爆破震动信号的能量分析方法及其应用研究

论文摘要

随着爆破技术在国民经济各个领域的广泛应用,爆破施工引起的环境震动危害日益突出。尽管国内外研究者对爆破震动进行了大量富有成效的研究,但是由于爆破地震波的随机性、模糊性和不确定性,爆破震动分析研究及爆破震动效应的控制仍然是一个艰巨而复杂的研究课题。基于此,结合某引水工程大量的普通毫秒雷管和数码电子雷管爆破监测资料,应用小波、小波包分析和Hilbert-Huang（HHT）分析方法,对爆破震动信号的能量频带分布、微差延期识别、爆破震动危害控制等方面,开展了较为深入而系统的研究。本文主要研究成果如下:（1）采用小波及小波包分析方法,首次得到了数码电子雷管爆破震动信号的频带能量分布特征,其主震频带范围更宽,频率更高,能量在频带上的分布更为发散,具有更多的分震频带。（2）由于雷管实际起爆时间与设计起爆时间往往有所偏差,爆破中影响微差爆破效果,微差延期时间识别可评价雷管延期误差及起爆网络的可靠性,对降低爆破震动效应、改善爆破效果有重要的现实意义。首次采用基于HHT的瞬时能量分析法识别微差延期时间,实例分析表明该方法比基于小波变换的时-能密度分析法具有更高的分辨率,能更好地突出被分析信号突变的性质。（3）数码电子雷管精度高、可靠性好,通过合理设定微差时间能够取得比普通毫秒雷管更好的干扰减震效果,其震动信号具有震速小、频率高、瞬时能量和TIE小的特点,对建（构）筑物的安全有利。（4）提出总输入能量的概念,建立基于TIE（Total Input Energy）的爆破震动安全评价指标。采用该指标对实测信号进行分析,与实际调查情况对比,评价减震效果和TIE指标的适用性,当TIE≥1时,爆破震动对一般砖房结构造成危害。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 控制爆破技术的发展概况
• 1.3 爆破震动信号分析技术研究现状
• 1.4 爆破震动安全评价方法研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 2 爆破震动信号能量分析理论及方法
• 2.1 小波分析方法
• 2.2 小波包分析方法
• 2.3 HHT分析方法
• 2.4 本章小结
• 3 爆破震动信号在不同频带的能量分布特征
• 3.1 工程概况及爆破震动监测
• 3.2 基于小波变换的不同频带能量分布
• 3.3 基于小波包变换的不同频带能量分布
• 3.4 基于HHT变换的不同频带能量分布
• 3.5 本章小结
• 4 基于能量分析的爆破微差时间识别研究
• 4.1 典型爆破震动波形
• 4.2 基于小波变换的时-能密度分析法识别爆破延期时间
• 4.3 基于HHT的瞬时能量分析法识别爆破延期时间
• 4.4 两种识别方法比较
• 4.5 本章小结
• 5 基于总输入能量的爆破安全评价指标研究
• 5.1 已有爆破震动安全判据的局限性
• 5.2 能量判别原理
• 5.3 爆破震动安全评价指标计算与评价
• 5.4 爆破震动信号总输入能量分析
• 5.5 数码电子雷管爆破减震效果及机理分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及在学期间所取得的科研成果