爆破振动频谱特性实验研究.pdf

第l8 卷第{ 期 v 1 年1 月 爆破 B L A S T l N G V o lSN o ‘ n P r1 0 0 1 文章编号o o l _ 4 8 7 x 2 1 0 1 H rJ ‘ l8 一帕 爆破振动频谱特性实验研究 范磊，沈蔚 解放军理工大学．江苏南京2 l0 。0 7 摘要通过在基岩上酬量爆破振动，并进行F F T 变换和频谱分析，得到爆破振动频谱随距离的变化规律 以噩传播路径、炸药量、装药位置对爆破振动频谱的影响特征．为爆破工程安全设计和地震波作用目标提供 依据、 关键词爆破振动；频谱特性F F T 变换 中图分类号T D2 3 5 ．i ‘4文献标识码A E x p e r i m e n t a lS t u d yo nF r e q u e n c yS p e c t r u mC h a r a c t e r i s t i c s o fB l a s tV i b r a t i o nW a v e F A NI ．P 、S H E NwP l E L E C ．P I ，AU n l v e r s l t yo fS c l e n c ea n dT e c h n o l o g y ，N a n j m g2 1 0 0 0 7 ， _ h l n a A b s t r a c t T h eb l a s 【v m f a t l o nw a v e sw c r cn l e 删r e d 。1 1c l M ∞ka n d ㈣tr a n s f e r r e db vF FI ．Ih el a wo f Ⅵ， b r a t l 。n w a v Pf r 。q ㈣c y8 p e c t r u mf h a “g l “gw I I h 仆l ed l s t Ⅲ㈣sf o u n da n dt h ㈨f l u eT l 叭h a r a c I e s t I c s 。fp r 。p 。g a t I o n w a y ，f h a 。g P1 0 c a t l o na n d 小a 7 9 em a s so nt h ㈨v Pf r q ㈣c ys p e “r u n ⋯r e 。b t a I n e dT h u s - I h eP v ‘ d e n c ㈣r ef 【 u n df o rs a f e t yd e s l g nl nb 【a s t l “ge “g i 眦r I “ga n dl nlL h t a r ye “9 1 愀r l “g K e yw o r d s b I 。i s tv l b r a t l o n w d v e ； f r c q 哪c ys 肚c t r u m ； F F Tt r a n s f o r m l 刖旨 在爆破引起的地震波埘目标的作用过程中，爆 破振动幅值、频率和震动持续时问都有重要作用。爆 破振动幅值随地质地形、药晕、装药结构等变化规律 已有一些经验公式，但在基岩中的爆破振动频率、振 动持续时间与地形、药量和装药结构相关性的研究 报道目前尚未见到。本文通过现场实验，研究装药条 件、药量、地形对爆炸地震幅值和频率的影响。 2 测试系统简介 本次实验中采用美国生产的M I N Is E I s Ⅱ型 小型数字式爆破地震仪。这是种目前国际上先进 的爆破地震仪。该地震仪为便携式，件能极好，无须 使用交流电．具有1 个声通道和3 个爆破振动信号 通道，爆破结束后数秒就可读出爆破冲击波噪声以 及3 个向量的速度分量及矢量和以及它们的主频 率。主机内部有10 2 4K 的存储空间，最多n J 以存储 3 个记录。每个记录都包含了垂向、径向、切向三 个方向的振动速度和声波记录。该仪器最大采样频 率为20 4 8H z ，并可以根据地震波的大小选择三个 量程6 4 、1 2 7 、2 5 4n l m ／s 。触发值范围足o2J i ～ 5 7 ．9m m ／s 。该仪器能探测到的最低速度值为i ．0 3 m m ／s 。对于爆破振动监测，采样频率设为10 24H z 就可以保证振动信号的主要频率成分不受损量程 和触发水平则根据以往的测韪经验和爆破施工的情 况分别确定为6 1m n l ／s 和 ．。0 8n m l ，s ．记录时I W 为is ，这样可以记录到完整的爆破振动波形， 收稿口朗z 肿1u J2 1 作者简介范磊 197 { ．男；南京i 解放军理T 大学丁程兵T 程学院地雷爆破教研室助教．硕』 万方数据 筹l - 卷第1 期范磊等爆破振动频谱特性实验研究 3 爆破振动频域随距离的变化 在平坦基岩上进行实验，爆源布置在地面下o ． 4m ．两测点布置在地面卜，与爆源在地面上投影成 一直线，图l 和图2 是距爆源3 8 0m 和7 6 0m 处地 震波质点速度垂直分量经F F T 变换后的频谱。