水下爆破震动影响因素的灰关联分析(1).pdf

第1 卷 “ 1 年 第期 月 爆破 B L A S T I N G V o 】lRN o ‘ n P r ．1 0 叭 文章编号J 、．j I4 8 7 x 2 0 u I 0 4o o I jo ．{ 水下爆破震动影响因素的灰关联分析 谷任国，周传波 中国地质大学．湖北武汉z 13 0 0 7 4 摘要 通过对长主【流域篥段水下爆破地震实刹资料的计算分析，得出了影响水下爆破地震效应各影响固 素的主次关系．曲；隹确有效地控制爆破震动提供了依据．同时也说明了灰色理论应用于爆破研究方面的优越 性。 关键词灰蔓联分析{ 水下爆破震动；彩响因素 中图分类号 T n2 3 j1 文献标识码 A r h el n f l u e n t i a lF a c t o r so fB l a s t i n gV i b r a t i o nU n d e r w a t e r b yG r e yC o r r e l a t i o nA n a l y s i s G UR e nE M ，Z I l x | C b u u H _ b ” C 1 1 l n aU n l v c f s i t y 。rG c o s c i c l l f e s ，W u l l a nH u b P l4 3 0 0 7 1 ， 、h l n a A h s t r a c t T h 。gr e yc o r r e l a t I o na a 】ys l sl sa 唧w 。yT o ㈣1 y s eT h Pf a c m ⋯n f l u c n c l “gb l a 引1 n g 、l b r a “。r 1 ． n a s e dn nt h ec a l c u l a t l o n a n da n a l y s l s o fb l a s t l n gv l b r a t l o n1 t s t I n gd a t d t h cI I l a l nl n f l l l e n l l a lf a c t 。r so fb l a q ；1 1 9 ‘e ㈨l ce “c c td r e 羽、‰w h l c hp r o v l d ⋯a l l db a s I st 。c 。1 1 1r 。1 1 l a s t I ”g 、7 i b r a t I o n1 t ’sa 1 舯s h o w nt h a ‘g r c yt h e o r y ⋯L 1 p P r l o rr oo t h 盯s I a l s t l f ∞0 1 sm 仆1 P 甜lJ d yo fh l a s t l “g K e yw o r d s g r 9 yc o r r P I a t l o ㈣a l ys 1 5 ； h l a s tv l b r a t l o n u n d ㈣a t e ‘；l n f l u e c l a lf ；i c l 。r l问题的提出 目前国内外一般应用相关分析、回归分析和驻 著性检验来确定影响因素对爆破结果的影响程度， 其中用得最多的是回归分析。回归分析存在许多缺 点1 要求大量样本；2 要求样本有较好的分布规 律；3 计算工作量大；4 可能出现量化结果与定性分 析不符的现象。工程实际巾所能收集的爆破质量指 标和影响因素的样本量受到一定的限制，且离散性 较大．因此用上述方法所得结论的可靠性难以保证。 灰色关联鹰理论是一种根据因素之间发展态势 的相似或相异程度来衡量冈素间关联度的方法。戈 联度分析法是按发展趋势作分析，冈此对样本量要 求不高，也不需要典型的分布规律，计算量小．H 不 会出现关联度的量化结果与定性分析不一致的情 况。因此，它避免了回归分析的不足之处，能较准确 地确定爆破控制因素及其主次关系．如爆破震动各 影响因素的主次关系，从而为生产实际中准确、有效 地控制爆破震动提供依据。 2 关联度分析法基本原理 在数学上关联度足指函数卡似的程度。一条曲 线的变化趋势可以用该曲线的斜率变化来描述．如 果两条曲线的斜率处处相等，那么这两条曲线的变 化趋势就接近甲行，曲线所表征的两个因素间的关 联度就越大。灰关联分析法就是通过计算系统特征 变量数据序列与相关因素变量数据序列之问的关联 收稿口期”lc 1 _ 1 6 1 。 作眚简舟辞汪国 1 2 ．男；武汉中国地质大学工程学院硕士研究生 万方数据 度，建立灰关联距阵，利用优势分析原则．得出各影 响因素的优劣顺序，以确定丰要影响固素“。。 设“ 一， 女j 分别表示第，个系统特征量和第 7 个相关因素变萤在第女次试验时的测量数据 样 本值 ．若利用，一次试验结果来确定影响系统特征量 的主要因素，那么在各次试验中所测得的每一个系 统特征变量和相关因素变量数据，就形成相应的系 统特征变量数据序列和相关因素数据序列，即 y ． j - ， 1 ，M 2 ，⋯，M 矗 ，⋯，M n ] X ．一T ， 1 ，丁． 2 ，⋯一， ．⋯．