爆破震動(dòng)信號(hào)分析理論與技術(shù)

前言

隨著西部大開(kāi)發(fā)等相關(guān)戰(zhàn)略的實(shí)施，國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正以前所未有的速度在全國(guó)展開(kāi)：在建、擬建水電工程達(dá)30多項(xiàng)，大多以地下洞室（群）為其主要水工建筑物，如龍灘、小灣、三板溪、水布埡、虎跳峽、向家壩等，其中白鶴灘水電站的地下廠房高達(dá)90m、寬達(dá)35m、長(zhǎng)400多m；錦屏二級(jí)水電站4條引水隧道，單洞長(zhǎng)16.67km，最大埋深2525m，是世界上埋深與規(guī)模均為最大的水工引水隧洞；規(guī)劃中的南水北調(diào)西線工程的隧洞埋深大多在400－900m，最大埋深1150m。礦產(chǎn)資源與石油開(kāi)采向深部延伸，許多礦山采深已達(dá)1200m以上。高應(yīng)力的作用使得地下工程沖擊巖壓顯現(xiàn)劇烈，巖爆危險(xiǎn)性增加，巷（隧）道變形速度加快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。城鎮(zhèn)建設(shè)與地下空間開(kāi)發(fā)、高速公路與高速鐵路建設(shè)日新月異。海洋工程（如深海石油與礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)等）也出現(xiàn)方興未艾的發(fā)展勢(shì)頭。能源地下儲(chǔ)存、高放核廢物的深地質(zhì)處置、天然氣水合物的勘探與安全開(kāi)采、CO2地下隔離等已引起政府的高度重視，有的已列入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃。這些工程建設(shè)提出了許多前所未有的巖石力學(xué)前沿課題和亟待解決的工程技術(shù)難題。例如，深部高應(yīng)力下地下工程安全性評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題，高山峽谷地區(qū)高陡邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，地下油氣儲(chǔ)庫(kù)、高放核廢物深地質(zhì)處置庫(kù)以及地下CO2隔離層的安全性問(wèn)題，深部巖體的分區(qū)碎裂化的演化機(jī)制與規(guī)律，等等，這些難題的解決迫切需要巖石力學(xué)理論的發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的突破。近幾年來(lái)，國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家973計(jì)劃、“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃以及人才和面上項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目、教育部重點(diǎn)（重大）與人才項(xiàng)目等，對(duì)上述科學(xué)與工程技術(shù)難題的攻克陸續(xù)給予了有力資助，并針對(duì)重大工程在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中遇到的技術(shù)難題組織了一些專項(xiàng)科研，吸收國(guó)內(nèi)外的優(yōu)勢(shì)力量進(jìn)行攻關(guān)。在各方面的支持下，這些課題已經(jīng)取得了很多很好的研究成果，并在國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。目前組織國(guó)內(nèi)同行將上述領(lǐng)域所研究的成果進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)，并出版《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書》，值得欽佩、支持與鼓勵(lì)。

內(nèi)容概要

本書從爆破震動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生與傳播、爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)、爆破震動(dòng)預(yù)測(cè)、爆破震動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)、爆破震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征、爆破震動(dòng)危害機(jī)制與主動(dòng)控制、爆破震動(dòng)安全判據(jù)等方面，對(duì)爆破震動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行了較為全面且深入的研究和總結(jié)，系統(tǒng)介紹了爆破震動(dòng)效應(yīng)分析中的理論和研究方法，特別是應(yīng)用爆破震動(dòng)信號(hào)分析理論與技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的途徑。    本書可作為高等院校礦業(yè)工程、土木工程等專業(yè)研究生的教材，還可作為相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科研工作者的參考書。

