采用傅里叶变换和小波变换等方法,对露天梯段爆破与高地应力环境下梯段爆破的实测数据进行对比分析,对高地应力环境下爆破施工所诱发振动的特征进行研究。分析结果表明：在岩性、钻爆参数相近的情况下,高地应力条件下梯段爆破的主频较高,而露天梯段爆破的主频则相对较低;露天梯段爆破诱发的振动主要来源于爆破荷载作用,而高地应力条件下梯段爆破诱发的振动为爆炸荷载作用产生的振动和地应力动态卸载产生的振动的叠加;地应力水平越高,初始地应力动态卸载所诱发的振动就越大。

为研究高地应力下爆破荷载和动态卸载效应对破岩效果和损伤破坏范围的影响,在理论上分析了在爆破荷载和动态卸载作用下裂隙区和弹性区岩石应力分布和破裂特征。基于断裂力学和可释放应变能的岩石损伤破坏准则计算了岩石破碎块度d和岩石损伤破坏范围Rd。计算结果表明,当初始地应力达到50 MPa以上,炮孔半径为42 mm,2号岩石改性铵油炸药耦合装药起爆后原岩中积聚的弹性应变能释放后可以达到裂隙区破碎能的16%以上。高地应力卸载后在爆腔腔壁将产生一个径向拉应力,在裂隙区边缘拉应力为2 MPa,最大拉伸位移为0.24 mm,在弹性区由于卸载径向拉伸应力的作用促使其聚积的应变能沿径向释放,使弹性区形成新的损伤破坏,损伤破坏区厚度为0.03 m。随着爆腔半径和裂隙区半径的增大,动态卸载释放的能量和损伤破坏区的厚度也将随之增大。