一種柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及爆破振動安全領(lǐng)域，特別是一種柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的預(yù) 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前主要是通過與集中爆破類似的方法對柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度衰減 進行預(yù)測和控制，這種主要考慮藥包總藥量的影響的峰值速度預(yù)測方法，不能體現(xiàn)柱狀爆 破振動的特點，已經(jīng)越來越不能滿足對爆破振動精細化預(yù)測和控制的工程要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提出一種能較全面的體現(xiàn)柱 狀藥包爆破振動特點的質(zhì)點峰值速度預(yù)測方法。
[0004] 本發(fā)明一種柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的預(yù)測方法，包括如下步驟：
[0005] 步驟1、假定柱狀藥包爆破質(zhì)點峰值速度符合傳統(tǒng)爆破的薩道夫斯基衰減趨勢，設(shè) 定柱狀爆破峰值速度衰減函數(shù)如下：
[0006]
[0007] 其中PPVe為質(zhì)點峰值速度，r為測點距離爆源的水平距離，Q為藥包質(zhì)量，f為藥 包長度影響因子，Κ、α為與爆破條件、場地條件相關(guān)的系數(shù)；
[0008] 步驟2、利用短柱藥包爆破的Heelan解進行軸向的線性疊加，得到長柱藥包爆破 質(zhì)點振動方程，與同質(zhì)量球狀炸藥薩道夫斯基公式擬合結(jié)果進行對比，得到長度影響因子 是關(guān)于藥包長度和水平距離的耦合函數(shù)：
[0009]
[0010] 其中f(L，r)為柱狀藥包長度影響因子，L為柱狀藥包長度，PPv為疊加模型計算得 到的柱狀藥包爆破質(zhì)點峰值速度，PPV為薩道夫斯基公式計算的同質(zhì)量球狀炸藥爆破質(zhì)點 峰值速度；
[0011] 步驟3、令長度影響因子符合如下函數(shù)關(guān)系：
[0012]
[0013] 其中，e為自然常數(shù)，是一個整體，表示以e為底_f2(r)L為指數(shù)的一個函 數(shù)，f\(r)、f2(r)為與測點水平距離有關(guān)的函數(shù)，可表示為：
[0014]
[0015] 其中l(wèi)a、b為與炸藥爆轟速度、場地條件以及炸藥埋深相關(guān)的常數(shù)，r為測點距 離爆源的水平距離；
[0016] 步驟4、構(gòu)建柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度衰減函數(shù)，即柱狀藥包峰值速度預(yù)測 公式：
[0017]
[0018] 其中Κ、α為與爆破條件、場地條件相關(guān)的系數(shù)；kpa、b為與炸藥爆轟速度、場地 條件以及炸藥埋深相關(guān)的常數(shù)，Q為藥包質(zhì)量，r為測點距離爆源的水平距離，L為柱狀藥包 長度；
[0019] 令預(yù)測公式偏導(dǎo)等于零求得對應(yīng)測點的有效藥包長度L':
[0020]
[0021] 得到對應(yīng)測點峰值速度達到最大值時，柱狀藥包長度L=U。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0023] 本發(fā)明的預(yù)測模型綜合反映柱狀藥包爆破振動質(zhì)點速度的衰減規(guī)律，在球狀爆破 振動薩道夫公式基礎(chǔ)上引入藥包長度影響因子，方便對柱狀爆破新特點的討論和描述；能 根據(jù)不同的裝藥結(jié)構(gòu)對爆破質(zhì)點振動峰值速度進行更加精確和有針對性的預(yù)測與控制；提 出了有效藥包長度概念，可通過柱狀爆破振動特點對爆破工程進行優(yōu)化設(shè)計。
【附圖說明】
[0024] 圖1為柱狀藥包爆破質(zhì)點峰值速度特點；
[0025] 圖2為藥包長度影響因子曲線圖；
[0026] 圖3為測點水平距離影響參數(shù)擬合曲線圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明預(yù)測峰值速度與傳統(tǒng)預(yù)測方法對比示意圖。
