爆破振动测试技术探讨
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露天矿山爆破振动监测及分析方法研究谭清燕,何慕平(江西铜业公司 城门山铜矿,江西 九江 332100)摘 要:某露天铜矿山工程地质、水文地质条件复杂,边坡岩性基本为泥质边坡及风化岩边坡,采区爆破采用的是中深孔爆破,爆破振动对采区固定边坡稳定性影响较大,目前采区各个方向边坡均有不同程度垮塌现象。
本文主要探索采区爆破振动监测方法及监测数据分析方法,以在保证爆破效果的前提下,控制爆破振动,确保采区固定边坡稳固。
关键词:露天铜矿;爆破振动;边坡稳定性;振动控制中图分类号:TD235.46 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)19-0152-2Research on Blasting Vibration Monitoring and Analysis Method of Open Copper MineTAN Qing-yan, HE Mu-ping(Chengmenshan Copper Mine of Jiangxi Copper Corporation,Jiujiang 332100,China)Abstract: The engineering and hydrogeological conditions of an open-pit copper mine are complicated, the slope is basically muddy slope and weathered rock slope, and the blasting in the mining area is medium-deep hole blasting. The blasting vibration has a great influence on the stability of the fixed slope in the mining area. At present, the slope in all directions of the mining area has different degrees of collapse. This paper mainly explores the monitoring method of blasting vibration in mining area and the analysis method of monitoring data, so as to control blasting vibration and ensure the stability of fixed slope in mining area under the premise of ensuring blasting effect.Keywords: Open pit copper mine; Blasting vibration; Slope stability; Vibration control该矿作为凹陷露天铜矿山,采区爆破均为中深孔爆破,采用“电子雷管+起爆药+乳化炸药”模式。
地下工程爆破震动控制技术措施分析地下工程中的爆破作业是常见的施工方法,然而由于爆破过程中产生的震动对周围环境和周边建筑物可能造成的影响,因此需要采取一系列的措施进行震动控制,以保证施工过程的安全和周围环境的稳定。
在进行地下工程爆破作业之前,需要先进行震动监测,通过监测数据分析评估爆破震动对周围建筑物、地质和水文环境的可能影响,然后制定合理的震动控制措施。
以下是一些常用的爆破震动控制技术措施。
1. 震动监测:在进行爆破作业之前,需要对周围环境进行震动监测,监测数据包括振动速度、振动加速度、振动位移等参数,以评估爆破震动的强度及对周围结构的影响。
2. 震动预测和模拟:通过震动监测数据,可以进行震动预测和模拟,依据已有的震动数据,预测爆破作业带来的震动影响范围,并进行模拟分析,以便制定合理的措施。
