基于加速度功率谱密度法的爆破振动研究

摘要

爆破振动不仅会干扰人们的日常工作和生活，也会使得那些对振动反馈较为敏感的精密设备和一些特殊建（构）筑物产生影响。精密设备对使用环境的振动要求比较苛刻，若仅仅采用最大速度或最大加速度等作为控制指标，可能很难达到精度要求，因此提出采用加速度功率谱密度法进行控制爆破。本文以大连Intel集团场平爆破施工为背景，以美方提出苛刻的加速度功率谱密度控制标准为基础，设计了针对存在精密设备下的爆破振动施工方案，并进行了相应分析及研究。
　　当前国内外还未引入加速度功率谱密度控制问题，所以在无现成的经验可以参考的情况下，从技术角度分析爆破控制，本身就是“能”与“否”的大问题。其次如果采用爆破法，能否在考虑工程成本的前提下进一步优化爆破方法，比如采用深孔爆破使用等，再进行现场实验，确定爆破法对于本工程可行性，及可行情况下的爆破方案的优化。
　　在方案设计时，选择本地区的工程爆破案例进行分析，计算不同速度、频率下的爆破振动加速度功率谱密度，与美方提出的控制红线相对照，得出爆破振动的控制指标，进而设计出爆破施工方案:孔内使用Ms-6、Ms-7、Ms-8段非电导爆管雷管，孔外选取Ms-4及Ms-5段雷管，并坚持降幅增频的爆破原则;选择深浅孔相结合的方法进行振动控制，并在实验时，初步选定0.05cm/s的爆破振动速度作为临时控制标准。
　　对于速度、加速度和位移衰减规律的分析采用萨达夫斯基公式的形式进行曲线拟合，从拟合曲线分析中可以发现三者都能拟合成萨道夫斯基公式的衰减曲线，其中加速度数据拟合的曲线比另外两者符合程度更高，深孔爆破比浅孔爆破拟合效果好。对于频率衰减规律的分析采用张立国推导的主频衰减公式和卢文波提出的平均频率的衰减设想对数据进行了分析，结果表明频率的衰减变化极为复杂，很多外在因素会对其造成影响，甚至可能造成突增现象，所以采用频率衰减控制爆破在操作方面较为困难。
　　采用加速度功率谱密度法控制爆破振动不仅综合考虑了加速度和频率等爆破参数，而且对Intel公司提出的控制标准进行有针对性的控制。对于深、浅孔爆破加速度功率谱密度图谱的分析，可以发现不论深浅孔爆破，当厂房边缘处采用0.02cm/s的速度作为振动控制标准，采用当前起爆网络及形式的工程设计方案进行爆破施工是可行的。针对该速度标准对爆破深浅孔区域进行了划分，设计出既能保护精密设备安全，又能节约工程成本的爆破施工方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 爆破振动安全标准

1．3 研究目的和意义

1．4 加速度功率谱密度概念

1．5 国内外研究现状

1．6 本文主要研究内容

2 工程概况及方案设计

2．1 光刻机

2．1．1 光刻机隔振系统

2．1．2 Intel公司光刻机设备

2．2 基于功率谱的爆破地震能量分析方法

2．3 实验原则

2．4 大连区域案例分析

2．4．1 简谐振动信号处理

2．4．2 高频振动信号处理

2．4．3 低频振动信号处理

2．4．4 场平爆破工程

2．4．5 隧道爆破项目

2．5 实验方案设计

2．5．1 预判安全单段药量

2．5．2 技术方案

2．6 本章小结

3 爆破振动测试及结果

3．1 爆破振动监测

3．1．1 监测内容及设备

3．1．2 振动测试布点及测试结果

3．2 爆破振动衰减规律反演

3．2．1 速度衰减规律

3．2．2 加速度衰减规律

3．2．3 位移衰减规律

3．3 本章小结

4 爆破振动频率衰减规律的探讨

4．1 振动主频的衰减变化

4．2 主频突变因素分析

4．2．1 主频衰减公式的试用性

4．2．2 白登磷矿爆破数据分析

4．2．3 平均频率衰减公式的验证

4．3 本章小结

5 爆破振动加速度功率谱密度分析

5．1 深孔爆破加速度功率谱密度分析

5．2 浅孔爆破加速度功率谱密度分析

5．3 爆破类型区域划分

5．4 本章小结

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