爆破振動(dòng)信號(hào)的HHT分析與應(yīng)用

前言

　　隨著社會(huì)的迅猛發(fā)展和爆破技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)爆破振動(dòng)危害的關(guān)注日益加強(qiáng)。盡管?chē)?guó)內(nèi)外研究者在爆破地震波的傳播理論、危害機(jī)制、控制手段等方面進(jìn)行了大量富有成效的研究，但由于爆破具有瞬時(shí)性、危害性，傳播介質(zhì)的復(fù)雜性，受振對(duì)象的多變性等特點(diǎn)，爆破振動(dòng)研究及災(zāi)害控制依然是一個(gè)艱巨而復(fù)雜的研究課題?！　』诖耍髡呓Y(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“深部多相多場(chǎng)耦合作用及其災(zāi)害發(fā)生與防治（50490274）”和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于HHT與瞬時(shí)輸入能量分析的爆破振損機(jī)理與危害控制研究（50764001）”，在查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和進(jìn)行大量爆破振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，利用Matlab編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)，就Hilber-Huang變換（HHT）理論在爆破振動(dòng)分析、建（構(gòu)）筑物受爆破振動(dòng)能量破壞機(jī)理及爆破振動(dòng)危害控制等方面的應(yīng)用開(kāi)展了深入而系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容包括：（1）在探討HHT理論的原理、算法及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，采用快速傅里葉變換（FFT）、短時(shí)傅里葉變換（STFT）、小波變換（WT）和HiJbert-Htrang變換等，對(duì)爆破振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析比較，結(jié)果證明了HHT法在爆破振動(dòng)信號(hào)分析中的適用性和優(yōu)越性。首次將HHT變換理論應(yīng)用到爆破振動(dòng)領(lǐng)域，開(kāi)創(chuàng)了爆破振動(dòng)信號(hào)處理的新方法。（2）首次運(yùn)用小波變換和HHT法對(duì)實(shí)測(cè)爆破振動(dòng)信號(hào)從信號(hào)重構(gòu)、頻譜特性、突變檢測(cè)、分辨率和消噪濾波等方面進(jìn)行了比較研究，并將經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）用于爆破振動(dòng)信號(hào)的消噪濾波和微差延時(shí)的識(shí)別。（3）通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行HHT變換，得到IMF分量、瞬時(shí)能量、邊際譜和能量譜，揭示了硐室大爆破地震波的時(shí)頻特征、能量分布、傳播規(guī)律及場(chǎng)地條件對(duì)振動(dòng)波傳播的影響規(guī)律。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)從介紹爆破地震波特性開(kāi)始，就Hilbert—Huang變換（HHT）理論在爆破振動(dòng)分析、建（構(gòu)）筑物受爆破振動(dòng)能量破壞機(jī)理及爆破振動(dòng)危害控制等方面的應(yīng)用，展開(kāi)了深入而系統(tǒng)的研究。本書(shū)將HHT變換理論應(yīng)用到爆破振動(dòng)領(lǐng)域，將經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）用于爆破振動(dòng)信號(hào)的消噪濾波和微差延時(shí)的識(shí)別，結(jié)合HHT理論，從瞬時(shí)輸入能量角度研究了受爆破振動(dòng)作用的建（構(gòu)）筑物的破壞機(jī)理，并基于能量判別原理，提出了基于最大瞬時(shí)輸入能量等效速度EVE的爆破振動(dòng)統(tǒng)一安全判據(jù)法?！　”緯?shū)可供爆破及相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員和有關(guān)院校師生閱讀使用。