3. 合理选取爆破参数:爆破参数的选择对于控制爆破震动至关重要。
爆破参数包括炸药的种类、装药量、布置方式等。
合理的爆破参数选择可以减小震动传播和影响范围。
4. 起爆顺序:对于较大规模的爆破作业,选择合理的起爆顺序可以有效控制震动的传播方向和强度。
通过合理的起爆顺序,可以将震波引导向不易受到影响的区域,减小因震动而造成的影响。
5. 控制爆破振动传播途径:对于地下爆破作业,控制爆破振动的传播途径是非常重要的措施。
可以通过合理的爆破孔的布置方式、间距的设定以及地下水的处理等方法,减小震动的传播范围。
6. 震动衰减措施:在进行地下爆破作业时,可以采取一些震动衰减措施,如在震源点周围设置缓冲层、挡墙、挡板等,减少震动的传播和影响。
7. 建筑物保护:对于地下爆破作业附近的建筑物,可以采取一些保护措施,如加固结构、增加振动隔离层、采取振动补偿等方法,减小因爆破震动对建筑物安全的影响。
地下工程爆破震动控制技术措施的选择和实施需要根据具体情况进行综合考虑,采取多种手段相结合的方法,以保证施工过程的安全和周围环境的稳定。
需要将震动控制措施的效果进行监测和评估,根据实际情况进行调整和改进,以提高爆破作业的效率和效果。
爆破振动监测方案随着城市建设的快速发展和人们对基础设施建设需求的不断增长,爆破作为一种高效的土石方施工方法被广泛应用。
然而,爆破作业所带来的振动对周围环境和建筑物可能造成一定的影响,因此需要对爆破振动进行科学监测和评估。
本文将提出一个完善的爆破振动监测方案,从监测设备的选择到数据处理的方法,为爆破施工提供可靠的技术支持。
一、监测设备的选择在爆破振动监测中,选择合适的监测设备是保证监测数据准确可靠的基础。
常用的监测设备包括振动监测仪、声级计和位移计。
1. 振动监测仪:振动监测仪是爆破振动监测的核心设备,用于测量和记录振动信号。
在选择振动监测仪时,需要考虑其测量范围、灵敏度、采样频率等参数,以确保监测数据的准确性和可比性。
2. 声级计:声级计用于测量爆破作业中产生的噪音水平。
在监测过程中,噪音与振动常常同时存在,因此使用声级计进行综合监测可以全面评估爆破作业对周围环境的影响。
3. 位移计:位移计用于测量建筑物的变形情况,对于对振动敏感的建筑物尤为重要。
位移计的选择要考虑其工作原理、测量范围以及对建筑物结构的影响。
二、监测方案的制定针对不同的爆破作业需求,需要制定相应的监测方案,包括监测点的布设、监测参数的选择以及监测数据的处理方法。
1. 监测点布设:监测点的布设应充分考虑周围环境特点和敏感目标的位置,并根据爆破作业的具体情况确定监测点的数量和位置。
在布设监测点时,应将其分散布置在可能受到振动影响的区域,以获得全面、全方位的监测数据。
2. 监测参数选择:监测参数的选择要根据爆破振动的特点和所需评估的影响来确定。
常见的监测参数包括振动速度、振动加速度、峰值振动等。
根据实际需要,可以选择不同的监测参数进行综合评估。
3. 监测数据处理:监测数据处理是评估爆破振动影响的重要环节。
监测数据可以通过软件进行分析和处理,例如绘制振动速度-时间曲线、峰值振动-距离曲线等。
通过对监测数据的分析,可以评估振动对周围建筑物和环境的影响,并制定相应的防护措施。
工程爆破引起的振动速度计算经验公式及应用条件探讨程 康 , 沈 伟 , 陈庄明 , 武金贵(武汉理工大学 土木工程与建筑学院 ,武汉430070) 摘 要 : 分析总结了工程爆破界对于爆破振动速度计算的经验公式 。
根据相似理论 ,推导了爆破振动速度计算的公式 。
研究结果发现 ,在地形 、地质和使用炸药种类不变的情况下 ,爆破引起的地面振动速度与最大起爆药量 Q 、爆源距 测点的直线距离 R 、以及爆破作用指数 n 有关 。
只有在集中药包 、标准抛掷爆破条件下 , 爆破振动速度的计算公式 , 才适 合于前苏联学者萨道夫斯基提出的经验公式 。
