爆破地震波主频率的试验研究

隧道爆破近区爆破振动测试研究隧道爆破是工程建设中常见的一种施工方法，但在爆破过程中产生的振动会对周围环境和建筑物产生一定的影响。

因此，对隧道爆破近区爆破振动进行测试研究具有重要意义。

本文将综述过去的研究成果，分析其不足，并探讨当前的研究现状和存在的问题，同时详细介绍选用的实验方法、测试技术，并分析实验结果。

过去的研究主要集中在隧道爆破近区爆破振动的测量和预测方面。

这些研究采用不同的测试方法和技术，如地震加速度计、应变片、光纤传感器等，对隧道爆破产生的振动速度、加速度和位移进行了测量和建模。

同时，研究者们还对影响爆破振动的因素如炸药量、爆心距、地质条件等进行了分析。

尽管这些研究取得了一定的成果，但仍存在以下问题：测试方法不统一，导致不同研究结果之间难以比较；缺乏对隧道爆破近区爆破振动规律的深入研究；尚未建立完善的预测模型，无法准确预测爆破振动对周围环境的影响。

为了解决上述问题，本文选用地震加速度计对隧道爆破近区爆破振动进行测试，并采用无线传输技术将测试数据实时传输至数据采集器。

实验中，我们在隧道的不同位置布置了多个加速度计，以全面监测隧道爆破过程中的振动情况。

测试中，我们记录了爆破过程中的地震加速度、速度和位移等数据，并采用数值模拟方法对测试结果进行分析。

通过对实验数据的分析和处理，我们发现隧道爆破近区爆破振动具有以下规律：隧道地质条件对爆破振动具有一定影响，软弱地质条件会导致振动加剧；隧道形状、尺寸等结构因素对爆破振动产生影响。

在实验过程中，我们还发现一些过去研究中未提及的现象，如隧道爆破近区存在瞬态波和稳态波两种传播方式，且瞬态波的传播距离较远，对周围环境的影响更大。

这一发现为我们进一步研究隧道爆破近区爆破振动提供了新的思路。

本文通过对隧道爆破近区爆破振动测试的研究，发现隧道爆破产生的振动以纵波为主，横波较小，且随着爆心距的增加，爆破振动逐渐减小。

我们还发现隧道地质条件和结构因素对爆破振动产生一定影响。

全断面开挖爆破产生的自由面对振动频率的影响研究杨建华;卢文波;严鹏;姜清辉;周创兵【摘要】通过对爆破试验中处于不同自由面条件下的炮孔爆破产生的振动信号进行频谱分析，并结合爆破振动数值模拟，研究了地下洞室全断面毫秒延迟爆破过程中产生的自由面对振动频率的影响机理及变化规律。

结果表明：爆炸荷载产生的压应力波传播至自由面时发生反射，反射稀疏波与原应力波叠加致使远区荷载压力的上升时间和持续作用时间变短，造成荷载的频率变大，从而导致有自由面条件下其振动频率增大、高频振动能量占总能量的比重增加；爆源与自由面之间的距离越小，爆破振动频率越高；从振动频率的角度来看，较好的自由面条件可以减小爆破振动对结构的破坏。

试验监测结果验证了分析结论的可靠性。

%With methods of spectral analysis of vibration signals and numerical simulation of blasting vibration,the influences of blast-created free surfaces on blasting vibration frequencies during underground full-face excavation were investigated here.The vibration signals were measured from a specially designed small-scale blast test,where blastholes were detonated under different free surface conditions.The results showed that the presence of free surfaces results in higher blasting vibration frequencies and an increasing proportion of vibration energy with higher frequencies to total energy;the smaller the distance between blasting sources and free surfaces,the higher the blasting vibration frequencies;this is since the rarefaction waves reflected on free surfaces are superimposed onto the blast-induced initial compressive stress waves,and this causes the rising time and duration of the far-field blast loading pressure becomes shorter to lead to an increasein frequencies of loading;from the view-point of vibration frequency,the damage of structures due to blasting vibration can be mitigated with a better free surface condition.The reliability of the results was demonstrated with the vibration monitoring in the blast test.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(035)007【总页数】6页(P192-197)【关键词】地下洞室;爆破;自由面;振动频率【作者】杨建华;卢文波;严鹏;姜清辉;周创兵【作者单位】南昌大学建筑工程学院，南昌 330031;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072;南昌大学建筑工程学院，南昌 330031;南昌大学建筑工程学院，南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】TD235.1爆破振动是岩土介质爆破开挖最主要的危害，因爆破振动效应引起的结构变形、开裂和失稳等破坏时有发生，因此在工程爆破中应尽力降低爆破振动对结构的影响，以确保爆破安全。