z ， ” l 由斜率关联系数定义，各次试验的关联函数为 e 1 ， j 丁， △y ． 圭 I 卜硒一氏互l 式巾jr ， 一T ， } 1 j M ‘ - 。 1 一 j 一 T 1 一女 1 爆破 2 ●u 1 年1 月 根据上式可计算出y 。得到灰色关联矩阵 P 1L ％⋯y h 。忙c 一1 1 10 ’㈡引 】 1 7 ，。y 。。 ⋯ y 。。j 其中s 为系统特征量个数Ⅲ为相关因素变量 个数。 根据优势原则，当，。，J ∈{ 1 ．2 ，⋯一} 且满足y 。- ≥L F 1 ，2 ，⋯，5 时．则认为因素x 。优丁x ，。若对 任意的J l ，2 ，⋯，，n ，J ≠』。，x ，均优于x ，，则称x c 为最优因素。若不存在最优因素．必然存在L ，J ∈ 女一I ．2 ，⋯，Ⅳ i ’ { 1 ．2 ．⋯，，。I 满足∑％≥∑L ，那么称因素．r ，准 丁， 七 j - 。t 一。一～告耋q 。㈤叫一扣告甬㈤ n ，一、耋h ，㈤‘一≯蔷删； 其中口。、“分别为j - ．、如两序列的标准差；j 。 为系统特征量．z j ，2 ，⋯，l f ；，，为相关因素变量，’ 一1 ． ，⋯．．＼7 ；女为试验次数， 一1 ，2 ，⋯，N 。于足 “剐2 匝墨 面一刨 皑’ 以，q ， 又由r ，t 女 ，u ．女一l ，2 ．⋯， T ．两序列数据的 关联度定义为 y F1 ∑￡ ，l 一1 ．2 ，⋯，N ” 优于因素x ，。若对任意的J l ，2 ，⋯，，月．J ≠L ，x - 均优于x ，，则称x ，为准优因素．．工程上把最优因素 和准优因素称为优势因素， 3 应用与讨论 根据灰色理论，在研究爆破地震时，可将岩石的 爆破过程视为“灰箱”．爆破前影响震动的因素视为 输人，爆破引起的震动视为输出。F 面眦长江金口礁 水下炸礁爆破地震的实测资料为样本，应用灰关联 分析讨沦药量、爆心距、孔网参数等变量对爆破震动 的影响， 在长江金口礁地区实施爆破．影响爆破地震效 应的上要因素有总炸药量、爆破方向、段药量、地形 标高、爆心距等。其炸礁引起的地震 质点振动速 度 实测资料及其影响因素变化见表l 。 表l 灰色联分析样本值 表l 中h 表示振动速度．x 。表示总药量，x 二 表示爆破方向，其取值为测点与爆心连线和水平正 方向的夹角，用弧度表示；x s 表示段药量；x 。表示 地形标高．即测点与爆心的相对高度兄袭示爆心 距。根据灰关联分析原理，计算过程为 第一步计算y 。，x ，，x ，x ，，x 。，x j 的斜率 或 标准化随机变率 ，结果如袭2 ； 第二步按 2 式计算关联度系数，结果如表3 ； 第三步按 3 式计算关联度．结果如表4 。于是 关联序为7 。。 y 。。 7 m y 。， y “ 万方数据 第l5 卷第4 期 谷任国等水下爆破震动影响肉索的灰关联分析 表2 各因子斜率计算值 、 1S 8 2 74 8 0 ．7 j 2 △X i n l9 8 0 2 1 2 ．0 2 0 △I Y 3 ／∞ f Ⅵ3 2 ．4 0 0 一l2 6 4 l6 8 6 n7 8 2 2l2 8 53 2 0 表3 关联度系数计算值 从灰关联度计算结果可知．长江金口礁水下爆 破影响爆破震动各因素的重要程度依次为段药量． 总炸药量，爆心距，地形标高，爆破方向。因此．在炸 礁爆破过程中，若出现较大的地震效应，首先应控制 段药量，其次考虑总药量。而在爆心距、地形标高、爆 破方向三个客观影响因素中，影响程度相差不大，都 | 立进行适当控制， 从上述实例分析可知，只需很少的样本，通过灰 关联分析，就能准确、有效地确定影响爆破震动的优 势因素，为控制爆破地震效应提供可靠依据。 4 结论 通过以上灰关联分析方法的实例计算分析，a 』 得出如下结论 1 灰关联分析能确定不同地区、不同爆破条件 下影响爆破震动各因素的主次关系，从而为控制爆 破震动提供选择控制参数； 2 灰关联分析所需样本量少，只需，{ ～6 组观 测数据或计算数据就可得出理想的结果； 3 j 影响水下震动的丰耍因素是段药量、总药 量、爆心距等。因此，对于爆破降震研究，它们是不可 缺少的因素； 4 小同地区和不同爆破条件下，同一爆破参数 对爆破震动的影响程度不同。因此，应根据具体条件 进行测试和分析研究，找出优势因素，达到降震日 的，确保爆破安全。 参考文献 1 袁嘉祖脏色系统理论及其应用[ M j 北京科学出版社 j9 9 I - - t l - 女_ 女女_ 女- 女女- 女女* 女女女女女女女●女4 ★- - 女女女●女t t ‘女●女女●女女- t 爆破2 0 0 1 年合订本征订启事 此合订本包括爆破2 0 0 1 年1 ～4 期正刊和湖北省爆破学会第 届学术会议论文集增刊，全书约l o 万字，并新增分类索引。精装本，封面烫金，工本价6 0 元 含挂号邮寄费 。欲购者请直接将书款从邮局寄到 0 爆破* 编辑部即可。 t t 女★- 女●●_ t t 女女★女- t t ●女女女女女女t t t 女女女女女女- t t 女女4 女女女t t 女女l t 晰主|呲；|兰 i j ∞ ；}i●一 万方数据