把深孔直列药包 , 假定为无数个等效集中药包 , 提出了深孔爆破的振动速 度计算公式 , 并应用于工程实际中 。
关键词 : 爆破振动 ;计算公式 ;应用条件 ;相似分析中图分类号 : T D235. 1文献标识码 : AI n qu i ry i n to ca lcu l a t i o n for m u l a for v i bra t i on ve loc ity i n ducedby en g i n e er i n g b l a st i n g an d its a pp l i ca t i o n con d it i o n sCH EN G Kang, SH E N W ei, CH EN Z huang 2m ing, W U J in 2gu i( Schoo l of C i vil En ginee r ing and A rch i tec t u r e, W uhan U n i ve r sity of Techno l og y, W uhan 430070, Ch i na )A b s tra c t : The ca l cu l a t i o n f o r m u l a s f o r b l a s ti ng vi b ra t i o n ve l o c ity i n engi nee ri ng we re summ u r iz ed. si m il a rity theo ry, the f o r m u l a t o e s ti m a t e the b l a s ti ng vi b r a t i o n ve l o c ity wa s de r i ved. U n de r the sam e te r ra i n, cond i ti o n s and w i th the sam e amoun t of ex p l o s i ve s , the gr ound vi b r a t i o n ve l o c ity dep e nd s on the m a xi m u mB a s ed ongeo l o gi ca l amoun t of p ri m a r y ex p l o s i ve ( Q ) , d i stance fr om ex p l o s i o n sou r ce t o m e a s u r i ng po i n t ( R ) and b l a s ti ng ac t i o n i ndex ( n ) . The ca l cu l a ti o n f o r m u l a, p u t f o r w a rd by p revi o u s U SSR scho l a r, is effec ti ve on l y a t the cond iti o n s of standa rd th r o w b l a s ti n g and concen tra ted ca rtri dge . A cco rd i ng t o equ i va l ence p ri nc i p l e , li nea rl y d istri bu ted cha rge wa s a ssum ed a s num e r ou s equ i va l en t concen tra ted cha rge s and the equa ti o n of deep 2ho l e b l a sti ng wa s de ri ved, wh ich is ge tti ng succe ss i n p r ac t i c a l engi nee r i ng app li ca t i o n s .Key word s : b l a s ti ng vi b ra t i o n; ca l cu l a t i o n f o r m u l a; app li ca t i o n cond i ti o n s ; op ti m u m ana l ysis爆破种类 (如硐室爆破 、深孔和浅孔爆破 、拆除爆破 ) 、 和爆破条件 (松动爆破 、抛掷爆破 ) , 统统都采用该公式 进行爆破振动安全计算和校核 , 缺乏一定的理论依据 。
