露天矿爆破振动强度物理量分析及其时频特征研究

论文摘要

爆破振动是露天矿日常爆破生产作业带来的必然结果,随着爆破技术的广泛应用和爆破规模的不断扩大,对爆破振动危害的控制提出了更高的要求,因此,合理预测爆破振动的衰减规律是使爆破振动危害得到有效控制的基础和前提。论文基于黑龙江永平露天矿爆破生产监测中获得的振动实测数据,采用理论分析和试验研究相结合的方法,对爆破振动强度物理量波形、速度峰值的特征进行了研究;采用回归分析法对振速峰值和主振频率进行了预测;在介绍傅立叶分析和小波分析理论的基础上,对实测数据信号进行了傅立叶频谱分析和小波时频分析。通过对实测振速波形进行数值微积分计算,得到加速度、位移波形,对比分析了这三种强度物理量波形和频谱的变化特征,并通过回归分析获得了三者峰值之间的经验公式;采用区间估计的方法,对振速峰值的预测和控制问题进行了研究。同时提出了利用加速度波形可以判别微差爆破分段情况、考虑高程影响的萨道夫斯基修正公式和主频预测公式。在实际应用中,可以根据场地条件得到的结论和公式,对爆破振动强度和频率进行综合分析和预判。对于含有干扰和噪声的实测信号,应用小波分析理论的阈值去噪方法对其进行了小波分解与重构,重构后爆破振动信号的干扰成分明显消弱,从而获得了更加真实的爆破振动信号。运用小波分析方法,对消噪后的实测信号进行小波多层分解,获得各频带PPV及爆破振动分量的小波频带能量,通过分析比较,得出小波频带能量可以反映爆破振动“三要素”,即振动强度、频率、持续时间。通过与傅里叶分析法比较,可以看出小波分析法在分析爆破振动信号方面的优势,可以更系统、全面地对其进行分析。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 本文研究的内容和方法
• 2 文件综述
• 2.1 爆破地震效应
• 2.1.1 爆破地震效应
• 2.1.2 爆破地震效应的发展过程
• 2.2 爆破地震效应的研究现状
• 2.2.1 爆破地震波的衰减规律
• 2.2.2 爆破地震效应的预测预报研究
• 2.3 爆破振动信号分析技术
• 2.3.1 傅立叶变换
• 2.3.2 短时傅立叶变换
• 2.3.3 小波与小波包变换
• 2.4 爆破振动信号消躁
• 2.5 爆破振动小波频带能量分析
• 3 爆破振动强度物理量的变化特征及其之间关系的研究
• 3.1 概述
• 3.2 爆破振动现场监测
• 3.2.1 测试系统
• 3.2.2 测试原理
• 3.2.3 测试地质条件
• 3.2.4 测试方案
• 3.2.5 测试结果
• 3.3 爆破振动测试结果分析
• 3.4 爆破振动强度物理量波形的特征分析
• 3.4.1 爆破振动强度物理量波形的变化特征
• 3.4.2 爆破振动强度物理量波形的频率变化特征
• 3.5 爆破振动强度物理量峰值之间关系的回归分析
• 3.6 爆破振动速度峰值衰减规律的预测
• 3.6.1 质点振动速度峰值的回归分析
• 3.6.2 质点振动速度峰值的预测
• 3.7 利用加速度波形图识别微差爆破分段情况
• 3.8 考虑高程因素对萨道夫斯基公式的修正
• 3.9 高程对爆破振动频率的影响
• 3.9.1 考虑高程建立爆破振动频率相似准数方程
• 3.9.2 高程对爆破振动主振频率影响的回归分析
• 3.10 本章小结
• 4 爆破振动信号的时频分析
• 4.1 概述
• 4.2 傅里叶分析基本理论
• 4.2.1 信号的频谱分析
• 4.2.2 信号的FFT 算法
• 4.3 实测爆破振动信号的傅立叶分析
• 4.4 小波分析基本理论
• 4.4.1 小波变换
• 4.4.2 连续的小波变换
• 4.4.3 离散的小波变换
• 4.5 基于小波变换的爆破振动信号消噪方法研究
• 4.5.1 消躁基本概念
• 4.5.2 应用小波分析进行信号消噪处理
• 4.5.3 信号的小波消噪分析实例
• 4.6 基于小波变换的爆破振动信号频带能量分析
• 4.6.1 小波变换频带能量分析的基本概念
• 4.6.2 爆破振动信号小波时频特征分析
• 4.7 傅立叶分析与小波分析比较
• 4.8 本章小结
• 5 本文结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集