Bit ,分4段存储,每段16k 数据,现场用笔记本电脑经Rs232串口直接设置采样率、量程等参数.该仪器能实现一次开机记录8次信号,测试系统见图1.1.2测点布置及仪器安装为观测到不同的爆破地震振速值,在离开爆心位置由近及远的距离都需布置测点,各测点应位于爆心和坡面正交的同一剖面上.在+36m 台阶布置2个测点,+72、+144、+220、+280m 各布置1个测点,共计6个测点.1.3测试数据及处理考虑到多次对爆破震动测试时,每次传感器与测点基岩粘合的程度不同,可能引起爆破震动能量的传递效率变化,从而导致测量误差增大,EXP3850能一次开机记8个信号,本次测试采用增大段间起爆时差,并使段与段存在一定的药量差,共分7段起爆,一次记录7个爆破震动信号.每段起爆中心与各测点的位置关系、每段起爆药量、各测点测得的爆破震动速度见表1.1.4爆破震动传播规律特性分析质点振动衰减规律的经验表达式是用最小二乘法分析得出的,实测振速N 、最大一段药量Q 、测点与爆心的距离R ,测点与爆心的水平距离S 的相关关系,从而确定与爆破地形、地质条件以及爆破规模、药包结构特征相关的特定系数K 和衰减指数α,高程效应指数β.本次测试测点与爆心之间相对高差较大,宜用如下萨氏修正公式计算爆破地震速度[4,5]:V=K Q3姨R姨姨αR S姨姨β.(1)式中:K 为与地质条件、爆破方法有关的系数;α为地震波衰减系数;β为高程效应指数;V 为爆破震动速度,cm ·s -1;Q 为最大段药量,kg ;R 为最大段药量中心至拟保护边坡最近直线距离,m ;S 为段药量中心至拟测点水平距离,m.根据测试条件和测试数据进行回归分析,编写程序在M ATLAB6.5上进行计算,可以得出K 、α、β值.该地区边坡爆破地震传播规律为V=109.8766Q3姨姨姨1.2001R S姨姨0.7033.(2)2滑坡体的动力响应分析2.1滑坡体动力响应分析模型滑坡体动力响应分析模型如图2:爆破震动可近似处理为简谐振动,取台阶滑动面上某一单元体,单元体受到水平方向爆破震动加速度a L 作用,a L 引起的惯性力F 达到极值状态时,F cos α最大限度地增加了单元体的下滑力;F sin α最大限度地减少了单元体与基岩的粘结力,即此时爆破震动引起的惯性力对单元体下滑趋势的影响达到最大,此状态为爆破引起滑坡表1爆破质点振动速度测试数据Table.1Test results of blasting induced vibrations测点编号段最大药量/kg 距爆心水平距离/m 距爆心高差/m 距爆心直线距离/m 垂直振动速度/(m ·s -1)1-11-21-31-41-51-62-12-22-32-42-52-63-13-23-33-43-53-64-14-24-34-44-54-65-15-25-35-45-55-66-16-26-36-46-56-67-17-27-37-47-57-639039039039039039021021021021021021031031031031031031041541541541541541529029029029029029027027027027027027023023023023023023060657417026026660657417026026660657417026026660657417026026660657417026026660657417026026660657417026026621215713020522521215713020522521215713020522521215713020522521215713020522521215713020522521215713020522563.5768.3193.41214331348.463.5768.3193.41214331348.463.5768.3193.41214331348.463.5768.3193.41214331348.463.5768.3193.41214331348.463.5768.3193.41214331348.463.5768.3193.41214331348.48.547.796.072.251.341.296.676.084.751.751.0517.797.15.552.051.221.178.757.986.242.231.371.327.586.925.41.991.191.147.376.715.251.941.161.116.916.34.921.821.091.04JSDV10传感器基岩EXP3850便携式电脑EXP3850DSV图1爆破振动测试系统Fig.1Blasting vibration survey system的最危险状态.2.2水平方向爆破震动加速度a L与边坡安全系数K d的关系计算运动单元法的基本原理是通过一个严格的自动搜索过程,寻找满足约束方程和边界条件的塑性滑动区和最危险滑动面,然后在此基础上求得边坡的安全系数.该方法由三部分组成,即单元运动分析,单元静力分析和求多变量目标函数的极值[6,7].单元运动分析确定单元之间的相对运动方向和作用在单元边界上剪力的作用方向;单元静力分析求出作用在单元边界上的法向力;采用多变量优化求极值分析旨在搜索有最小安全系数(即实际安全系数)的边坡最危险滑动面.