爆破震動信號分析理論與技術(shù)

前言

隨著西部大開發(fā)等相關(guān)戰(zhàn)略的實施，國家重大基礎設施建設正以前所未有的速度在全國展開：在建、擬建水電工程達30多項，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90m、寬達35m、長400多m；錦屏二級水電站4條引水隧道，單洞長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)資源與石油開采向深部延伸，許多礦山采深已達1200m以上。高應力的作用使得地下工程沖擊巖壓顯現(xiàn)劇烈，巖爆危險性增加，巷（隧）道變形速度加快、持續(xù)時間長。城鎮(zhèn)建設與地下空間開發(fā)、高速公路與高速鐵路建設日新月異。海洋工程（如深海石油與礦產(chǎn)資源的開發(fā)等）也出現(xiàn)方興未艾的發(fā)展勢頭。能源地下儲存、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采、CO2地下隔離等已引起政府的高度重視，有的已列入國家發(fā)展規(guī)劃。這些工程建設提出了許多前所未有的巖石力學前沿課題和亟待解決的工程技術(shù)難題。例如，深部高應力下地下工程安全性評價與設計優(yōu)化問題，高山峽谷地區(qū)高陡邊坡的穩(wěn)定性問題，地下油氣儲庫、高放核廢物深地質(zhì)處置庫以及地下CO2隔離層的安全性問題，深部巖體的分區(qū)碎裂化的演化機制與規(guī)律，等等，這些難題的解決迫切需要巖石力學理論的發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的突破。近幾年來，國家863計劃、國家973計劃、“十一五”國家科技支撐計劃、國家自然科學基金重大研究計劃以及人才和面上項目、中國科學院知識創(chuàng)新工程項目、教育部重點（重大）與人才項目等，對上述科學與工程技術(shù)難題的攻克陸續(xù)給予了有力資助，并針對重大工程在設計和施工過程中遇到的技術(shù)難題組織了一些專項科研，吸收國內(nèi)外的優(yōu)勢力量進行攻關(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，并在國家重點工程建設中發(fā)揮了重要的作用。目前組織國內(nèi)同行將上述領域所研究的成果進行了系統(tǒng)地總結(jié)，并出版《巖石力學與工程研究著作叢書》，值得欽佩、支持與鼓勵。

內(nèi)容概要

本書從爆破震動信號的產(chǎn)生與傳播、爆破震動監(jiān)測、爆破震動預測、爆破震動信號分析技術(shù)、爆破震動作用下結(jié)構(gòu)體的動態(tài)響應特征、爆破震動危害機制與主動控制、爆破震動安全判據(jù)等方面，對爆破震動效應進行了較為全面且深入的研究和總結(jié)，系統(tǒng)介紹了爆破震動效應分析中的理論和研究方法，特別是應用爆破震動信號分析理論與技術(shù)解決實際問題的途徑。    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