摘要:分析了矿山爆破工程中爆破振动产生的原因、爆破地震波的特征及传播规律和影响地震波传播的因素,指出矿山在爆破施工中为减小爆破振动强度、控制和预防爆破地震效应,应选取合理的爆破参数,充分利用微差技术,改善爆破条件等。
关键词:矿山爆破;地震效应;控制技术;降震措施1概述在矿山爆破施工中,因爆破的规模、爆破的方法、爆破自由空间及爆破区域环境条件的不同,爆破所引起的振动、空气冲击波、噪音、有毒气体及露天爆破引起的飞石,对周围的环境、建(构)筑物、设施和人员将产生不同程度的影响。
尤其是爆破振动带来的危害较为严重,它不仅对周围建(构)筑物结构产生不良影响,更严重的是引起矿山与当地村民之间的民事纠纷。
目前大多数矿山企业,为避免和减小爆破振动,采取的主要措施就是降低爆破炸药量。
降低了爆破炸药量,也减少了爆破矿石总量,进而影响了采矿强度和矿山发展中生产规模的提高。
因此,研究和分析矿山爆破振动的控制技术及降震措施,是十分必要的,也是矿山发展中确保生产秩序正常的一项重要工作。
2爆破振动与爆破地震波的传播2.1爆破振动及爆破地震波的形成由岩石爆破机理知,岩石爆破“破坏”是一个炸药能量释放、传递和作功的过程,这个过程非常短暂,只有几十微秒。
在这个短暂的时间中,炸药包在岩石中爆炸,爆轰作用形成的应力波,由药包中心即爆炸中心向周围传播,先是使邻近药包周围的岩石产生压碎圈和破裂圈(压碎圈和破裂圈的大小,由炸药的品种、数量和岩石的性质决定),形成压碎圈和破裂圈,这是我们所希望得到的炸药爆炸的有用功。
而当应力波通过破裂圈后,由于它的强度急速衰减,再也不能引起岩石破裂,而只能引起岩石质点产生弹性振动,并以弹性波的形式向外传播,这种弹性波又叫地震波。
爆破地震波传播到地表,将会引起地表震动,即为爆破振动。
由此引起的地面以及地面上的物体产生颠簸和摇晃的现象及后果叫地震效应。
爆破振动的发生、传播,虽然时间很短,但不加控制,带来的危害很大。
地下工程爆破震动控制技术措施分析地下工程爆破是在距离地面一定深度之下进行的岩石或土体开挖工程,它对周围环境和人们的生活造成的震动噪声等影响较大。
因此,地下工程爆破的震动控制技术非常重要,它不仅可以减轻震动噪声带来的影响,还可以保证施工和使用过程中的安全。
一、预测震动的影响范围在进行地下工程爆破之前,需要对爆破区域的土层、岩层进行预测分析,确定目标工程的动力响应参数。
通过使用相关工具进行振动计算,精准预测爆破产生的震动影响范围,以便进行有效的震动控制。
二、合理选取爆破参数爆破参数的合理选择是控制爆破震动的关键。
对于不同的岩土材料,其抗震能力不同,选取不同的爆破参数可以使爆破震动减少,如爆破药量、爆破孔间距、孔径、装药方式等。
通过对不同条件下的爆破参数进行试验和模拟,选出对爆破震动影响最小的参数组合,得到更加稳定的爆破效果。
三、优化爆破细节在地下工程爆破的过程中,一些细节工作也是非常重要的。
例如,爆破药量的控制,不同深度的药量不同,需要逐渐降低;爆破孔间距和深度的控制,越深的孔间距要做得越大;对于冲击波的影响,需要采用分段爆破的方式等,这些措施都能有效地降低震动噪声带来的影响。
四、采用防护措施在地下工程爆破施工过程中,对周围环境和人员的安全也需要高度重视。
因此,在爆破周围安装振动监测设备和噪声检测仪器,监测爆破过程中的振动和噪声,及时对可能存在的安全隐患进行处理。
同时,需要对重要的设施和建筑物进行防护措施,如加固建筑物,挂起振动减震带等,从而有效地降低噪声和震动对周围建筑物和设施的影响。
综上所述,地下工程爆破的震动控制技术措施是一个综合性较强的技术体系。