爆破地震波特性研究3张义平,吴桂义(贵州大学矿业学院,　贵州贵阳　550003)摘　要:结合现场爆破震动信号,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面分析了爆破地震波特性。

结果表明:爆破地震波是一种与自然地震波相似但又相区别的非常复杂的随机过程,它是不同幅值、不同频率与不同相位的各种波型叠加而成的复合波。

爆破地震波在传播过程中会发生多次反射、折射、绕射、衍射、波型转换甚至波导、层间波等复杂现象,传播过程中波的有关参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的物理性质、场地特征及地形等因素紧密相关。

地震波在发生几何衰减的同时,还因粘弹性介质的内摩擦和热传导导致能量耗散,使得波能不断衰减。

关键词:爆破地震波;波特性;衰减与吸收中图分类号:T D235.1 文献标识码:A文章编号:1005-2763(2007)06-0068-05Study on Character isti cs of Bl a sti n g-Caused Se is m i c W aveZhang Y iping,W u Guiyi(College ofM ining,Guizhou University,Guiyang,Guizhou550003,China)Abstract:Combined with the data collected fr om the in-site monit oring of blasting vibrati on,the characteristics of blasting-caused seis m ic wave are analyzed comp rehensively fr om its p r op2 agati on for m,p r opagati on mode,p r operties,attenuati on,ab2 s or p ti on and the mechanics model of p r opagati on mediu m s.The results show that blasting-caused seis m ic wave,which is a very comp lex random p r ocess rese mbling t o be diffence fr om seis m ic wave,is a composite wave composed of kinds of waves with dif2 ferent ranges,frequencies and phases.I n the p r opagati on p r ocesses of blasting-caused seis m ic wave,comp lex phenome2 na such as many ti m es of wave reflecti on,refracti on,diffracti on and wave type diversi on even wave-guide and layer wave will happen,and relati onal para meters and ti m e-frequency charac2 teristics of waves are cl osely related t o the conditi ons of exp l osi on s ource,physical p r operties of p r opagati on mediu m,field charac2teristics and terrain.The dissi pati on of wave energy caused by the inner fricti on and heat exchange of viscous-elastic mediu m s accompanied with its geometry attenuati on induces the gradual attenuati on of wave energy.Key W ords:B lasting-caused seis m ic wave,Characteristics of wave,A ttenuati on and abs or p ti on爆破是矿山开采中的一个重要环节。

Series N o.342 December　2004 金 属 矿 山MET A L MI NE总第342期2004年第12期张凤鹏,东北大学理学院,副教授,100004辽宁省沈阳市。

人工爆破地震波特性的实验研究张凤鹏　马万昌　孙豁然(东北大学)金校园(南芬露天铁矿)摘　要　对南芬露天铁矿生产爆破产生的地震波进行现场测试,获得了大量有效的人工爆破震动数据。

通过对这些数据的时域和频域分析,研究了人工爆破地震的振动速度、频带、主振频率和衰减时间等参量的变化规律,分析了人工爆破对地下硐室的影响。

关键词　人工爆破　地震波　特性　实验研究　地下硐室Experimental Study on Characteristics of Man2m ade B lasting C aused Seismic W avesZhang Fengpeng　Ma Wanchang　Sun Huoran(Northeastern Univer sity)　Jin X iaoyuan (Nanfen Iron Open2pit Mine)Abstract　A great number of effective artificial blasting2caused vibration data were obtained through the on2site testing of the seismic waves caused by the production blasting at Nan fen Iron Open2pit Mine.Based on the analysis of time domain and frequen2 cy domain of the test data,the change laws of the parameters of man2made blasting2caused seism such as the vibration speed,fre2 quency bandwidth,dominant frequency and dying2away time were studied.The effect of man2made blasting on underground tunnel was als o analyzed.K eyw ords　Man2made blasting,Seismic wave,Characteristics,Experimental study,Underground tunnel1　工程背景南芬露天铁矿是我国大型机械化露天开采矿山,是本钢铁矿石的主要生产基地。