当已知边坡某个剖面的单位长度上的容重γ、内摩擦角φ和内粘结力C,可算出a L值,边坡单位长度水平作用力f x及边坡安全系数K d之间的关系.所研究的滑坡体主要岩层以碎粒状粉砂岩为主,线容重平均γ=0.027M Pa/m.弱面的内摩擦角φ= 29.9°,内粘结力C=0.0362MPa.地震系数A d(A d=a L/ g×m,m为爆破动力折算系数,为确保安全,动力系数取0.13进行计算;g为重力加速度,取980cm·s-2),边坡安全系数K d与水平力的关系如表2,表中f x的负号表示水平作用力的方向指向台阶面.2.3临界边坡安全系数[K d]及水平方向临界震动加速度[aL]的确定临界边坡安全系数[K d]的确定应保证边坡在静载和爆破动载作用下留有一定的安全余地,安全系数必须大于1,保证不发生边坡滑移.考虑现场生产的需要,安全系数不能过大,以免对爆破段药量的限制过于保守,给邻近边坡的爆破工作带来过多的困难.针对该硫铁矿露天采场目前的具体情况和类似工程的经验:滑坡体的临界边坡安全系数[K d]取1.0419,对应许可地震系数为5.82.根据以下公式求[a L][A d]=[a L]/g×m.(3)计算可得:[a L]=0.0582×980/0.13=438.74cm·s-2.2.4临界垂直震动加速度与临界水平震动加速度的关系2.4.1单一水平震动条件如图3,滑动面上的单元体受到来自震源的内外方向交替的水平力F震动作用.在水平力F指向台阶面时,单元体受力极限平衡方程F A+F cosα=F B-F sinαtgφ.(4)式中:F A为下滑力,N;F B为抗滑力,N;α为单元体处切线与水平方向夹角,°;φ为为摩擦角,°.在水平力F指向原岩时,单元体受力极限平衡方程:F A-F cosα<F B-F sinαtgφ.(5)式(5)表明边坡偏于安全,仅考虑(4)式情况下边坡稳定程度.2.4.2单一垂直震动条件如图3,滑动潜在面上的单元体受到来自垂直爆破振动上下方向交替的垂直力f的作用.当f向上时,极限平衡分析单元体受力得到:F A-f sinα=F B-f cosαtgφ.(6)在f向下时,极限平衡分析单元体受力得到:F A-f sinα=F B-f cosαtgφ.(7)(4)式、(6)式、(7)式联立可得F=cosαtgΦ-sinα=tg(α-Φ).(8)Ff=sinα-cosαtgΦcosα+sinαtgΦ=tg(Φ-α).(9)因α>Φ,故仅用式(8)作为计算边坡所受水平和垂直力关系的依据.又根据力与加速度的关系可得到:台阶坡面FF A F B滑面α图2滑坡体动力响应分析模型Fig.2Slope dynamic response analysis model表2地震系数与边坡安全系数的关系Table.2R elationship between A d and K df x/(M Pa/m)K d A d/%f x/(M Pa/m)K d A d/%-0.0001 -0.0002 -0.0003 -0.0004 -0.0005 -0.0006 -0.0007 -0.00081.11061.10441.0981.09191.0851.07941.07311.06691.06070.521.061.592.112.643.173.74.23-0.0009-0.001-0.0011-0.0012-0.0013-0.0014-0.0015-0.0016-0.00171.05441.04821.04191.03571.02941.02321.0171.01071.00454.765.295.826.446.897.417.938.479.52台阶坡面fF AF B滑面α图3滑坡体受垂直振动影响分析模型Fig.3Analysis model of slope dynamic response to vertical vibrationfSlope stability under the action of vibrations induced by blastingLIN Daneng 1,TANG Yemao 2,FAN Jinguo 1,YANG Junwei 1(1.School of Energy and Safety Engineering ,Hunan University of Science and Technology ,Xiangtan 411201,China ;2.Jiujiang Vocational and Technical College ,Jiujiang 332000,China )Abstract :The vibration transmission regulation of blasting in a high steep slope in certain sulphur-iron is studied through 7times blastingonce detonated by EXP3850blasting induced vibrations analysis system ;M odel of slope's dynamic response