書籍目錄

《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書》序《巖石力學(xué)與工程研究著作叢書》編者的話前言第1章  緒論  1.1  引言  1.2  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展    1.2.1  爆破地震波的危害機(jī)制    1.2.2  爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)    1.2.3  爆破震動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)    1.2.4  爆破地震波的傳播規(guī)律    1.2.5  爆破震動(dòng)峰值強(qiáng)度預(yù)測(cè)    1.2.6  爆破震動(dòng)安全判據(jù)    1.2.7  爆破震動(dòng)危害控制第2章  爆破地震波的產(chǎn)生與傳播  2.1  爆破地震波的產(chǎn)生與爆破地震效應(yīng)    2.1.1  爆破地震波的產(chǎn)生    2.1.2  爆破地震效應(yīng)  2.2  爆破地震效應(yīng)的研究方法  2.3  爆破地震波與天然地震波的差異  2.4  爆破地震波的類型及傳播方式    2.4.1  爆破地震波的類型    2.4.2  爆破地震波的傳播方式  2.5  爆破地震波對(duì)建（構(gòu)）筑物的危害效應(yīng)    2.5.1  建（構(gòu)）筑物受爆破震動(dòng)破壞的形式和影響因素    2.5.2  能量破壞機(jī)理    2.5.3  爆破震動(dòng)特性對(duì)建（構(gòu)）筑物破壞的影響  2.6  場(chǎng)地對(duì)爆破地震波傳播的影響    2.6.1  場(chǎng)地土層的動(dòng)力特性    2.6.2  場(chǎng)地覆蓋土層對(duì)爆破地震波的影響第3章  爆破震動(dòng)信號(hào)的傅里葉變換  3.1  信號(hào)的描述、分類與處理    3.1.1  信號(hào)的描述與分類    3.1.2  信號(hào)的分析與處理  3.2  傅里葉變換    3.2.1  離散傅里葉級(jí)數(shù)    3.2.2  傅里葉譜    3.2.3  傅里葉變換的原理    3.2.4  傅里葉變換的幾個(gè)重要的性質(zhì)    3.2.5  信號(hào)數(shù)字濾波    3.2.6  信號(hào)的短時(shí)傅里葉變換  3.3  傅里葉變換在爆破震動(dòng)信號(hào)中的應(yīng)用    3.3.1  獲取爆破震動(dòng)信號(hào)的功率譜    3.3.2  獲取爆破震動(dòng)信號(hào)的優(yōu)勢(shì)頻率第4章  爆破震動(dòng)信號(hào)的小波變換  4.1  小波分析理論  4.2  小波分析中小波函數(shù)（基函數(shù)）的選取  4.3  小波包分析    4.3.1  小波包分析理論    4.3.2  小波及小波包分析算法的實(shí)現(xiàn)  4.4  爆破震動(dòng)信號(hào)的小波及小波包分析技術(shù)    4.4.1  爆破震動(dòng)信號(hào)小波分析技術(shù)    4.4.2  爆破震動(dòng)信號(hào)小波包分析技術(shù)    4.4.3  本分析方法的有效性檢驗(yàn)第5章  爆破震動(dòng)信號(hào)的HHT法  5.1  HHT方法    5.1.1  EMD原理與算法    5.1.2  Hilbert變換與Hilbert譜    5.1.3  HHT法的優(yōu)越性  5.2  HHT法的仿真實(shí)例  5.3  基于HHT的爆破震動(dòng)信號(hào)分析  5.4  HHT法研究的有關(guān)問(wèn)題    5.4.1  分解方法    5.4.2  信號(hào)的物理解釋    5.4.3  端點(diǎn)效應(yīng)    5.4.4  信號(hào)長(zhǎng)度的選取  5.5  HHT法的完備性與正交性    5.5.1  完備性的驗(yàn)證    5.5.2  正交性第6章  爆破震動(dòng)信號(hào)小波變換與HHT法的比較  6.1  信號(hào)的分解過(guò)程及信息重構(gòu)  6.2  信號(hào)的頻譜分析  6.3  信號(hào)突變檢測(cè)  6.4  信號(hào)的分辨率對(duì)比  6.5  消噪與濾波第7章  爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)  7.1  爆破震動(dòng)測(cè)試內(nèi)容與原理    7.1.1  爆破震動(dòng)測(cè)試內(nèi)容    7.1.2  測(cè)試的基本原理    7.1.3  測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成    7.1.4  震動(dòng)測(cè)試的幾個(gè)重要概念  7.2  爆破震動(dòng)記錄儀    7.2.1  爆破震動(dòng)記錄儀的基本要求    7.2.2  國(guó)內(nèi)外爆破震動(dòng)記錄儀介紹  7.3  爆破震動(dòng)傳感器    7.3.1  非電量電測(cè)法和傳感器    7.3.2  傳感器的組成    7.3.3  傳感器的特性    7.3.4  傳感器的一般要求    7.3.5  傳感器頻率要求    7.3.6  傳感器的安裝和定位    7.3.7  爆破中常用傳感器的種類  7.4  爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)施的原則與方法    7.4.1  測(cè)點(diǎn)布置的原則    7.4.2  測(cè)震系統(tǒng)的標(biāo)定    7.4.3  爆破震動(dòng)測(cè)試的抗干擾措施    7.4.4  震動(dòng)記錄儀的設(shè)置第8章  爆破震動(dòng)預(yù)測(cè)  8.1  爆破震動(dòng)波形的預(yù)測(cè)    8.1.1  線性疊加預(yù)測(cè)模型    8.1.2  多頻帶小波系數(shù)預(yù)測(cè)模型  