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地铁隧道爆破电子雷管降振延时时间的分析与确定
| 论文题名： | 地铁隧道爆破电子雷管降振延时时间的分析与确定 |
| 关键词： | 电子雷管;延时时间;数值模拟;爆破振动;爆破施工;地铁隧道 |
| 摘要： | 随着我国城市轨道交通事业的蓬勃发展，下穿城市敏感区的隧道工程越来越多，爆破仍然是硬岩隧道最有效、最经济的开挖方式，然而爆破引起的强烈地震动对周边建筑和设施造成严重的威胁。关于如何预测和控制爆破振动，实现爆破全过程的主动控制，减小爆破作业对环境的影响，已成为城镇隧道爆破施工亟待解决的重大难题。实践表明，应用电子雷管爆破可以有效降低爆破振动，且延期时间选择得当，还可以实现干扰降振效果，进一步提升降振空间。本文基于大量工程试验和振动监测数据，详细分析了爆破延时效应对振动的影响，并结合理论分析和数值模拟研究，确定电子雷管最佳延时的方法。 由经典波动学的理论可知，电子雷管实现干扰降振的机理源于弹性波的叠加原理和干涉现象，电子雷管延时时间与主振周期密切相关，有效延时区间为[T/3,2T/3]。北京地铁16号线隧道爆破试验中确定单孔波形的主振周期为14ms，降振延时范围为5~9ms。进行了孔间延时分别为5~9ms的群孔爆破试验，结果表明7ms的延时降振效果最优，叠加后的波形分布比较均匀，振动表现为高频低幅状态，为最佳的延时时间。 利用LS-DYNA模拟了两个炮孔不同延时起爆过程，随着延时时间的增加，振速峰值先是明显较小，而后起伏变化，最后趋于稳定值。基于单孔振动波形预测不同延时的多孔振动波形，分析发现，振动最大值随延时的变化规律与数值模拟的结果一致，延时为7ms时，振动降为最低，且与实测的振动波形相似度很高。 基于 HHT法的爆破振动瞬时能量图和爆破振动曲线具有很好的一致性，可以快速地识别爆破振动峰值出现的位置，做出调整延时的应对措施。对不同延时的爆破振动信号进行时频分析，得到延时时间为7ms时，主频大于50HZ，50HZ以上的频带能量占比接近50％，利于对周边建筑物的保护。 本文研究在前人总结的干扰降振机理上，立足于科学的工程试验，运用数值模拟方法和 HHT信号处理方法，分别研究了电子雷管的延时时间对爆破振动波形振幅和频率的影响规律，从而确定电子雷管实现干扰降振最佳的延时时间，为爆破振动主动控制技术的提高做出一点贡献。 |
| 作者： | 康永全 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 孟海利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国铁道科学研究院 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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