技術領域

本發明一種考慮地應力瞬態卸荷的爆破振動安全判定方法，涉及深部巖體鉆爆開挖時圍巖或鄰近建筑物的爆破振動安全評估領域。

背景技術

在我國經濟建設高速迅猛發展的背景下，地面發展空間嚴重不足，地下空間被逐步開發利用，如水利行業的地下廠房、交通行業的隧道工程、核電行業的核廢料存儲庫等，地下工程的施工建設面臨著大埋深、高地應力等不利條件。當前巖體開挖方式主要有鉆爆法和機械(TBM)法兩種方式，對于大型地下洞室的施工，最常采用的手段仍是鉆孔爆破法，鉆爆法是一種經濟、高效的開挖方式。在地下洞室爆破施工的同時，不可避免地會對鄰近既有洞室和開挖洞室本身產生不利影響，甚至有可能引起地下洞室的安全事故。目前我國對爆破地震安全評定的標準，主要是采用現行的爆破安全規程GB6722-2014，如表1：

表1爆破振動安全允許標準

《爆破安全規程》GB6722-2014，是采用質點峰值速度-主振頻率雙因素的安全判據，考慮到了不同頻率成分爆破地震動對結構影響程度的差別，這種判據對爆破振動頻率比較集中、只考慮爆炸荷載這一個激發源的大爆破比較適用。但針對高地應力條件下，鉆爆開挖過程中會產生兩個激勵源：爆炸荷載和地應力瞬態卸荷，二者都會引起圍巖的擾動；且爆炸荷載和地應力瞬態卸荷耦合產生的地震波具有寬頻帶(高低頻具有明顯分界點)的特點。因低頻波與鄰近建筑物的自振頻率相接近，容易造成共振破壞，所以籠統的采用一個主振頻率作為評價指標不一定適用，評價圍巖振動的安全性不夠準確。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種考慮地應力瞬態卸荷的爆破振動安全判定方法，可以解決高地應力環境下采用《爆破安全規程》GB6722-2014，不能很好的反映爆炸荷載和地應力瞬態卸荷兩個激勵源耦合作用產生的地震波的寬頻特性、安全性評估不夠精確的問題，能更加準確可靠的評價爆破振動的安全。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為：

一種考慮地應力瞬態卸荷的爆破振動安全判定方法，包括以下步驟：

步驟1：預設爆破開挖的對象是深埋隧洞，設計爆破方案，對開挖隧洞本身和周圍建筑物采用爆破測振儀進行振動監測，獲得實測圍巖振動信號。

步驟2：根據爆破振動監測數據，繪制質點振動速度隨時間的變化圖，也就是實測波形圖，從圖中可以獲得實測振動峰值PPV₁。

步驟3：對爆破振動實測波形進行小波變換-時能密度分析，根據時能密度圖中的突峰群個數，證明深埋隧洞爆破開挖過程中產生了爆炸荷載(BL)和地應力瞬態卸荷(IS)2個激勵源，利用突峰群的時間分界點對爆炸荷載和地應力瞬態卸荷進行識別。

步驟4：采用Matlab軟件提供的快速傅里葉轉化(FFT)工具箱函數對實測波形進行幅值譜分析，由幅值譜曲線的突峰群進一步說明爆破振動是爆炸荷載和地應力瞬態卸荷共同作用的結果，依據低高頻突峰群分界的特點，分別得到2個激勵源耦合作用、地應力瞬態卸荷、爆炸荷載分別引起的振動幅值A₁、A₂、A₃，和其相對應的主振頻率f₁、f₂、f₃，以及爆炸高頻波與瞬態低頻波的頻率分界點f₄。

步驟5：將f₄作為截止頻率，選用Matlab信號處理工具箱函數設計的FIR低通濾波器對實測耦合波形進行濾波，分離出地應力瞬態卸荷所誘發的振動波形，在此基礎上，從原始實測波形中減去地應力瞬態卸荷誘發的圍巖振動波形便可以得到爆炸荷載引起的振動信號，并且分別從地應力瞬態波形圖和爆炸荷載波形圖中獲得瞬態振動峰值PPV₂與爆炸振動峰值PPV₃。

步驟6：依據《爆破安全規程》GB6722-2014，分別選取耦合振動主頻f₁、瞬態主頻f₂、爆炸主頻f₃所對應的爆破振動安全允許值[PPV₁]、[PPV₂]、[PPV₃]。