8.2  爆破震動(dòng)強(qiáng)度的預(yù)測(cè)    8.2.1  爆破震動(dòng)峰值速度預(yù)測(cè)模型    8.2.2  現(xiàn)有預(yù)測(cè)模型存在的問(wèn)題  8.3  峰值質(zhì)點(diǎn)震速預(yù)測(cè)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型    8.3.1  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理    8.3.2  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)    8.3.3  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)    8.3.4  峰值質(zhì)點(diǎn)震速預(yù)測(cè)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型  8.4  爆破震動(dòng)峰值質(zhì)點(diǎn)震速預(yù)測(cè)第9章  爆破震動(dòng)信號(hào)在不同頻帶的能量分布特征  9.1  爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)    9.1.1  爆破震動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)    9.1.2  爆破震動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試  9.2  信號(hào)頻帶能量分布規(guī)律的小波包分析    9.2.1  小波包分解深度與小波包基的確定    9.2.2  爆破震動(dòng)信號(hào)的頻帶能量分布特征分析  9.3  爆破條件對(duì)信號(hào)頻帶能量分布的影響    9.3.1  最大段藥量的影響    9.3.2  總藥量對(duì)爆破震動(dòng)信號(hào)頻帶能量分布的影響    9.3.3  爆心距對(duì)爆破震動(dòng)信號(hào)頻帶能量分布的影響  9.4  爆破信號(hào)能量分布特征的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)第10章  硐室大爆破震動(dòng)特征分析  10.1  爆破震動(dòng)信號(hào)分析    10.1.1  工程背景    10.1.2  大爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)  10.2  基于HHT方法的震動(dòng)特征分析方法  10.3  質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度峰值與瞬時(shí)能量變化特征  10.4  爆破震動(dòng)頻率變化特征第11章  結(jié)構(gòu)體對(duì)爆破震動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征  11.1  反應(yīng)譜理論  11.2  反應(yīng)譜的數(shù)值計(jì)算  11.3  反應(yīng)譜計(jì)算的實(shí)現(xiàn)  11.4  單段爆破震動(dòng)反應(yīng)譜的特征分析  11.5  多段微差爆破震動(dòng)反應(yīng)譜的特征分析第12章  爆破震動(dòng)危害機(jī)制與安全評(píng)判  12.1  爆破震動(dòng)強(qiáng)度特性及其危害機(jī)制    12.1.1  震動(dòng)幅值強(qiáng)度特性及其在震動(dòng)危害中的作用    12.1.2  震動(dòng)頻譜特性及其在震動(dòng)危害中的作用    12.1.3  震動(dòng)持時(shí)特性及其在震動(dòng)危害中的作用    12.1.4  爆破震動(dòng)危害機(jī)制  12.2  爆破震動(dòng)安全判據(jù)    12.2.1  單一質(zhì)點(diǎn)震速安全判據(jù)    12.2.2  速度-頻率相關(guān)安全判據(jù)    12.2.3  爆破破壞指數(shù)安全判據(jù)    12.2.4  多因素綜合安全判據(jù)  12.3  基于時(shí)-能密度法的爆破震動(dòng)安全判據(jù)    12.3.1  時(shí)-能密度曲線與爆破震動(dòng)三要素的關(guān)系    12.3.2  爆破震動(dòng)損傷統(tǒng)一安全判據(jù)的依據(jù)    12.3.3  爆破震動(dòng)TEDI值預(yù)測(cè)  12.4  爆破震動(dòng)損傷統(tǒng)一安全判據(jù)計(jì)算與評(píng)判第13章  爆破震動(dòng)災(zāi)害主動(dòng)控制  13.1  爆破震動(dòng)災(zāi)害控制常用的手段與方法    13.1.1  干擾降震法    13.1.2  改變爆炸參數(shù)  13.2  基于實(shí)測(cè)爆破震動(dòng)資料分析的干擾降震法    13.2.1  普通微差干擾降震法的原理    13.2.2  普通干擾降震法的局限性    13.2.3  基于實(shí)測(cè)爆破震動(dòng)信號(hào)分析的干擾降震法  13.3  最優(yōu)微差延期時(shí)間的確定    13.3.1  微差延期時(shí)間的識(shí)別    13.3.2  微差爆破震動(dòng)信號(hào)的分離  13.4  爆破震動(dòng)災(zāi)害主動(dòng)控制    13.4.1  微差延期時(shí)間對(duì)爆破震動(dòng)強(qiáng)度的影響    13.4.2  基于微差干擾降震的爆破震動(dòng)災(zāi)害主動(dòng)控制參考文獻(xiàn)附錄A  爆破震動(dòng)安全判據(jù)計(jì)算結(jié)果附錄B  爆破震動(dòng)分析有關(guān)源程序

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

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