[0028] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明一種柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的預(yù)測方法，具體包括如下步驟：
[0030] 步驟1、結(jié)合現(xiàn)有的實驗和模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)柱狀爆破中藥包長度對質(zhì)點振動峰值速 度具有一定影響，認定峰值速度衰減總體符合薩道夫斯基公式，通過引入藥包長度影響因 子設(shè)定柱狀爆破峰值速度衰減函數(shù)如下：
[0031]
[0032] 其中PPVC為質(zhì)點峰值速度，r為測點距離爆源的水平距離，Q為藥包質(zhì)量，f為藥 包長度影響因子，Κ、α為與爆破條件、場地條件有關(guān)的系數(shù)；
[0033] 步驟2、認定柱狀藥包爆破可通過短柱爆破的Heelan解進行軸向線性疊加而得 至IJ，見圖1 ;由理論解和薩道夫斯基公式計算結(jié)果相除得到柱狀藥包長度影響因子，見圖2， 可知是關(guān)于藥包長度以及水平距離的耦合函數(shù)：
[0034]
[0035] 其中f(L，r)為柱狀藥包長度影響因子，L為柱狀藥包長度，PPv為疊加公式計算 的柱狀藥包爆破質(zhì)點峰值速度，PPV為薩道夫斯基公式計算的同質(zhì)量炸藥爆破質(zhì)點峰值速 度；
[0036] 步驟3、見圖2,通過對影響因子曲線特性的分析，令長度影響因子符合如下函數(shù) 關(guān)系：
[0037]
[0038] 其中，e為自然常數(shù)，e-W#是一個整體，表示以e為底_f2(r)L為指數(shù)的一個函 數(shù)，L為柱狀藥包長度，(r)、f2 (r)為與測點水平距離有關(guān)的函數(shù)，見圖3,由進一步分析可 表示為：
[0039]
[0040] 其中Ia、b為與炸藥爆轟速度、場地條件以及炸藥埋深相關(guān)的常數(shù)，r為測點距 離爆源的水平距離；
[0041] 步驟4、構(gòu)建柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度衰減函數(shù)，即柱狀藥包峰值速度預(yù)測 公式：
[0042]
[0043] 其中Κ、α為與爆破條件、場地條件相關(guān)的系數(shù)；kpa、b為與炸藥爆轟速度、場地 條件以及炸藥埋深相關(guān)的常數(shù)，Q為藥包質(zhì)量，r為測點距離爆源的水平距離，L為柱狀藥包 長度；
[0044] 通過該預(yù)測公式得到不同藥包長度影響的爆破振動質(zhì)點峰值速度衰減規(guī)律，根據(jù) 現(xiàn)有的爆破振動安全判據(jù)，對爆破工程安全性進行評估；令預(yù)測公式偏導(dǎo)等于零求得對應(yīng) 測點的有效藥包長度U:
[0045]
[0046] 得到對應(yīng)測點峰值速度達到最大值時，柱狀藥包長度L=U。
[0047] 實際應(yīng)用中，在柱狀爆破情況下，本發(fā)明給出的質(zhì)點峰值速度預(yù)測方法能較好的 體現(xiàn)柱狀爆破振動的新特點，結(jié)果表明，柱狀爆破峰值速度并不一定隨著藥量的增加而增 加。圖4給出本發(fā)明方法、傳統(tǒng)薩道夫斯基方法以及理論計算值的對比結(jié)果，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)薩氏 公式未考慮藥包的軸向爆轟速度影響，誤差較大，而本發(fā)明的預(yù)測速度與理論值較吻合，其 特征基本相同，滿足實用要求。
[0048] 本發(fā)明的預(yù)測方法同時提出了柱狀爆破的有效藥包長度概念，并給出相應(yīng)的計算 方法，可以得到使測點振動峰值速度達到最大值對應(yīng)有效藥包長度，根據(jù)這一結(jié)果可以合 理地設(shè)置柱狀爆破的裝藥長度，有利于爆破工程的優(yōu)化和精細化設(shè)計。通過本發(fā)明預(yù)測方 法，實現(xiàn)爆破振動主動控制，有效地保證了爆區(qū)周圍設(shè)施和人員的安全和生產(chǎn)的正常進行。