根据具体地质条件和施工需求,逐步实施一系列震动控制方案,应用科学技术手段对地下工程爆破产生的影响进行预测和控制,有效降低了噪声和震动对环境和人们的影响,为工程安全保障和城市建设发展提供了重要的技术支持。
爆破振动测试是爆破施工的重要环节,一方面爆破的方法和爆破的参数影响爆破地震的振动强度,通过监测指导爆破施工,增进爆破施工效率:另一方面确保被保护物(工区周围人员和建筑物)的安全性,避免纠纷发生,给企业带来利益。
爆破振动测试设备主要是通过监测质点振动速度的三个分量值、主振频率及振动速度随时间的衰减变化曲线。
爆破振动测试设备[1]智能爆破振动测试设备性能稳定、功能丰富、操作便捷,符合国家《爆破安全规程》(GB6722—2003)的行业规范要求,是市政工程爆破振动监测简单实用的解决方案爆破测振仪特点内置嵌入式系统,自带3.5”液晶显示屏自带网络接口,强大的数据传输能力,可远程实现程序的升级高强度高分子材料外壳整体注塑,IP64防水防尘等级支持3通道同步采样;高精度24Bit A/D最高采样率50KSps/CH)测速范围±350毫米/秒自动设置触发电频,采样时间的,自适应信号大小,无需设置量程最高32GB的超大数据存储空间,多达2048段存储内置可充电锂电池,充电与欠压指示具有直连打印机、遥测通信接口等丰富的配套和扩展功能联机使用BlastV2.0爆破振动软件,符合《爆破安全规程》行业规范,提供专业的自动分析、处理功能性能指标监测通道:可同时监测记录垂直、纵向、横向3分量爆破振动信号输入方式:7芯航空接插件,牢固联接,抗干扰性强显示方式:自带3.5”液晶显示屏,现场查看测试波形及结果外壳:高强度高分子材料整体注塑工艺,防水防尘等级为IP64,适应各种恶劣环境每通道最高采样率:可同时达到50KSpsA/D分辨率:24Bit,与传感器良好匹配测振范围:最大±350mm/s,自动适应信号强弱,无需设置数据存储深度:最高32G字节/台数据存储方式:2048段分段存储、自动记录;也可数小时长时间不间断记录分段触发:可单次、多次分段触发,自动保存当前段,断电后再开机可自动续段预设参数:预设四套测试环境参数,设置方便,简单实用打印机直连:支持现场打印专业测试报告,充分体现数据公正性3G遥测:支持3G遥测及云端数据管理基础服务U盘导数:支持U盘导出数据,保证数据的安全性供电方式:内置高能量可充电锂电池与外部直流电源两种方式,带充电与欠压指示尺寸:220mm(长)×130mm(宽)×58mm(厚)重量:≤2kg(带可充电锂电池)工作温度:-10℃~70℃;存贮温度:-20℃~+80℃配件:配套三防仪器箱,方便携带和防护NUBOX-6016 爆破测振仪NUBOX-6016智能爆破测振仪是TDEC在原有爆破测振仪的基础上,为工程爆破监测行业开发、生产的最新一代专用测试分析仪器,除了保持原测振仪轻巧、便携、可靠的特点外,针对工程爆破监测的需求特点,在性能的多方面也实现了重大突破和提升。
隧道爆破振动监测与控制技术研究
何国栋
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2024(14)12
【摘要】隧道爆破时,产生的爆破振动会对周围建(构)筑物造成危害。
为充分保证既存建(构)筑物的安全,对隧道爆破引起爆破振动进行监测和分析显得尤为必要,而新建隧道临近既有隧道的爆破振动要求更高。
该文依托吉心村2号隧道,通过理论分析和现场实测对临近既有隧道的新建隧道爆破振动安全控制进行探讨。
提出通过采用合理的延期起爆时间、控制单响药量、采用数码电子雷管减振及选用适合的微差起爆延迟时间能达到良好的爆破降振效果,降幅达到47.74%。
有效地降低对既有隧道和临近建筑物的危害,保证工程的施工质量。
【总页数】5页(P104-107)
【作者】何国栋
【作者单位】中铁贵州工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U455.6
【相关文献】
1.隧道近距下穿老旧建筑物爆破振动监测及减振技术研究
