一种考虑高程效应的爆破振动预测方法与流程

本发明涉及爆破，特别是一种考虑高程效应的爆破振动预测方法。

背景技术：

1、工程爆破作为一种低成本、高效率的施工手段，被广泛应用于路基开挖与边坡控制、水利水电工程、公路铁路桥梁及隧道建设、城镇中民房及大型建(构)筑物的拆除、土石方控制爆破、矿山开采、水下清淤及引航道的治理、乃至爆破勘探、地震预测等多个领域。然而，在人们利用工程爆破技术取得较大经济效益的同时，不得不去面对随之而来的负面影响。其中爆破振动作为爆破有害效应之首是对周围建(构)筑物影响最大的爆破有害效应，会在一定程度上导致爆区周围房屋晃动，甚至开裂、坍塌、边坡失稳、通讯设备损坏和人畜受惊等问题，极容易引起民事纠纷，影响施工进度的同时还会造成不必要的经济损失。尤其是在我国基础设施不断区域完善的背景下，施工环境相对复杂是工程界所面临的难题，随之而来的是对于施工要求的不断增高，爆破振动有害效应的控制问题早已成为学术界及工程界的重点研究问题。

2、目前，我国爆破振动研究领域所采用的最为广泛的爆破振动预测公式是由萨道夫斯基提出的萨道夫斯基公式，该公式采用大量的工程实践经验，考虑不同的爆破作业环境，总结出了爆破振动速度与同段起爆最大药量、爆破中心距测点的距离和爆区岩体的场地系数等因素的关系。由于不同地区内爆破振动预测公式中场地系数、地形地貌系数等有所差异，萨道夫斯基公式很多情况下，预测精度并不高。近年来不少研究表明，传统的萨道夫斯基公式在某些特殊地形地貌条件下，预测精度较低，无法满足工程实践的需求。然而由于爆破振动的复杂性、模糊性、不确定性，以及各工程背景的差异性，多数改进的预测公式都是根据现场多组测振数据拟合得出，不能应用于某些特殊环境下爆破振动的预测，目前并不能找到一个被学术界普遍认可的预测公式来代替萨氏公式。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术存在的目前工程中主要依靠萨道夫斯基公式来进行爆破振动峰值速度，但预测精度低的问题，提供一种考虑高程效应的爆破振动预测方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种考虑高程效应的爆破振动预测方法，基于物理学中量纲分析方法和萨道夫斯基公式，得出式一：

4、其中，v是爆破振动质点振速，k1为爆区场地系数，k2为地形地貌的影响系数，β1为衰减系数，β2为高程影响系数，q为爆破时的最大单段药量，r为爆心距，h为爆心与测振点之间高差；

5、通过式一进行爆破振动质点振速的预测。

6、采用本发明所述的一种考虑高程效应的爆破振动预测方法，采用物理学中量纲分析方法，从理论上推导出考虑地形地貌、高程变化影响条件下的改进公式，可以显著提高受高程差异影响的爆破振动峰值速度预测精度。

7、作为本发明优选地技术方案，确定基本量纲，包括表示质量的m、表示时间的t、表示距离的l；

8、地表岩体质点的振动速度为式二：v＝f(q，r，h，d，ee，γ，t，c，ρ，σt，σe，e)；

9、其中，d为炸药爆轰速度，ee为炸药比能，γ为爆炸产物的膨胀系数，t为爆轰时间，c为爆炸所产生地震波的传播速度，ρ为岩体密度，σt为岩体抗拉强度，σe为岩体抗压强度，e为岩体弹性模量；

10、

11、将物理量与基本量纲对应起来。

12、作为本发明进一步优选地技术方案，经布金汉定理，用π代表无量纲物理量则得出：

13、

14、

15、带入式二则得出爆破振动质点振速与上述无量纲量存在函数关系式三：

16、

17、作为本发明进一步优选地技术方案，不同无量纲数π的乘积和乘方仍为无量纲数，若所使用的炸药规格种类相同，故炸药爆轰速度d、炸药比能ee、爆炸产物的膨胀系数γ、爆轰时间t的炸药性能参数为定值常数，对于某一研究对象，岩体密度ρ、岩体抗拉强度σt、岩体抗压强度σe、岩体弹性模量e的岩石性能指标为定值常数；

18、考虑最大单段装药量q、爆心距r、爆心与测振点之间高差h及地场系数之间的关系，取π＝π1(π3)1/3，则v与存在函数关系；

19、考虑h/r与爆破振动的衰减关系，将式三表示为式四：

20、

21、作为本发明进一步优选地技术方案，萨道夫斯基公式为带入式四得到式五：

22、

23、将式五两侧取以e为底的指数，并令k＝k1，eα’＝k2，β＝β1，β’＝β2，得到式一。

24、作为本发明优选地技术方案，通过至少一次现场实验，采集实验数据，包括最大单段药量、爆心距、爆心与测振点之间高差、爆破振动峰值速度，根据非线性回归分析得出预测模型。

25、第二方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：

26、存储器，其上存储有计算机程序；

27、处理器，用于执行所述存储器中的所述程序，以实现如以上任一项所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法。

28、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如以上任一项所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法。

29、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

30、本发明所述的一种考虑高程效应的爆破振动预测方法，采用物理学中量纲分析方法，从理论上推导出考虑地形地貌、高程变化影响条件下的改进公式，可以显著提高受高程差异影响的爆破振动峰值速度预测精度。

技术特征：

1.一种考虑高程效应的爆破振动预测方法，其特征在于，基于物理学中量纲分析方法和萨道夫斯基公式，得出式一：

2.根据权利要求1所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法，其特征在于，确定基本量纲，包括表示质量的m、表示时间的t、表示距离的l；

3.根据权利要求2所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法，其特征在于，经布金汉定理，用π代表无量纲物理量则得出：

4.根据权利要求3所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法，其特征在于，不同无量纲数π的乘积和乘方仍为无量纲数，若所使用的炸药规格种类相同，故炸药爆轰速度d、炸药比能ee、爆炸产物的膨胀系数γ、爆轰时间t的炸药性能参数为定值常数，对于某一研究对象，岩体密度ρ、岩体抗拉强度σt、岩体抗压强度σe、岩体弹性模量e的岩石性能指标为定值常数；

5.根据权利要求4所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法，其特征在于，萨道夫斯基公式为带入式四得到式五：

6.根据权利要求1-5任一项所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法，其特征在于，通过至少一次现场实验，采集实验数据，包括最大单段药量、爆心距、爆心与测振点之间高差、爆破振动峰值速度，根据非线性回归分析得出预测模型。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的考虑高程效应的爆破振动预测方法。

技术总结本发明涉及爆破技术领域，是一种考虑高程效应的爆破振动预测方法，基于物理学中量纲分析方法和萨道夫斯基公式，得出式一：其中，V是爆破振动质点振速，K<subgt;1</subgt;为爆区场地系数，K<subgt;2</subgt;为地形地貌的影响系数，β<subgt;1</subgt;为衰减系数，β<subgt;2</subgt;为高程影响系数，Q为爆破时的最大单段药量，R为爆心距，H为爆心与测振点之间高差；通过式一进行爆破振动质点振速的预测。采用本发明所述的一种考虑高程效应的爆破振动预测方法，采用物理学中量纲分析方法，从理论上推导出考虑地形地貌、高程变化影响条件下的改进公式，可以显著提高受高程差异影响的爆破振动峰值速度预测精度。技术研发人员：覃献军,黄朝喜,李修贤,熊小军,唐睿哲,粟琼林受保护的技术使用者：广西工程技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14