一種基于能量原理的深部巖體爆破開挖誘發(fā)振動預(yù)報方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種振動預(yù)報方法，具體的說是一種基于能量原理的深部巖體爆破開 挖誘發(fā)振動預(yù)報方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求量越來越大，深部巖體開挖工程也越來 越多，如西南地區(qū)水電站地下洞室群的開挖、數(shù)千米深的礦山開采、核廢料地下儲存庫的建 設(shè)等。在大埋深、高地應(yīng)力條件下，巖體中儲存有較高的彈性應(yīng)變能。爆破開挖過程中，伴 隨著炮孔中炸藥的引爆，巨大的能量W高溫、高壓氣體和沖擊波的形式釋放，并造成炮孔周 圍的巖體破碎，在新形成的開挖輪廓面上，被開挖巖體對保留巖體的初始應(yīng)力約束被瞬間 移除。隨著開挖面上地應(yīng)力的瞬態(tài)卸荷，儲存在巖體中的彈性應(yīng)變能迅速釋放。在該一過 程中，炸藥引爆和巖體釋放應(yīng)變能共同構(gòu)成了爆破開挖誘發(fā)振動的能量源。
[0003] 目前常用的爆破振動預(yù)測公式：
[0004]
【主權(quán)項】
1. 一種基于能量原理的深部巖體爆破開挖誘發(fā)振動預(yù)報方法，其特征在于包括如下步 驟： ⑴通過量綱分析建立基于炸藥爆炸能量及被開挖巖體釋放應(yīng)變能的振動預(yù)測公式：
式中：P為巖體密度，單位：kg/m3;r為質(zhì)點到爆源中心的距 離，單位：m ;Q為單響藥量，單位：kg ;W為炸藥爆熱，單位：J/kg ; ξ為已知系數(shù)，是以振動形 式釋放能量占炸藥爆炸能量百分比；S為被開挖巖體應(yīng)變能，單位：J ;V為被開挖巖體體積； Κ2、β均為未知系數(shù)； ⑵鉆孔并裝藥，在洞壁布置爆破振動監(jiān)測儀，記錄爆破過程的振動波形，獲的振動速度 的峰值V，同時測量每個監(jiān)測點與爆源的距離r ; ⑶根據(jù)爆破設(shè)計、參數(shù)，獲得每段雷管起爆所對應(yīng)的開挖巖體體積V、炸藥能量QW及 系數(shù)ξ，根據(jù)爆破開挖場地環(huán)境，獲得每段雷管起爆所對應(yīng)的被開挖巖體應(yīng)變能S、巖體密 度； ⑷結(jié)合收集到的數(shù)據(jù)：爆心距r、炸藥能量QW、被開挖巖體體積V、被開挖巖體應(yīng)變能S、 振動速度的峰值v，采用多元回歸分析方法計算出預(yù)測公式中的未知系數(shù)Κ2、β，實現(xiàn)深部 巖體爆破開挖誘發(fā)振動的預(yù)報。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于能量原理的深部巖體爆破開挖誘發(fā)振動預(yù)報方法，其特征 在于所述步驟⑷進一步包括以下子步驟： (4-1)根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)：爆心距r、炸藥能量QW、被開挖巖體體積V、被開挖巖體應(yīng)變 能S、振動速度的峰值V，計算H
(4-2)對
值進行多元回歸分析，獲得
的線性方程；所述的多元回歸分析是采用最小二乘法進 行非線性擬合； (4-3)根據(jù)線性方程中的斜率和截距，采用以自然常數(shù)e為底的指數(shù)函數(shù)，計算出K2、 β值，實現(xiàn)深部巖體爆破開挖誘發(fā)振動的預(yù)報。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于能量原理的深部巖體爆破開挖誘發(fā)振動預(yù)報方法，包括如下步驟：⑴采用量綱分析方法，建立了基于能量平衡原理的峰值振動速度預(yù)測公式；⑵針對深埋地下隧洞爆破開挖，在洞壁布置振動監(jiān)測儀，記錄爆破過程的巖體振動波形，獲取圍巖振動響應(yīng)；⑶根據(jù)深埋地下隧洞爆破參數(shù)和場地環(huán)境，計算出每段炮孔所裝炸藥爆炸能量及被開挖巖體的應(yīng)變能，再結(jié)合實測的爆破振動峰值速度，采用多元回歸分析方法計算出預(yù)測公式中的未知系數(shù)，實現(xiàn)深部巖體爆破開挖誘發(fā)振動的預(yù)報。本發(fā)明方法大幅度提高了深部巖體爆破開挖誘發(fā)振動的預(yù)報精度，可廣泛應(yīng)用于交通、水電、礦山等深埋地下工程爆破開挖誘發(fā)振動的預(yù)報。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104537195
【申請?zhí)枴緾N201410405716
【發(fā)明人】范勇, 盧文波, 嚴(yán)鵬, 陳明, 冷振東
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年8月18日