核电场地建设开挖中爆破振动效应及其对岩体动态损伤影响研究

发布时间：2017-05-13 03:09

  本文关键词：核电场地建设开挖中爆破振动效应及其对岩体动态损伤影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：论文对广东台山核电厂一期工程取水明渠陆上爆破挖岩工程和广西防城港核电站二期基础爆破开挖工程在现场实施了爆破振动监测,运用经典的萨道夫斯基经验公式,回归分析了质点振动速度随爆破单段最大段药量及爆心距的变化关系,并针对取水闸门地面和陆地基岩质点振动速度在水平径向、水平切向和垂直方向的传播衰减规律,提出了为保证建筑物安全而控制不同爆心距下的单段最大段药量。根据实际开挖中的爆破振动监测资料,分析了取水闸门和陆地基岩爆破振动特性,指出就所测资料而言,当质点离爆破中心较近时,其峰值振动速度衰减较快,随着距离爆源中心距离的增大,衰减速度逐渐减小。对于取水闸门爆破振动信号,通常有在垂直方向爆破峰值振动速度大于水平径向、水平切向的特点；而对于陆地基岩爆破振动信号的质点振动速度,水平径向、水平切向和垂直方向数值较为接近,未出现明显规律。由此看来,在爆破监测过程中,应对水平径向、水平切向和垂直方向资料分别统计分析,得到各次质点振动的最大的振动速度以作为爆破安全控制标准,从而回归得到在工程实践中的单段最大段药量,达到控制爆破振动效应的目的。针对广东台山核电厂一期工程取水明渠陆上爆破挖岩工程爆破监测信号,基于Matlab软件运用快速傅氏变换FFT法分析了爆破振动信号的频谱特性,得到爆破振动波的主振频率集中范围为10-50Hz,高于取水闸门自振频率5.26Hz和一般建筑物的自振频率2-5Hz,一般不会产生较大的共振效应,有利于降低共振效应,减少质点振动速度,保证了取水明渠和建筑物的安全。针对上述同一爆破振动信号,运用不同的小波基函数进行小波变换将得到不同的小波分量,但原始信号与重构信号之间的相对误差均在10-11～10-12。量级之间,可较好地满足精度要求。通过运用smy5小波基函数对爆破振动信号进行小波分解,得到共9层小波分量。并对各层小波分量的能量值进行了分析,指出第5、6、7层小波分量所具有的能量占总能量的94%,具有了原始振动信号的绝大部分能量值。通过绘制对应于sym5变换的平面及三维小波谱,指出能量主要集中在时间为0.125s-0.60s,频率为10-75Hz的范围内。运用HHT法同一爆破振动信号进行经验模态分解,得到8个IMF分量和1个残差余量,原始信号与重构信号之间的相对误差均在10-15～10-16量级之间,可较好地满足精度要求。通过对各个IMF分量和原始振动信号进行功率谱密度分析得到了具有振动幅值较大的C2、C3、C4、C5、C6分量为振动信号的主要组成成分。通过绘制爆破振动信号三维能量谱得到了爆破振动信号能量随瞬时频率、时间的变化关系,得出能量主要集中区域为时间为0.125s～0.625s,频率为10-80Hz的范围,与小波变换分析的结果较吻合。在防城港核电站二期工程场区负挖过程中,对其中6次基岩爆破进行了爆前、爆后岩体声波试验,通过对比爆破前后各个爆破孔深度范围的声波波速变化,取声波变化率77=10%作为基岩损伤的临界值,由此得到各组测试孔的损伤深度,确定爆破荷载作用下基岩的损伤程度和相应特征。并结台岩体爆破振动衰减规律和损伤范围及特征确定岩体爆破振动的安全阀值,采取建立防城港核电站二期工程核岛区爆破损伤深度与距爆源30m处岩体质点振动峰值速度之间对应关系的方法,根据爆破开挖过程中各分层允许的最大影响深度,代入上述对应公式,得到距爆源30m处岩体质点振动峰值速度,即为爆破振动速度控制参数标准,再由萨道夫斯基经验公式,回归得到对应不同爆心距的单段最大段药量控制值,在现场施工实践过程中,相应的研究成果起到了较好的指导作用,对于今后类似工程爆破设计、施工具有一定的参考意义。
【关键词】：爆破振动 取水明渠 小波变换 HHT变换 基岩损伤
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623;TU45
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-19
• 1.1 研究课题的提出15-16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.2.1 爆破地震波的研究现状16
• 1.2.2 爆破震动信号分析的研究现状16-17
• 1.2.3 爆破震动效应对岩体动态损伤的研究现状17
• 1.3 本文的主要研究内容17-19
• 2 爆破地震波的传播规律与效应分析19-35
• 2.1 爆破地震波的产生及对建筑物的影响分析19-21
• 2.1.1 爆破地震波的产生与类型19-20
• 2.1.2 爆破地震三要素对建筑物破坏的影响20-21
• 2.2 爆破震动信号分析21-28
• 2.2.1 爆破震动信号的傅立叶变换21-22
• 2.2.2 爆破震动信号的小波变换22-25
• 2.2.3 爆破震动信号HHT法25-28
• 2.3 爆破震动危害机制及安全评判28-33
• 2.3.1 爆破震动强度特性及其危害机制28-29
• 2.3.2 爆破震动安全判据29-33
• 2.4 本章小结33-35
• 3 现场爆破振动监测与分析35-63
• 3.1 爆破震动测试原理与仪器选择35-36
• 3.1.1 爆破震动测试原理35
• 3.1.2 监测的仪器的选择35-36
• 3.2 台山核电站取水明渠爆破震动监测36-61
• 3.2.1 工程概况及地层岩性36-37
• 3.2.2 测试方案37-38
• 3.2.3 爆破震动速度测试与分析38-44
• 3.2.4 爆破震动频谱特性傅里叶变换分析44-45
• 3.2.5 爆破震动频谱特性小波变换分析45-55
• 3.2.6 爆破震动频谱特性HHT变换分析55-60
• 3.2.7 爆破震动灾害主动控制60-61
• 3.3 本章小结61-63
• 4 岩体动态损伤特性及安全阀值控制的研究63-91
• 4.1 岩体的动态损伤特性63-66
• 4.1.1 爆破振动对岩体损伤特性的影响63
• 4.1.2 爆破振动损伤介质的本构方程63-65
• 4.1.3 爆破振动损伤介质的损伤演化规律65-66
• 4.2 防城港核电站二期工程场区负挖爆破震动监测66-74
• 4.2.1 工程概况及地层岩性66-67
• 4.2.2 爆破振动安全阀值67
• 4.2.3 测试方案67-68
• 4.2.4 爆破震动速度测试与分析68-74
• 4.3 岩体损伤判定标准74-75
• 4.4 岩体声波测试仪器及基本原理75-78
• 4.4.1 声波探测的仪器75-78
• 4.4.2 声波探测的基本原理78
• 4.5 爆破作用下岩体声波传播现场试验78-89
• 4.5.1 现场试验布置及试验过程78-81
• 4.5.2 损伤区域测试结果与数据分析81-87
• 4.5.3 爆破震动安全阀值标准与灾害主动控制87-89
• 4.6 本章小结89-91
• 5 结论与展望91-93
• 5.1 结论91-92
• 5.2 展望92-93
• 参考文献93-97
• 致谢97-98
• 作者简介及读研期间主要科研成果98

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