爆破地震波传播过程的振动频率衰减规律研究摘要：爆破振动频率的研究是爆破振动危害控制技术发展的重要基础。

基于引入介质阻尼项建立的黏性岩体爆破振动频谱表达式，数值模拟分析球状药包、柱状药包爆破振动主频和平均频率的衰减机制和规律。

结果表明：无论是球状药包还是柱状药包，由于爆破地震波频谱曲线的多峰结构和高低频衰减速度的差异，其爆破振动主频随爆心距的增大并非严格的衰减，在衰减过程中出现局部突变或者波动，而爆破振动平均频率则随爆心距规则地衰减。

关键词：数值模拟；爆破振动；振动主频；平均频率；频谱曲线；衰减规律一、爆破振动主频的衰减1.球状药包基于弹性介质中球形空腔激发的弹性波理论解，引入介质阻尼项，获得了黏性岩体中爆破振动速度谱表达式Fn（ω）其中，式中：λ，μ为拉梅系数；CP为纵波速度；Qr为岩石的地质品质因子；re为弹性空腔半径；Sσ（jω）为弹性空腔内的荷载谱；ω为角频率；r为爆心距。

在弹性空腔作用三角形爆破荷载，其爆破荷载谱为式中：σmax为爆破荷载的峰值；τ为荷载作用持续时间；ae=τ1/τ；be=τ2/τ；τ1，τ2分别为荷载上升时间及荷载从峰值下降为零的时间。

本节利用振动速度谱Fn（ω）通过数值计算分析球状药包主频fd随爆心距r的衰减规律。

采用的计算参数为：σmax=50MPa，Cp=5000m/s，ρ=2700kg/m3，re=2.0m，ae=0.25，be=0.75，τ=10ms，泊松比ν=0.25。

岩体在考虑阻尼条件（Qr=12）下得到黏性岩体的fd随爆心距r的变化曲线如图1所示。

图1球状药包fd-r曲线结合式（1）可知，黏性岩体（Qr=12）有高频滤波特性，fd不仅随r的增大而衰减，且在r=72m处发生了突变。

为揭示球状药包爆破振动主频的突变机制，本节对不同爆心距爆破振动频谱曲线分布及其演化规律分析，随r增大，高频衰减快，低频衰减慢，频谱曲线由以主频为对称轴的三峰结构变成主频位于低频带的单峰结构。

爆破振动测‎试技术探讨‎发布时间：2009-06-10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5‎H z～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。

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。

爆破地震波主频率的试验研究近年来，由于工程爆破范围及规模的扩大，对爆破产生的地震波的影响日趋重要。

因此，对地震波的主频率的研究受到了越来越多的关注，尤其是众多的实验研究。

本文的目的在于，通过对实验室中3种不同类型爆破（顶板爆破、坡度爆破和爆破放炮）的地震波的实验研究，以获取相应的主频率，来对这类爆破的影响进行研究，为实际应用提供可靠的技术支持。

本实验室采用了三种不同类型的爆破，分别是顶板爆破、坡度爆破以及爆破放炮。

每种爆破均以淬火钢为实验介质，利用计算机控制爆破，以高效率地获取相应结果。

此外，爆破不仅可以获取地震波主频率，还可以获得相应的波形特征和振动参数，进一步揭示地震波的特征和行为。

本实验中，通过爆破放炮的实验，发现了地震波的主频率范围为0.1~3Hz，且存在较大的谐波频率，其所占比例较大，表明爆破效果良好；爆破参数对地震波的影响较大，其中爆破能量对地震波的主频率影响较大；爆破效果不仅受爆破能量影响，而且受静息应力和爆破贮存应力影响较大。

同时，坡度爆破实验发现，随着坡度的增加，地震波的主频率减小，并伴有谐波的出现，且谐波的能量比例明显增加，表明坡度对爆破效果有重要影响；同时，随着爆破能量增加，主频率伴随增加，谐波明显减少，表明爆破能量对坡度爆破效果也有较大的影响。