[0049] 本發(fā)明是建立在廣泛適用的薩道夫斯基公式基礎(chǔ)上的一種峰值速度預(yù)測方法，能 較好解釋在柱狀爆破實驗和模擬上發(fā)現(xiàn)的新特性。在現(xiàn)有的球狀藥包爆破振動理論以及應(yīng) 力波疊加原理基礎(chǔ)上，考慮藥包爆破的軸向爆轟速度影響，柱狀藥包被分解為軸向長度為d 的短柱藥包，而短柱藥包爆破振動特性主要通過Heelan解來求得。將長柱藥包爆破振動的 理論解與薩道夫斯基公式對比，通過在薩氏公式中引入藥包的長度影響因子來實現(xiàn)對柱狀 藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的計算。本發(fā)明考慮了柱狀裝藥爆破中藥包長度對質(zhì)點振動峰 值速度的影響，給出了峰值速度隨水平距離的衰減關(guān)系；能實現(xiàn)柱狀藥包爆破振動的預(yù)測 與控制；同時提出了有效藥包長度的概念，通過計算模型可以得到使質(zhì)點峰值速度達到最 大值對應(yīng)的藥包長度，有利于實現(xiàn)對柱狀藥包爆破設(shè)計進行峰值速度安全評估；可以根據(jù) 計算模型對柱狀裝藥爆破進行優(yōu)化設(shè)計。
[0050] 以上所述，僅是本發(fā)明較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故 凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬 于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的預(yù)測方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1、假定柱狀藥包爆破質(zhì)點峰值速度符合傳統(tǒng)爆破的薩道夫斯基衰減趨勢，設(shè)定柱 狀爆破峰值速度衰減函數(shù)如下：其中PPVe為質(zhì)點峰值速度，r為測點距離爆源的水平距離，Q為藥包質(zhì)量，f為藥包長 度影響因子，Κ、α為與爆破條件、場地條件相關(guān)的系數(shù)； 步驟2、利用短柱藥包爆破的Heelan解進行軸向的線性疊加，得到長柱藥包爆破質(zhì)點 振動方程，與同質(zhì)量球狀炸藥薩道夫斯基公式擬合結(jié)果進行對比，得到長度影響因子是關(guān) 于藥包長度和水平距離的耦合函數(shù)：其中f(L，r)為柱狀藥包長度影響因子，L為柱狀藥包長度，PPv為疊加模型計算得到的 柱狀藥包爆破質(zhì)點峰值速度，PPV為薩道夫斯基公式計算的同質(zhì)量球狀炸藥爆破質(zhì)點峰值 速度； 步驟3、令長度影響因子符合如下函數(shù)關(guān)系：其中，e為自然常數(shù)，e-是一個整體，表示以e為底_f2(r)L為指數(shù)的一個函數(shù)， &&)、&&)為與測點水平距離有關(guān)的函數(shù)，可表示為：其中h、a、b為與炸藥爆轟速度、場地條件以及炸藥埋深相關(guān)的常數(shù)，r為測點距離爆 源的水平距離； 步驟4、構(gòu)建柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度衰減函數(shù)，即柱狀藥包峰值速度預(yù)測公 式：其中Κ、α為與爆破條件、場地條件相關(guān)的系數(shù)；ki、a、b為與炸藥爆轟速度、場地條件 以及炸藥埋深相關(guān)的常數(shù)，Q為藥包質(zhì)量，r為測點距離爆源的水平距離，L為柱狀藥包長 度； 令預(yù)測公式偏導(dǎo)等于零求得對應(yīng)測點的有效藥包長度L':得到對應(yīng)測點峰值速度達到最大值時，柱狀藥包長度L=L'。
【專利摘要】本發(fā)明一種柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的預(yù)測方法，在現(xiàn)有的球狀藥包爆破振動理論以及應(yīng)力波疊加原理基礎(chǔ)上，考慮藥包爆破的軸向爆轟速度影響，柱狀藥包被分解為軸向長度為d的短柱藥包，而短柱藥包爆破振動特性主要通過Heelan解來求得，將長柱藥包爆破振動的理論解與薩道夫斯基公式對比，通過在薩氏公式中引入藥包的長度影響因子來實現(xiàn)對柱狀藥包爆破振動質(zhì)點峰值速度的計算，本發(fā)明考慮了柱狀裝藥爆破中藥包長度對質(zhì)點振動峰值速度的影響，給出了峰值速度隨水平距離的衰減關(guān)系，能實現(xiàn)柱狀藥包爆破振動的預(yù)測與控制；通過計算模型可以得到使質(zhì)點峰值速度達到最大值對應(yīng)的藥包長度，有利于實現(xiàn)對柱狀藥包爆破設(shè)計進行峰值速度安全評估。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105389415
【申請?zhí)枴緾N201510671404
【發(fā)明人】陳士海, 吳建, 張子華
【申請人】華僑大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月16日