基于小波变换时-能密度分析的爆破开挖过程中地应力动态卸载振动到达时刻识别

摘要

初步研究结果表明，高地应力条件下隧洞爆破开挖过程中围岩振动是由爆炸荷载所诱发的振动和开挖轮廓面上的地应力动态卸载所诱发的振动叠加而成，但在实测的时域振动波形中，这2种荷载所分别诱发的振动并没有明确的分界点，这给地应力动态卸载研究带来很大不便，而确定此分界点是分离动态卸载振动的关键一步。将爆炸荷载和地应力动态卸载均看作振动激励源，那么它们都将使振动信号的能量产生突变，而小波变换的时一能密度法具有突出被分析信号能量突变的特点。利用这一原理，通过对比分析瀑布沟水电站地下厂房爆破过程中实测单段围岩振动波形的能量随时间的分布情况，有效识别地应力动态卸载振动到达的时刻。分析结果表明，地应力动态卸载所诱发的围岩振动滞后爆炸荷载所诱发的围岩振动数十毫秒，滞后时间的长短主要受爆破台阶高度或者炮孔深度和炮孔间距的控制，台阶高度或者炮孔深度越大，滞后时间越长。该工作为从实测波形中分离出动卸载振动打下了基础。