[发明专利]一种基于爆炸震源模型的爆破振动预测方法

说明书

本发明公开了一种基于爆炸震源模型的爆破振动预测方法，基于球装药爆炸震源模型获得球坐标下距离不同爆心不同位置处的振动波形，柱装药等效为多个球药包的叠加，根据振动波叠加原理将多个等效球药包在空间质点产生的振动波叠加，以期获得柱装药条件下空间质点的振动波形，考虑到自由面的存在，根据波反射定律可将反射波看作由虚拟爆源产生的入射波，将真实爆源的入射波与该真实爆源对应的虚拟爆源产生的入射波根据振动波叠加原理，能够得到目标质点的完整振动波形，并且基于该波形能够获得峰值振动速度、频率和频宽等波形参数。

技术领域

本发明属于爆破领域，具体涉及一种基于爆炸震源模型的爆破振动预测方法。

背景技术

炸药爆炸时，人类利用其化学能转变成机械功完成一些人工或机械不能或难以完成的工作，工程爆破是利用炸药做功能力的典型案例。但是在岩石中炸药爆炸做功的同时还会产生爆破振动、空气冲击波、噪音、个别飞石和毒气等有害效应，这些有害效应目前难以避免。爆破有害效应中爆破振动影响范围较广且危害较大，爆破振动会给矿山周围边坡造成滑坡危险，在井巷工程中会造成冒顶，对周围建筑物造成破裂和塌落危害，在城市拆除爆破中危害周边居民楼、城市管网的安全。如果预防和控制不当可能造成巨大的财产损失和人员伤亡，不仅导致工程爆破失败，还会产生不可预计的法律责任。因此，对爆破振动进行有效地预测，并将爆破振动预测数据作为结果导向对爆破设计参数进行优化，达到控制爆破振动在安全范围、降低爆破振动带来的负面影响、提高爆破工程经济效益的目的。

工程实践中，广泛采用萨道夫斯基公式对爆破振动进行预测，萨道夫斯基公式可以获得爆区不同质点的峰值振动速度，其基本形式为指数衰减，相关系数和衰减指数与爆破条件、地质地形条件有关，同时是同一时刻起爆炸药量和距离的函数。萨道夫斯基公式依据实践经验总结获得，属于经验性模型，但形式简单、参数单一，无法考虑装药结构、自由面等影响因素存在的复杂工程项目。实际工程应用中，要想获得可信的相关系数和衰减指数需进行多次现场爆破和振动测试，采用回归分析的方法得到，且存在较大误差，灵活应用性较差。随着近年人工智能技术的发展，使用神经网络和机器学习方法进行振动预测层出不穷，人工智能方法基于统计学理论，不涉及爆破物理力学过程，模型在“黑箱”里，且仅适用于已具有爆破数据丰富的矿山，对新开矿山或爆破数据较少的矿山预测误差较大。限制于计算资源，现有的有限元软件计算效率低，应用到含大量爆破作业的工程实践困难重重。因此需要一种计算效率高、精度良好、物理力学过程透明、精细化质点振动过程的一种爆破振动预测方法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于爆炸震源模型的爆破振动预测方法解决了现有技术存在的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于爆炸震源模型的爆破振动预测方法，包括：

获取岩性参数以及炸药参数，所述岩性参数以及炸药参数为预先存储的数据或者通过人机交互输入的数据；

根据所述岩性参数以及炸药参数，构建爆炸震源模型，所述爆炸震源模型用于表征距离爆源任意目标点出的振动速度-时间的波形；

获取爆破设计参数，并根据爆破涉及参数构建笛卡尔坐标系，得到在笛卡尔坐标系中的柱装药、自由面以及柱装药对应的几何条件；

根据柱装药以及柱装药对应的几何条件，将柱装药等效为若干球装药，获取球装药对应的几何条件；

在笛卡尔坐标系中确定目标点，并根据爆破设计参数、球装药对应的几何条件以及爆炸震源模型确定球装药对目标点产生的振动数据；

将自由面等效为虚拟爆源，并根据球装药对应的几何条件以及爆炸震源模型，获取虚拟爆源对目标点产生的振动数据；

根据球装药对目标点产生的振动数据以及虚拟爆源对目标点产生的振动数据，获取目标点的振动数据。

进一步地，所述岩性参数包括介质的密度、泊松比以及纵波波速。