3 8 0 n 1 、7 6 0m 处地震波的主要频率域分别是1 0 ～2 4H z 和j ～l2H z 。地震波的高频部分随距离迅速衰减， 低频部分衰减较慢．频域随距离增加而减小。 频谱 “l } H ￡ 图 距爆源7 6 um 处的爆破振动频谱 4 爆破振动频域随高程的变化 当地震波从低处向高处传播时，质点速度幅值 随高度有放大作用。o ，而频率如何变化尚未见报导。 为此，笔者在一高1 8m 的基岩山坡处进行实验，测 点布在坡顶公路旁民房处，与位于坡底的爆源相距 1 l8m ；另一测点与爆源位于同一水平线上，相距也 为8n 。地震渡质点速度垂直分量经F F T 变换后 的频谱如图3 和图4 所示。 圉3 坡顶距爆源1 1 8 Ⅲ处爆破振动频谱 埘_ 州2 图4 坡底距爆源】l8m 处爆破振动频谱 由实验可知，爆破振动从低处向高处传播，主要 频率域有所增大，地震波的高频部分有所增加。说明 高程不仅对地震波幅值有放大作用，对频率域也同 样具有放大作用。 5 装药量对地震波频率的影响 在平坦基岩上分别采用1 0k g 和1 1 0k g 的2 4 岩石硝铵炸药对爆破振动进行测试，在距爆源1 0 0 m 处测得地震渡质点速度的垂直分量。其值经F F 丁 变换后的频谱图如图5 和图6 所示，比较图j 和图 6 可知，大药量爆炸的地震波优势频率较低，约2 0 ～ 3 0H z ．小药量的优势频率较高，约为5 0 ～6 0H z ， 图 舢博Ⅲ7 图6 l l ok g 炸药的爆破振动频谱 6 装药位置对爆破振动频率的影响 为了考察装药位置对爆破振动频率的影响，在 乎坦基岩地层中采用2 f g2 。岩石硝铵炸药在3 种 媳柏 曳虬～一k 一 一 蚺 牡№则 掣k ～一‰燃一岐 万方数据 爆破 4 同位置装药地面上O ．jn 1 ，地面和地面以下0 ．j r n 进行实验。在j 0m 处测得地面ro ．；n 1 、地面下 i 】．jm 两种情况的地震波，经F F T 变换后的频谱如 罔7 、图8 所示。由图可见，两种情况下的优势频率 相近．但高频部分有较大差别。地面上o ．jm 硝铵 炸药爆破振动的高频部分有明显优势，地下埋置o ． jm 硝钱炸药爆破振动的高频部分很少。优势频率 的幅值以地下爆炸的情况为最大。 蝴} H 2 图j 地上0 ．5m 的爆破振动频谱 辄} ％ 目8 地下 } 5n 1 的爆破振动频谱 年l 月 7 结论 通过实验研究可姒得出以下结沦 1 爆破振动的频率要大于般建筑物的自振 频率“J 。因此，如果要利用爆破振动更有效地作用于 目标，必须设法降低爆破振动频率；如果想避免爆破 振动对保护目标的破坏，必须设法避开此频率； 2 爆破振动的高频部分随传播距离容易衰减， 而低频域基本不变。因此，为了降低爆破振动衰减， 应设法降低爆破振动的频率； 3 当爆破振动从低处向高处传播时．频率域有 所增加，尤其是高频部分有明显增大 爆破振动的优势频率随炸药量的增大而降 低； j 爆破振动频率与装药位置有关，地面以上裸 露药包产生的地震波高频部分显著，而地下埋置药 包产生的地震波主要是低频部分，高频部分很少。 参考文献 1 朱传统地震波参数沿边坡城面传播规律公式的选择 [ J ] ．爆破，19 8 8 5 3 一3 4 ． 2 霍永基，王湘钧，费骥鸣．等．爆破地震波谱分析及其应用 研究[ A ] ．水利水电科学研究院科研文集f c ] 北京水利 水电出版社，19 8 4 ●■血i - 曲撕业出出j * - ●* - 业业- 9 廿业盘■P ■e 盘崔‘} k 崔业士●} 业生坐业生| } ■} j k 业生j } - ’k j k 坐业业誊■t 叠3 k j k 叠坐j k 书讯 由石家庄铁道学院f 海亮博士主编．铁道科学研究院冯叔瑜院士主审的普通高等教育“九五”国家霞点 教材铁路工程爆破已由中国铁道出版社正式出版。 该书结合国家和相关行业在近几年颁布的各类爆破安全规程及炸药产品标准和试验方法标准，针对工 程爆破的特点，系统地阐述了爆破工程技术人员应该掌握和了解的基本知识。主要包括炸药与爆炸的基本理 论、工业炸药、起爆器材与起爆方法、岩石爆破的作用原理、隧道爆破施工技术，深孔爆破、硐室爆破、既有线 与复线建设中的爆破施工、拆除爆破、爆破安全技术以及工程爆破造价等内容。 全书3 6 ．4 万字，附录列出了5 6 0 余条汝英对照的常用爆破术语，2 4 幅常见爆破器材的彩色照片等资 料本书售价3 0 元 含挂号邮寄费 ，需要者从邮局汇款至本编辑部。 爆破编辑部 ’‘坐坐生，k 叠j k 立j t ‘} 立立立立立‘} ■} 立■t j k ■} j t 立j k ’k j k j k j k j k j k 业j t j k | t j k | t j k ’k j k j k j k j t 立j k j k j k k d } j 0 万方数据