《巖石力學與工程研究著作叢書》序《巖石力學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  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進展    1.2.1  爆破地震波的危害機制    1.2.2  爆破震動監(jiān)測    1.2.3  爆破震動信號分析技術(shù)    1.2.4  爆破地震波的傳播規(guī)律    1.2.5  爆破震動峰值強度預測    1.2.6  爆破震動安全判據(jù)    1.2.7  爆破震動危害控制第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    2.1.1  爆破地震波的產(chǎn)生    2.1.2  爆破地震效應  2.2  爆破地震效應的研究方法  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  爆破地震波對建（構(gòu)）筑物的危害效應    2.5.1  建（構(gòu)）筑物受爆破震動破壞的形式和影響因素    2.5.2  能量破壞機理    2.5.3  爆破震動特性對建（構(gòu)）筑物破壞的影響  2.6  場地對爆破地震波傳播的影響    2.6.1  場地土層的動力特性    2.6.2  場地覆蓋土層對爆破地震波的影響第3章  爆破震動信號的傅里葉變換  3.1  信號的描述、分類與處理    3.1.1  信號的描述與分類    3.1.2  信號的分析與處理  3.2  傅里葉變換    3.2.1  離散傅里葉級數(shù)    3.2.2  傅里葉譜    3.2.3  傅里葉變換的原理    3.2.4  傅里葉變換的幾個重要的性質(zhì)    3.2.5  信號數(shù)字濾波    3.2.6  信號的短時傅里葉變換  3.3  傅里葉變換在爆破震動信號中的應用    3.3.1  獲取爆破震動信號的功率譜    3.3.2  獲取爆破震動信號的優(yōu)勢頻率第4章  爆破震動信號的小波變換  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現(xiàn)  4.4  爆破震動信號的小波及小波包分析技術(shù)    4.4.1  爆破震動信號小波分析技術(shù)    4.4.2  爆破震動信號小波包分析技術(shù)    4.4.3  本分析方法的有效性檢驗第5章  爆破震動信號的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法的仿真實例  5.3  基于HHT的爆破震動信號分析  5.4  HHT法研究的有關(guān)問題    5.4.1  分解方法    5.4.2  信號的物理解釋    5.4.3  端點效應    5.4.4  信號長度的選取  5.5  HHT法的完備性與正交性    5.5.1  完備性的驗證    5.5.2  正交性第6章  爆破震動信號小波變換與HHT法的比較  6.1  信號的分解過程及信息重構(gòu)  6.2  信號的頻譜分析  6.3  信號突變檢測  6.4  信號的分辨率對比  6.5  消噪與濾波第7章  爆破震動監(jiān)測  7.1  爆破震動測試內(nèi)容與原理    7.1.1  爆破震動測試內(nèi)容    7.1.2  測試的基本原理    7.1.3  測試系統(tǒng)的構(gòu)成    7.1.4  震動測試的幾個重要概念  7.2  爆破震動記錄儀    7.2.1  爆破震動記錄儀的基本要求    7.2.2  國內(nèi)外爆破震動記錄儀介紹  7.3  爆破震動傳感器    7.3.1  非電量電測法和傳感器    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  爆破震動監(jiān)測實施的原則與方法    7.4.1  測點布置的原則    7.4.2  測震系統(tǒng)的標定    7.4.3  爆破震動測試的抗干擾措施    7.4.4  震動記錄儀的設置第8章  爆破震動預測  8.1  爆破震動波形的預測    8.1.1  線性疊加預測模型    8.1.2  多頻帶小波系數(shù)預測模型  8.2  爆破震動強度的預測    8.2.1  爆破震動峰值速度預測模型    8.2.2  現(xiàn)有預測模型存在的問題  8.3  峰值質(zhì)點震速預測的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型    8.3.1  人工神經(jīng)網(wǎng)絡原理    8.3.2  人工神經(jīng)網(wǎng)絡的特點    8.3.3  人工神經(jīng)網(wǎng)絡設計    8.3.4  峰值質(zhì)點震速預測的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型  8.4  爆破震動峰值質(zhì)點震速預測第9章  爆破震動信號在不同頻帶的能量分布特征  9.1  爆破震動監(jiān)測試驗    9.1.1  爆破震動測試系統(tǒng)    9.1.2  爆破震動現(xiàn)場測試  9.2  信號頻帶能量分布規(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  爆破震動信號的頻帶能量分布特征分析  9.3  爆破條件對信號頻帶能量分布的影響    9.3.1  最大段藥量的影響    9.3.2  總藥量對爆破震動信號頻帶能量分布的影響    9.3.3  爆心距對爆破震動信號頻帶能量分布的影響  9.4  爆破信號能量分布特征的幾點認識第10章  硐室大爆破震動特征分析  10.1  爆破震動信號分析    10.1.1  工程背景    10.1.2  大爆破震動監(jiān)測  10.2  基于HHT方法的震動特征分析方法  10.3  質(zhì)點震動速度峰值與瞬時能量變化特征  10.4  爆破震動頻率變化特征第11章  結(jié)構(gòu)體對爆破震動的動態(tài)響應特征  11.1  反應譜理論  11.2  反應譜的數(shù)值計算  11.3  反應譜計算的實現(xiàn)  11.4  單段爆破震動反應譜的特征分析  11.5  多段微差爆破震動反應譜的特征分析第12章  爆破震動危害機制與安全評判  12.1  爆破震動強度特性及其危害機制    12.1.1  震動幅值強度特性及其在震動危害中的作用    12.1.2  震動頻譜特性及其在震動危害中的作用    12.1.3  震動持時特性及其在震動危害中的作用    12.1.4  爆破震動危害機制  12.2  爆破震動安全判據(jù)    12.2.1  單一質(zhì)點震速安全判據(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-能密度法的爆破震動安全判據(jù)    12.3.1  時-能密度曲線與爆破震動三要素的關(guān)系    12.3.2  爆破震動損傷統(tǒng)一安全判據(jù)的依據(jù)    12.3.3  爆破震動TEDI值預測  12.4  爆破震動損傷統(tǒng)一安全判據(jù)計算與評判第13章  爆破震動災害主動控制  13.1  爆破震動災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  基于實測爆破震動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  基于實測爆破震動信號分析的干擾降震法  13.3  最優(yōu)微差延期時間的確定    13.3.1  微差延期時間的識別    13.3.2  微差爆破震動信號的分離  13.4  爆破震動災害主動控制    13.4.1  微差延期時間對爆破震動強度的影響    13.4.2  基于微差干擾降震的爆破震動災害主動控制參考文獻附錄A  爆破震動安全判據(jù)計算結(jié)果附錄B  爆破震動分析有關(guān)源程序

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《爆破震動信號分析理論與技術(shù)》：巖石力學與工程研究著作叢書。

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