爆破地震速度激励下反应谱特性与震动损伤研究

摘要

本文提出的采用速度时程曲线计算反应谱的方法，对反应谱理论在爆破工程中的应用具有重要的现实意义和推进作用。 爆破震动对保护构造物的破坏效应一直是工程爆破界所研究的一项重要课题。由于爆破是个极其复杂的过程，影响该过程的主要为震速、频率、持时三要素。采用单一参数法如爆破震动速度、爆破震动频率、爆破震动持续时间对爆破震动破坏效应进行评价是不全面不合理的。现在国内外大部分采用爆破震动速度—频率作为震动破坏效应的判据，由于反应谱曲线表现—厂不同动力特性的结构体对爆破震动时程信号的动力最人反应与结构体白振周期T的关系，而具对周期T的积分综合体现了结构体响应强度和频率特征，通过本文分析研究得出采用反应谱曲线积分来研究爆破震动破坏效应较合理。 为使爆破震动速度、爆破震动频率、爆破持续时间三参数综合起来研究爆破震动破坏效应，本文通过岩体损伤范围和反应谱曲线对周期了的积分值(RSI)的关系以及反应谱曲线对周期T的积分值和震动持续时间乘积(RSI*S)与岩体损伤深度的关系进行研究，得出采用相对位移反应谱积分值和持时乘积(RSI*S)方法研究爆破对岩体损伤范围较为合理。并提出公式进行估算爆破对岩体的损伤深度。这对于工程开挖爆破的安全监测及安全判据方法的科学性合理性具有重要的实践指导意义和工程实用价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1问题的提出和研究意义

1.2课题的研究进展和现状

1.2.1爆破震动效应理论的发展

1.2.2爆破震动特性

1.3国内外爆破震动研究概况

1.3.1国外爆破震动破坏标准研究

1.3.2国内爆破震动破坏标准研究

1.4本文研究的主要内容

1.5本文采用的主要技术路线

1.6本文技术难点突破

第二章爆破地震效应及其影响因素的研究

2.1爆破地震波的产生

2.2爆破地震波的类型

2.2.1体波

2.2.2面波

2.3爆破地震波传播特性

2.3.1爆破地震波的能量特性

2.3.2爆破地震波的随机特性

2.3.3爆破地震波的频谱特征

2.3.4爆破地震波的波动特性

2.3.5爆破地震波的波速特征

2.3.6爆破地震波的危害机制

2.4爆破地震的影响因素分析

2.4.1炸药类型的影响

2.4.2爆破段数的影响

2.4.3炮孔直径的影响

2.4.4起爆方法对爆破振动的影响

2.4.5初始抵抗线的影响

2.4.6阻尼的影响

2.5本章小结

第三章爆破地震波现场监测分析系统

3.1工程概况

3.1.1拉西瓦水电站概况

3.1.2爆破监测部位工程地质概况

3.2爆破振动监测系统

3.2.1爆破监测系统工作流程

3.2.2 IDTS 3850爆破振动仪功能

3.2.3 IDTS 3850振动仪的工作原理

3.2.4设置仪器参数

3.3爆破地震效应测试

3.4爆破监测测点布置

3.5本章小结

第四章反应谱理论分析

4.1反应谱概述

4.2反应谱理论

4.2.1动力方程的建立

4.2.2动力方程的求解及反应谱的建立

4.2.3反应谱的物理意义

4.2.4动力放大系数谱

4.3反应谱的数值计算方法

4.3.1直接积分法

4.3.2线性卷积(linear convolution)—褶积分法

4.3.3离散傅立叶变换(DFT)和快速傅立叶变换(FFT)法

4.4反应谱的特性

4.5反应谱的优点

4.6反应谱的局限性

4.7本章小结

第五章震动速度时程的反应谱分析

5.1震动速度激励下的动力响应公式推导

5.2震动速度激励下的动力响应的线性卷积变换

5.3计算机编程方法

5..3.1卷积分方法计算反应谱程序流程

5.3.2快速傅立叶变换计算反应谱程序流程

5.4爆破地震动反应谱计算

5.5爆破地震动反应谱规律

5.6本章小结

第六章爆破震动对岩石损伤范围的研究

6.1爆破震动破坏效应研究过程

6.2反应谱曲线与爆破地震速度和频率的关系

6.3反应谱积分值方法

6.4岩体损伤范围的判据

6.5最大监测振速与岩体损伤范围的关系

6.6反应谱积分值与岩体损伤范围的关系

6.6.1相对速度反应谱积分值与岩体损伤范围的关系

6.6.2相对位移反应谱积分值与岩体损伤范围的关系

6.7反应谱积分值和持时乘积与岩体损伤范围的关系

6.7.1相对速度反应谱积分值和持时乘积与岩体损伤范围的关系

6.7.2相对位移反应谱积分值和持时乘积与岩体松弛深度的关系

6.8本章结论

第七章总结与展望

7.1主要研究成果总结

7.2工作展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表的论文