to vibrations induced by blasting is given.The relationship between blasting seismic coefficient and slope stability coefficient are established based on kinematics element analysis.The slope's dynamic response to blasting is at its maximum when horizontal acceleration points to the surface of slope.The vertical vibration velocity (15.58cm ·s -1)permitted by the safety of slope is deduced from the study of relationship between horizontal acceleration and vertical acceleration.Formula to determine scaled charge weight is provided to keep slope's stability.Keywords :blasting induced vibrations ;high steep slope ;stability ;kinematics element analysis[a H ]=[a L ]tg(α-Φ).(10)α=42°,Φ=30.60°,将以上数据代入式(10)得许可垂直振动加速度[a H ]值:[a H ]=[a L ]/tg (42-29.9)°=2046.54cm ·s -2.2.5临界垂直爆速[V ]值的计算当质点作简谐运动时,质点运动加速度a 与速度V 的关系为a =2πf V.(11)式中:f 为地震波在岩层中传播的平均频率,Hz.根据爆破实测地震波主频f 值,共42个数据,平均值f =20.91Hz.代入式(11)计算可得临界垂直振速[V ]值:[V ]=[a H ]/2πf =15.58cm ·s -1.3边坡稳定性的主动控制控制比例药量能从爆破震动源上控制爆破震动,每次爆破时应根据爆破地点与滑坡体的距离,根据(3)式有:V =109.8766(ρ)1.2001(R/S )0.7033.(12)式中:ρ为比例药量,ρ=Q 3姨R.将临界垂直振速[V ]值代入式(12)可得到允许比例药量[ρ]值:[ρ]=0.1418·(R/S )0.7033.(13)每次放炮前,应根据各段起爆中心到边坡的距离关系根据式(13)确定同段起爆最大药量.从该项目在该矿研究以来,用以上公式确定段起爆最大药量,经过近3年的监测,保证了边坡稳定,避免了爆破震动对该边坡稳定性构成的威胁.4结语用运动单元法分析了爆破震动对边坡稳定性的影响,并结合大量监测结果,回归得出了该地区爆破振动传播规律,确定了爆破震动作用下,该边坡保持稳定的临界振动速度.基于对边坡安全和生产需要的考虑,给出了该矿爆破震动控制的有效措施.有效地解决了护坡和生产爆破之间的矛盾.参考文献:[1]刘立平,雷尊宇,周富春.地震边坡稳定分析方法综述[J].重庆交通学院学报,2001,20(3):83-88.LIU Liping ,LEI Zunyu ,ZHOU Fuchun.The evaluation of seismic slope stability analysis methods [J].Journal of Chongqing JiaotongInstitute ,2001,20(3):883-88.(in Chinese )[2]Ling H L ,Cheng ,A D.Rock sliding induced by seismic force [J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.,1997,34(6):1021-1029.[3]朱传云,卢文波,董振华.岩质边坡爆破振动安全判据综述[J].爆破,1997,14(4):13-17.ZHU Chuanyun ,LU Wenbo ,DONG Zhenhua.Safety criteria of rock slope blasting vibration[J].Blasting ,1997,14(4):13-17.(in Chinese )[4]王玉杰,梁开水,田新邦.周宁水电站地下厂房开挖爆破地震波衰减规律的研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(22):4111-4113.WANG Yujie ,LIANG Kaishui ,TIAN Xinbang.Study on redundant regulation of underground digging blasting vibration of Zhouning hydropower station [J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ,2005,24(22):4111-4113.