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《中南大学》 2004年
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爆破震动效应及其灾害的主动控制

凌同华  
【摘要】:随着爆破技术的广泛应用,人们越来越关注爆破震动,亦即爆破引起的岩土震动,对周围环境和构筑物的影响,爆破震动危害己成为国民经济建设中一个重要的环保问题,长期以来各国研究者对此做出了艰苦而顽强的研究和探索。然而,由于爆破地震波强烈的随机性、模糊性和不确定性,即便是爆破地震波的传播规律这样似乎简单的问题也尚未得到完整的认识。特别是爆破震动灾害控制研究所面临的形势仍很严峻,许多问题亟待解决和完善。针对上述问题,本文作者提出了爆破震动效应及其灾害主动控制研究课题,并基于大量爆破震动实测资料,在已有研究工作基础上进行了深入系统的研究。 首先,针对爆破震动信号具有短时非平稳的特点,创造性地从信号能量分析角度用小波包分析技术对不同爆破条件下的震动信号进行时频分析,分析了爆破震动信号的能量在传播过程中随着爆破条件的改变所显示出来的规律,进一步指出了爆破地震波的传播特征。 在动力学理论分析的基础上,将爆破震动作为一个动力响应过程。首次运用三角插值解析公式法对爆破震动进行反应谱分析,重点探讨了爆炸参量对爆破震动反应谱的影响。分析结果表明,在单段与多段微差爆破中,不同结构体对爆破震动的响应显著不同;多段微差爆破在起到干扰降震的同时,使结构体对其震动响应出现选择放大的几率增加,不同结构体对爆破地震波的选择放大作用也不同。 用微差干扰降震法实现爆破震动灾害主动控制的关键在于确定合理的微差延期时间。作者首次用基于小波分析的时能密度法以及时-频域转换技术,从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波,通过比较各分段震波在不同延期时间下的叠加效果,得到了微差爆破的较优微差延期时间。指出较优微差延期时间往往不是一个具体值,而是多个时间段。 作者通过对爆破震动信号时能密度曲线的积分值TEDI(Integral of the Time-Energy Density)与爆破震动三要素进行关联分析,创造性地提出了用TEDI作为评估爆破震动效应强弱的定量指标。采用模糊神经网络对爆破震动实测数据进行预测,初步建立了用TEDI值作 博十学位论文2004年5月 为考核指标的爆破震动损伤统一安全判据。当TEDI扒5时,爆破震 动对结构体将造成危害,并用实例验证了该判据的可行性和可靠性。 该判据较之以往的“独立阑值理论”以及结合震动主频的峰值强度判 据来说,更能全面地反映爆破震动危害的本质。 本文所做研究工作,立足于学科前沿,运用最新数学计算方法和 手段,对爆破震动效应及其灾害的主动控制进行了研究,具有较高的 理论和应用价值,为系统开展爆破震动危害控制和预测研究奠定了理 论和技术基础。
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