爆破振动的分析方法及测试仪器系统探讨

　　1　引　言

　　我国对地震效应的观测已基本形成了自己的观测系统和手段,在爆破监测技术方面已取得了较大进步。首先表现在测试仪器的突破,研制出了轻便、灵活、操作简单、测试数据精确可靠的测震仪器。同时,计算技术的应用,更是将数据处理软件向前推进了一大步,将测试数据的精确分析提高到了更高水平。光学示波器因其不便于现场应用,现已基本淘汰;磁记录系统也存在价格昂贵、体积庞大等的缺点而逐渐被数字测震系统所替代。数字测震系统可以进行分散测量,便于野外使用,所记录的数字化的波形易在计算机上进行分析,所以数字测震系统是发展的方向,也是应用的重点^[1~5] 。

　　2　爆破振动的分析方法

　　2.1　最小二乘法

　　爆破振动速度涉及多个变量,这些变量间的关系不能严格从理论上推导给出,只能根据实测资料用统计回归方法得到。

　　人们熟知的爆破介质质点震动衰减规律的经验表达式就是由统计方法导出的。它用回归最小二乘法分析了实测振速v、最大一段装药量Q、测点距爆心的距离R的相互关系,从而确定与爆破地形、地质条件以及爆破规模、药包结构特征相关的待定系数K和衰减指数α,即萨道夫斯基公式表达式

　　式中:ρ为比例药量。为了确定该式中的待定系数K和α,v、R、Q为实测已知量,为求得K、α,将上式两边取对数变为线性方程[3]:

　　令y =lgv,A=lgk,B=α,x= lg(Q ^1/3 /R),则上式变为y= A+Bx。根据实测数据进行拟合得到A和B的值,那么k =10A,α= B。由此得到该药量下的质点振动速度随距离的衰减规律。

　　2.2　小波分析法

　　小波分析是通过在不同分解水平j下,窗口大小随分解水平j而变化的小波函数对信号进行时-频域局部化分析。小波函数是局部非零的紧支函数。小波变换具有连续变换和离散变换两种形式。工程采集数据一般经离散小波变换后正交小波没有冗余分量。所以常采用离散小波变换对工程实测数据进行小波分析。

　　小波分析是把信号分解成低频和高频两部分。在分解中,低频部分失去的信号由高频部分捕获。在下一分解中,又将所分解出的低频部分分解成低频和高频两个部分,低频中失去的信号同样由高频部分捕获,依次类推,可以完成更深层次的分解。此外,小波包分解是一种比小波分解更为精细的分解方法,它的基本特点在于可以对分解出的高频部分作进一步分解,从而提高频率分辨率,具有更好的时频特性。

　　小波分析的目的是通过小波变换找出同时隐含在时-频域中的能量成分特性。通常,一次地震动中所输入建、构筑物的能量与加速度大小是直接相关的^[6,7] 。