[发明专利]一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法

说明书

本发明公开了一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，包括：采集爆破荷载作用下岩土介质振动的实测数据；计算各测点的比例药量，并对采集的各测点波形进行波形滤波；对实测时域波形进行快速傅里叶变换，得到波形频域幅值谱和相位谱；提取波形频域幅值谱和相位谱在各时刻下的频域幅值和相位值；对每个频率成分在各个测点位置波形对应的频域幅值和相位值进行三次样条插值，得到拟合曲线；将预测点的比例药量代入拟合曲线中，得出各频率下的频域幅值和相位值，线性插值得到预测频域幅值谱和相位谱；得到时域振动预测波形。采用本发明能够预测一定范围内任意位置的完整爆破振动时间历程，并且预测所需准备的资料易采集，便于工程实际应用。

技术领域

本发明属于爆破振动频谱预测领域，尤其涉及一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法。

背景技术

在岩土爆破过程中，只有20％—30％的能量作用于岩体破坏上，其余的能量以振动、灰尘、飞石、冲击波、噪声等形式消散，其中，爆破振动被认为是爆破施工中最为主要的负面效应。爆破振动是国内外工程爆破领域学者的研究重点之一，过大的爆破振动会引起建筑物变形、山体滑坡、洞室坍塌等灾害事故。爆前评估和预测爆破振动强度，控制爆破振动处于安全范围内是保证工程爆破成功实施的重要前提。

爆破地震波在介质中的传播是一个复杂的力学过程，药量、爆心距、地质地形条件、岩土体介质动力学特性等因素都会影响爆破振动效应，现有的预测方法已逐渐难以满足日益提高的爆破振动安全要求。如经验公式法，虽然便于工程技术人员掌握，能够快速预测目标点的质点峰值速度，但是由于所得预测结果多数过于保守，经济性较差，并且无法预测介质质点的爆破振动全历程；动力分析法虽然理论性强，但是缺乏一定的经济性和简便性，难于在工程应用中大量推广。

现今质点峰值速度和主频已经成为实际工程中最为主要的爆破地震的安全评定依据，我国GB6722-2014安全评定标准中根据建筑物的结构形式和构筑质量划分了不同的安全质点峰值速度和频率范围，综合体现了爆破场地和建筑物基底场地的特性以及建筑物类型和其重要程度。因此在评估爆破振动效应时，常常同时研究质点峰值速度和频率这两个因素，为建筑物的安全防护提供理论依据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，对一定范围内任意位置的完整爆破振动时间历程进行预测，并且预测所需准备的资料易采集，能够快速获得预测结果，便于应用于工程实际。

一种基于样条插值的爆破振动响应预测方法，具体步骤如下：

(1)采集爆破荷载作用下岩土介质振动的实测数据；

(2)计算各测点的比例药量，并对步骤(1)中采集的各测点波形进行波形滤波；

(3)对实测时域波形进行快速傅里叶变换，得到波形频域幅值谱和相位谱；

(4)提取步骤(3)中得到的波形频域幅值谱和相位谱在各时刻下的频域幅值和相位值，并根据比例药量大小排列组合；

(5)对每个频率成分在各个测点位置波形对应的频域幅值和相位值进行三次样条插值，得到拟合曲线；

(6)将预测点的比例药量代入步骤(5)的拟合曲线中，得出各频率下的频域幅值和相位值，按照频率大小进行排列组合，线性插值得到预测频域幅值谱和相位谱；

(7)对步骤(6)得到的预测频域幅值谱和相位谱进行快速傅里叶逆变换，得到时域振动预测波形。

优选地，所述比例药量的计算公式如下：ρ＝Q^1/3/R，其中Q为爆破总药量，R为爆心距，即爆炸源到测点的距离。