2.黑石岭公路隧道爆破振动监测与控制技术研究
3.复杂建筑物下隧道爆破施工振动监测技术研究
4.隧道掘
进爆破的振动监测与控制技术研究5.爆破作用下隧道支护结构振动安全控制技术研究
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《爆破振动监测技术规范》(T/CSEB 0008-2019)解读文件中国爆破行业协会标准化技术委员会2020年4月9日为促进我国爆破行业技术进步和安全、健康可持续发展,中国爆破行业协会发布了《爆破振动监测技术规范》(T/CSEB 0008-2019),该标准已于2019年12月30日正式实施。
该标准的发布实施,必将对加强爆破振动危害效应监测、规范爆破振动测试行为、促进爆破行业技术进步,保证爆破本质安全与公共安全起到积极作用。
一、编制目的与意义为加强爆破作业安全监管,规范爆破振动效应监测,降低爆破振动危害影响,提高爆破本质安全和社会公共安全,促进爆破技术进步与科学发展,编制了本标准。
编制的目的和意义:(1)实现与相关法律、法规和标准的统一;(2)实现与国家强制性标准《爆破安全规程》(GB 6722)的相关规定(条款)的紧密衔接;(3)为爆破振动监测单位提供详细、可操作的技术标准,促进行业健康可持续发展。
二、编制依据与原则1.编制依据(1)《民用爆炸物品安全管理条例》(国务院令第466号)、《爆破安全规程》(GB 6722-2014)和《爆破作业项目管理要求》(GA 991-2012)等有关规定。
(2)水电、铁路和地方省市等有关爆破振动测试方面的标准,国外相关标准,以及国内外有关爆破振动测试和评价的研究成果。
(3)现行国家和行业的相关法律、法规和规章制度。
2.编制原则(1)先进性原则。
瞄准爆破行业发展的前沿,促进爆破测振工作向规范化、数字化和信息化方向发展,建设“远程测振系统”和配套的测振数据库,实现爆破测振数据规范化管理。
(2)共享性原则。
引进数据共享概念和原则,引导全行业测振技术人员为爆破行业的理论研究和技术发展采集数据、保管数据、使用数据,逐步消灭当前测振行业普遍存在的“信息孤岛”现象。
(3)诚信性原则。
在全社会开展“讲诚信”的形势下,本标准要引导爆破测振人员在采集数据、储存数据、使用数据中遵守诚实守信原则。
爆破振动测试技术探讨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5Hz~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。
此外传感器的选型和安装尚无统一的规定和要求,振动数据的分析软件各不相同,所以很多爆破振动测试并没有规范,甚至有些测试数据可信度较低。
下面对爆破振动测试技术现状作简要介绍。
2.1 振动速度传感器2.1.1 传感器频率要求前面已论述过爆破地震波的频域特性,大多数情况下爆破地震频率范围在5Hz~300Hz。
选用的振动速度传感器频率响应范围一般宜在3Hz~500Hz,但一般国产振动速度传感器频率范围较窄,大多数传感器低频域高于10Hz,低频域小于10Hz的传感器高频域又只能到80Hz,这类传感器基本不能用于完整的爆破振动测试。
通常爆破振动波频域较广,频率成分复杂,所以在传感器配备安装方面一定要注意这问题,否则测得的低频域数据会严重失真。
最好在振动台上标定速度传感器后才用于爆破振动测试中。
2.1.2 传感器的安装传感器的安装有不同意见[1][2],有人建议用钢钎牢固地嵌入岩体中做传感器支座,也有人认为只需直接将传感器置于地表。
根据美国Dowding博士的研究,当振动较小时,传感器的固定方式对测量结果影响很小。
一般的地表振动测试中,因振动幅值不大,频率不高,只需将传感器直接置于地表,周围用石膏粘附即可。
在地下巷道内墙壁上测试强烈爆破振动时,需用短钢钎嵌入岩体中,将传感器固定在钢钎上,而一般岩石表面应尽可能直接安装传感器。