最后，顶板爆破实验发现，顶板爆破产生的主频率较低，且存在较大的谐波干扰，表明爆破效果一般；爆破参数对地震波的影响较大，其中爆破能量对地震波的主频率影响最大，随爆破能量的增加，顶板爆破的主频率明显增大，表明爆破能量对顶板爆破效果也有较大的影响。

同时，顶板爆破的振动参数一般较低，其原因在于顶板爆破的爆破能量较低，爆破效果不够显著。

综上所述，本研究基于三种不同类型的爆破（顶板爆破、坡度爆破和爆破放炮），通过实验研究获取不同爆破参数下地震波主频率以及对应的波形特征以及振动参数，从而获取了不同爆破方式及爆破参数对地震波的影响结果，为实际工程应用提供可靠的技术支持。

第23卷　第2期2006年6月爆　破 BLAST I NG Vol.23　No.2 Jun.2006 文章编号:1001-487X(2006)02-0014-06频率对爆破地震作用下结构的动力响应的影响研究曹孝君,张继春,吕和林(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘　要:　基于结构动力学理论分析了结构在爆破地震作用下的动力响应,发现结构位移响应函数包含结构自振频率和爆破地震谐波频率因子。

在此基础上提出了“频比系数”和“结构振动敏感谐波”2个概念。

理论分析表明,爆破地震频率和结构自振频率对结构振动响应的影响可以综合为频比系数对结构振动响应的影响,并且这种影响是通过由于频比系数值的改变引起振幅放大系数值的变化而实现的;在所有的爆破谐波当中,结构振动敏感谐波引起的结构振动响应最大,且结构振动响应的主频与其振动敏感谐波的频率相同;在实际工程中,不仅要求显著频率段和主频要远离结构固有频率,而且还应尽可能使显著频率段的谐波频率和主频高于结构固有频率。

最后,提出了将频比系数纳入爆破振动安全评估指标的构想。

关键词:　爆破地震;　频率;　结构振动;　频比系数;　结构振动敏感谐波中图分类号:　T D235.1 文献标识码:　AEffect of Frequency on the Dynam i c Response ofStructure Resulti n g fro m Bl asti n g Seis mCAO X iao2jun,ZHAN G J i2chun,LU He2lin(School of Civil Engineering,Southwest J iaot ong University,Chengdu610031,China)Abstract:　Based on dyna m ics of structure,the dyna m ic res ponse of structure resulting fr om blasting seis m is an2 alyzed.It is f ound that dis p lace ment functi on of structure includes funda mental frequency of structure and frequency of blasting seis m.T wo ne w concep ti ons which are the coefficient of frequency rati o and the sensitive si m p le2har monic wave of vibrati on of structure are p r oposed.The analyses results show that:1)the effects of funda mental frequency of structure and frequency of blast seis m on the dyna m ic res ponse of structure can be regarded as the effects of the coef2 ficient of frequency rati o on the dyna m ic res ponse of structure and it is actualized thr ough the change of the magnifi2 cati on coefficient of a mp litude resulting fr om the change of the coefficient of frequency rati o;2)the dynam ic res ponse of structure resulting fr om sensitive si m p le2har monic wave of vibrati on of structure is greatest and the main frequency of res ponse of structure is the frequency of sensitive si m p le2har monic wave of vibrati on of structure;3)the p r om inent frequency and the main frequency should als o be higher than the funda mental frequency of structure in engineering.Finally,it is advised that the coefficient of frequency rati o become an evaluating index of safety criteri on for blasting vibrati on.Key words:　blasting seis m;frequency;dynam ic res ponse of structure;coefficient of frequency rati o;sensitive si m p le2har monic wave of vibrati on of structure收稿日期:2006-03-31.作者简介:曹孝君(1974-),男;成都:西南交通大学土木工程学院博士生.1　引　言爆破地震波对建筑物的影响一直是人们所关注的问题,为解决这一问题,长期以来,国内外许多学者通过加强对各种爆破条件下的爆破地震波的特性分析和建筑物破坏现象、破坏特征的宏观调查以及爆破地震波的特征参数、结构动力响应参数和结构动力特性参数的测试工作,以调查资料和爆破振动测试数据为依据,在爆破地震波的特性、传播规律及爆破地震波与建筑物动力响应的关系等方面进行了大量的研究工作,并且也取得了一定的成果。