(in Chinese )[5]李孝林,佟彦军.爆破地震传播规律及其激励特性分析[J].爆破,2004,21(3):90-92.LI Xiaolin ,TONG Yanjun.Analysis of blasting vibration transmission regularity and promoting characteristics[J].Blasting ,2004,21(3):90-92.(in Chinese )[6]曹平,申其鸿.地下水作用边坡稳定性的运动单元法分析[J].中南工业大学学报(自然科学版),2001,32(1):13-15.CAO Ping ,SHEN Qihong.Kinematics element analysis for the 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爆破振动效应爆破振动效应是指爆破时产生的振动对周围环境的影响,包括对建筑物、设施、自然环境等的影响。
随着爆破技术的不断发展,爆破振动效应越来越受到人们的关注。
首先,爆破振动对建筑物的影响是显著的。
振动会导致建筑物产生共振,从而造成结构的损伤和破坏。
在爆破施工过程中,需要对周围建筑物的振动速度和加速度进行监测,确保建筑物安全。
其次,爆破振动对自然环境的影响也不容忽视。
振动可能引起山体滑坡、地面塌陷等地质灾害,对生态环境造成破坏。
因此,在爆破前需要对周围环境进行详细的勘察和评估,采取必要的预防措施。
此外,爆破振动还可能对人员和设备产生影响。
振动产生的冲击波和飞石可能对周围人员和设备造成伤害或损坏。
因此,在爆破过程中需要采取必要的防护措施,确保人员和设备的安全。
为了减小爆破振动效应,可以采取多种措施。
首先,选择合适的炸药类型和装药方式,优化爆破参数,可以减小振动强度。
其次,采取分段起爆、孔内分段等起爆方式,可以降低振动频率。
此外,在地表铺设减震材料、设置减震沟等措施也可以起到减小振动的作用。
另外,对于一些特殊环境,如城市、工厂、水利水电工程等,需要进行更加严格的振动控制。
在这些环境中进行爆破作业,需要采取更加严格的施工方案和管理措施,确保周围环境和设施的安全。
综上所述,爆破振动效应是一个复杂的问题,需要考虑多种因素。
为了确保安全,需要对爆破振动进行监测和评估,采取必要的预防和减震措施,从而减小爆破振动对周围环境和设施的影响。
同时,加强研究和开发新型减震技术也是未来的发展方向。
最后需要强调的是,在爆破作业过程中,必须遵守相关法律法规和安全技术规范,确保人员、设备和环境的安全。
对于违规行为和事故隐患,必须及时采取措施进行整改和处罚,坚决遏制安全事故的发生。
只有确保安全,才能更好地发挥爆破技术在各项建设事业中的作用,推动经济社会的持续发展。
以上内容信息量较大,对于部分人群来说可能存在一定难度,建议查阅爆破工程相关书籍或咨询专业人士以获取更全面和准确的信息。
爆破振动对边坡稳定性的影响分析云南省红河哈尼族彝族自治州个旧市 661021中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,1949-1992年之间滑坡数万处,崩塌数十万处[1];另据自然资源部统计[2],2018年1-10月《全国地质灾害通报》中,全国共发生地质灾害2594起,其中滑坡1386起、崩塌758起,占地质灾害总数的82.6%。
蔡美峰教授指出区域构造应力的变化、地震、爆破、地下静水压力和动水压力,以及施工荷载等会坡体直接受力,其影响直接且快速[3]。
张世雄,蒋国安指出,影响露天矿边坡稳定的因素为:岩体结构、矿物组成、水、爆破振动等工程活动因素[4]。
影响露天矿边坡稳定性的因素众多,涉及地质、水文、工艺、系统运行的真实过程以及企业管理等方面,但构建风险模型,利用定性定量风险评估方法,获得诸如系统可靠性、系统组件的重要度排序、人员和财产的损失值以及系统事故后果概率等风险信息,整体上受人为干预和经验影响较大,一般参考意义不大,所以本文单一考虑爆破震动素对边坡稳定性的影响,经震动监测分析爆破震动的影响程度和因素,以找出对爆破方法和参数进行优化的依据,提高开采效益和减弱爆破振动对边坡的累计损伤。
关键词:露天矿边坡;爆破震动;FFT频谱分析一、爆破震动监测图4-9断层上下盘爆破纵波变化率[72]图4-10 215523节点Z方向FFT频谱图[72]图4-11 113841节点Z方向FFT频谱图[72]二、爆破振动的影响分析大型露天矿山生产过程中边坡爆破和地震产生的地震波,使边坡岩体应力在瞬间变化,土、砂颗粒物之间原本存在一定的粘结力,但是当振动波穿过岩体时便可能遭到破坏,含水量大的砂石会出现液化现象,在长期的采掘爆破活动中便对边坡岩体产生积累疲劳效应。
压缩波到达自由面后再岩体内部从自由面开始产生拉伸波,岩体受到拉力作用,使自由面附近岩体中的裂隙扩展、或产生新的裂隙。
在经过结构面时,提供结构面额外的动力。
有研究指出[5]对边坡在降雨和爆破振动影响下的稳定性进行研究,指出爆破振动对边坡稳定性的影响随着爆心距的增大而逐渐降低,在100-300m内,边坡稳定性安全系数减低4%-24.8%。