我们在测振过程中做过对比试验,在相同位置1#撑测振点安装在固定钎杆上,钎杆用水泥砂浆嵌固在直径18mm深10cm的孔内,每次测试时将传感器拧紧于该钎上。
2#撑测试点距钢钎固接点20cm处,用石膏将传感器底座直接固定于地面上,对比分析两种连接方式获取爆破振动数据,从而确定拾振器的不同固定方式对爆破振动数据采集的影响程度。
结果是:钢钎固接、石膏固接方式的爆破振动波形基本一致,看不出峰值和主频的差别,峰值误差小于3%,没超过仪器误差值。
因此,一般情况下我们推荐石膏固接安装法。
2.1.3 传感器的其它要求传感器属于敏感器件,野外使用环境条件差,颠簸振动较大,容易受损,因此传感器应定期标定,发现线性度偏差较大的传感器一定要停止使用。
传感器有竖向和横向之分,在测量三向振动分量时,应注意传感器的方向性。
现国外提供有三向速度或加速度传感器,一个传感器可同时测试出X、Y、Z三个方向的振动分量,能方便准确地求出合速度,这种传感器是今后爆破振动测试的发展方向,目前因价格高且标定困难,不易推广,但爆破振动测试应以三向量测为主,三向合速度更能反映振动强度大小。
2.2振动记录仪2.2.1 爆破振动记录仪的基本要求爆破振动记录仪正向数字式自动记录方式发展,它利用最新的电子技术和计算机技术,使爆破振动记录仪轻小、便携,且功能齐全,省去了现场远距离放线的麻烦和信号干扰。
我国爆破振动自记录仪的研制开始于90年代初,现在已有多种产品,发展成多家竞争的局面,美国、加拿大的产品也正在打入国内市场,当前大部分振动自记录仪都基本能满足一般振动测试要求。
根据实践经验总结,爆破振动自记仪应满足以下几方面要求:(1) 自触发设置要可靠。
野外测振自动记录仪一般放置在传感器附近,这样可省去了放长线,因此自动记录仪的触发方式一般选择自动内触发(因外触发时必须放长距离外触发信号线),若内触发有误,将导致测试失败。
(2) 记录应有负延时记录。
若由自触发启动记录存储,没有负延时设置,有可能丢失振动波头记录,波头信号非常重要,据此可反算出地震波的传播速度,一般负延时记录应达到0.25s左右。
(3) 一台记录仪至少应有三个通道。
通常测量某点三个方向的振动分量,需要三个传感器接入同一台记录仪,它可保证三个方向同步记录,便于求出任一时刻矢量合速度。
一般情况下合速度峰值要比单个方向速度峰值大,合速度峰值更能反映真实振动强度,用合速度峰值控制安全系数更符合理论意义。
(4) 记录仪的内存可适当加大,随着计算机技术的发展,大容量内存条已不再昂贵,增大记录仪的内存,可增加记录波形的数据容量,方便野外多次测振记录,甚至可以进行全天候振动记录,满足了可靠振动监测的要求。
(5) 野外自动记录仪主要发展方向是轻便、耐用,能准确、可靠地捕获到信号,一般野外条件潮湿、多尘、温差大、颠簸振动大,对仪器的密闭防水要求很高。
(6) 随着网络通讯技术的发展,将测振仪数据通过网络传输,开发出下一代遥测爆破振动仪器是未来发展方向,爆破振动检测与分析工作可通过网络传输转移到室内计算机上完成,功能更强大振动检测和分析软件可更好地指导爆破设计的改进。
软件分析功能已是振动测试仪的主要功能之一。
根据大量振动测试的实践总结,一般对振动分析软件有以下要求:3 爆破振动测试结果输出爆破振动测试除了要输出完整的测试报告,还要求保存完整的现场记录。
实际上现场记录表更为重要,我们发现没有统一格式的爆破振动记录表,记录中容易丢失一些重要信息,不便于后来查找或借用。
一个完整的爆破振动测试报告应包括如下一些记录内容:(1)一般情况:时间、地点、环境温度、湿度、风向、风力、测试单位、操作人员;(2)爆源情况:总装药量、分段数、分段炮孔数和药量、爆区范围、起爆方式;(3)测试场地情况:测点方位、离爆源距离、测点地形和地质条件、周围环境;(4)传感器安装情况:传感器安装方法、安装方向、传感器型号、厂家、传感器灵敏度、频率范围、量程、线性度、编号;(5)记录仪情况:记录仪名称、型号、编号、触发方式、量程选择、采样频率、通道数及编号;(6)记录波形输出:振动波形应有时间标尺,标出最大振幅值和所处时刻;(7)振动衰减规律回归分析:根据经验公式回归,求出κ、α值;(8)描述爆破前后仪器和保护物有无损坏迹象;(9)附上仪器传感器标定证书;4 测试中的几个问题(1)标定要想获得准确振动波形记录,对仪器的标定是必须的。
