深埋隧洞爆破开挖围岩振动能量分布特征与预测

摘要：

深埋隧洞爆破开挖引起的开挖面上地应力快速释放是诱发围岩振动的重要因素,为掌握深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同扰动下的围岩振动特性,针对锦屏地下实验室上层中导洞爆破开挖现场围岩振动监测,采用变分模态分解(VMD)方法对爆破荷载产生的围岩振动和地应力快速释放诱发的围岩振动进行了分离,利用小波包分解方法研究了爆破振动和诱发振动的能量分布特征及其影响因素,构建了深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同作用激发围岩振动的预测模型.研究结果表明:爆破荷载产生振动的能量主要分布在200～300 Hz频带范围内,地应力快速释放诱发振动的能量主要分布在0～150 Hz频带范围内,诱发振动的频率明显低于爆破振动的频率;随着传播距离的增加,爆破振动和诱发振动低频范围内的能量占比均显著增加;装药量对爆破振动能量分布具有显著的影响,随着装药量的增加,爆破振动低频能量的占比增加;诱发振动的能量分布不受装药量和开挖面上地应力水平的影响,只与地应力释放持续时间和开挖面的大小有关;构建的以单响药量、单孔药量、炮孔个数、炮孔间距、爆心距、开挖面法向地应力、地应力释放持续时间为输入参数的基于遗传算法优化的神经网络模型GA-BP可实现深埋隧洞爆破开挖时,爆破荷载与地应力快速释放共同作用激发围岩振动的预测,预测的质点峰值速度(PPV)相对误差为10.4％,预测的中心频率相对误差为3.2％.

关键词：隧道工程、爆破开挖、围岩振动、小波包、能量分布、振动预测

所属期刊栏目：43

分类号：U455(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;江西省自然科学基金;江西省自然科学基金

在线出版日期：2023-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：62-71