虽然传感器在出厂时会提供不同频率下的灵敏度变化曲线,但是为了数据的准确可靠性,仍然必须对传感器作定时标定,标定或校核需要专用振动台,其频率和信号均可控制,对线性度误差太大的传感器应作特别标记而放弃使用。
除了对传感器作定时标定外,还应对数字式记录仪进行标定,数字式记录仪的标定方法可将示波器产生的标准正弦波电压信号输入到记录仪中,然后由振动记录仪输出波形,将输入波与输出波对比,可以标定出记录仪的误差范围。
仅对传感器和记录仪单独标定还不够,对整个测量系统的标定最重要,整个测量系统的标定也必须有专用振动台,系统误差是最终误差。
当前我国计量检测中心由于缺乏数字式爆破振动记录仪的分析软件,通常对整个测振系统作标定有困难。
没有标定的仪器检测结果不能作法律依据。
(2)测振仪数量配备测振仪数量配备应根据振动测试的要求而定。
若为监测特定地点的振动量级,则根据监测点数量和要求而定。
这在很多国家是非常必要的[2][3],因为即使所有爆破效应都符合规章条例,他们也担心会发生诉讼事件。
而在我国随着城镇附近的控制爆破渐增,对爆破振动的投诉和振动监测需要也不断增加。
另一方面若要全面记录振动效应的空间分布,应在一条或几条测线上至少布置3~5台测振仪,每台测振仪能记录一个测点的三轴向振速与时间的关系。
测点位置并非按等间距布设,而最好按照等对数距离排列,例如按照10cm,100m,1000m这样的间距设置,当然在特别关心的振动区域可加密几个测点。
(3)振动记录仪量程和采样频率的设置要想获得较好的振动波形,量程选择很重要。
量程选择过小时,因实际振动量相对过大,使得记录到的振动波形削峰,而丢失了峰值振动速度(PPV);量程选择过大时,因实际振动量相对过小,使得振动波形呈小锯齿形,难以区分不同幅值的差异变化,也不便作其它的分析处理。
因此选择量程前,应根据经验公式预估最大峰值振动速度,一般情况下要求最大峰值处于量程的40%~80%范围较适当。
当然现在也已开发出自动调节量程的振动记录仪。
采样频率的选择应按照以下原则设定:采样频率应比爆破振动频率大100倍以上,以保证每个振动周期内有100个以上的采集样点。
足够密度的样点可保证进一步分析的准确、可靠性。
但采样频率过高,波形的记录时间要相对缩短,原因是每次采样记录的数据点是固定的。
所以,具体如何设定采样频率应在满足上述原则的基础上,根据爆破振动持续时间来调整。
持续振动时间长尽可能降低采样频率,持续振动时间短可使采样频率提高。
随着海量储存和悠采技术的应用,现在可不必考虑持续振动时间长和储存量不足的问题了,可以实现长期的监测和记录波形。
(4)振动衰减规律回归分析峰值振动速度衰减规律分析通常采用经验公式回归,求出κ、α值,其中的Q为单响药量。
但随着高精度延时雷管和电子雷管的应用,逐孔起爆网路将各炮孔的起爆间隔时间安排在l~10ms,所有炮孔连续不断相继引爆,各段之间没有明显分界,振动波既相互叠加又使峰值错开。
若仍采用传统的经验公式分析,其中单响药量Q难以确定。
实际上传统的同段位群药包就包含的各药包之间的1~10ms延时误差了。
现在高精度雷管应用后,相当于在某单位间隔时间段引爆的炸药量,但该单位时间十分微妙,还有待于今后深入研究。
这里仅提出传统的经验公式已经遇到挑战。
(1)波形分析爆破振动波形的特征是短间隔多次振动,因为一次爆破通常都是分段起爆,每段爆破将根据药量和爆破条件的变化(如夹制条件、炮孔分散性、装药结构等不同)而产生不同的振动峰值,因此在波形分析中根据不同时刻的峰值变化,首先将不同起爆段分别对应的峰值振速查找出,这样一次爆破测振可获得更多的比例距离条件下的峰值振速信息,增加了振动数据统计分析的可靠性、准确性,也提高了振动测试的效率。