書(shū)籍目錄

1　緒論1.1　爆破地震波特性與振動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)的研究現(xiàn)狀1.1.1　爆破地震波特性研究1.1.2　爆破振動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)1.2　爆破振動(dòng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的破壞機(jī)理1.2.1　建（構(gòu)）筑物的地震破壞影響因素1.2.2　地震對(duì)建（構(gòu)）筑物破壞機(jī)理的研究與進(jìn)展1.2.3　基于能量概念的建（構(gòu)）筑物爆破振動(dòng)破壞機(jī)理1.3　爆破振動(dòng)安全判據(jù)與危害控制2　爆破地震波特性研究2.1　爆破地震波的分類(lèi)2.2　地震波傳播速度2.3　爆破地震波傳播的特性2.3.1　地震波的特征2.3.2　地震波傳播的方式2.3.3　波的衰減與吸收2.3.4　黏彈性介質(zhì)的力學(xué)模型2.4　爆破地震波與自然地震波2.5　小結(jié)3　爆破地震信號(hào)的HHT分析法3.1　HHT分析法3.1.1　經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）原理與算法3.i.2　Hilbert變換與Hilbert譜3.1.3　HHT法的優(yōu)越性3.2　HHT法的仿真實(shí)例3.3　基于HHT的爆破振動(dòng)信號(hào)分析3.4　HHT法研究的有關(guān)問(wèn)題3.4.1　分解方法3.4.2　信號(hào)的物理解釋3.4.3　端點(diǎn)效應(yīng)3.4.4　信號(hào)長(zhǎng)度的選取3.5　HHT法的完備性與正交性3.5.1　完備性的驗(yàn)證3.5.2　正交性3.6　小結(jié)4　爆破振動(dòng)信號(hào)小波分析與HIlT變換比較4.1　爆破振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻分析4.1.1　傅里葉變換4.1.2　短時(shí)傅里葉變換4.1.3　小波變換4.1.4　HHT變換4.2　爆破振動(dòng)信號(hào)的小波分析與HHT變換4.2.1　信號(hào)的分解過(guò)程及信息重構(gòu)4.2.2　信號(hào)的頻譜分析4.2.3　信號(hào)突變檢測(cè)4.2.4　信號(hào)的分辨率對(duì)比4.2.5　消噪與濾波4.3　小結(jié)5　硐室大爆破振動(dòng)特征分析5.1　爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)5.2　爆破振動(dòng)信號(hào)分析5.2.1　工程背景5.2.2　大爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)5.2.3　基于HHT方法的振動(dòng)特征分析5.3　小結(jié)6　建（構(gòu)）筑物受振破壞機(jī)理6.1　建（構(gòu)）筑物受爆破振動(dòng)破壞的形式和因素6.2　能量破壞機(jī)理6.2.1　能量反應(yīng)方程6.2.2　瞬時(shí)輸入能量6.2.3　瞬時(shí)輸入能量的計(jì)算6.3　爆破振動(dòng)特性對(duì)建（構(gòu)）筑物破壞的影響6.3.1　爆破振動(dòng)三要素對(duì)建（構(gòu)）筑物破壞的影響6.3.2　地基場(chǎng)地特性對(duì)建（構(gòu)）筑物作用的分析6.3.3　爆破地震累積作用6.3.4　建（構(gòu)）筑物本身特性的影響6.4　小結(jié)7　爆破振動(dòng)安全評(píng)估7.1　爆破振動(dòng)統(tǒng)一安全判據(jù)7.1.1　能量判別原理7.1.2　瞬時(shí)輸入能量的等效速度7.1.3　爆破振動(dòng)EVE判別法的計(jì)算過(guò)程7.1.4　有關(guān)系數(shù)的選取7.2　工程實(shí)例分析7.2.1　分析一7.2.2　分析二7.3　基于能量破壞機(jī)理的爆破振動(dòng)危害控制7.4　小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　2 爆破地震波特性研究　　當(dāng)炸藥在巖土體中爆炸時(shí)，一部分能量引起炸藥周?chē)橘|(zhì)的擾動(dòng)，并以波的形式向外傳播。人們通常認(rèn)為：在爆破近區(qū)（藥包半徑R0的10－15倍）傳播的是沖擊波；在爆破中區(qū)（15R0-400R0）傳播的是應(yīng)力波；在爆破遠(yuǎn)區(qū)傳播的是地震波，由應(yīng)力波到達(dá)界面產(chǎn)生反射和折射疊加而形成［30］。這是傳統(tǒng)意義上的爆破地震波。隨著研究的深入，爆破地震波又形成了雙源傳遞理論。這種理論認(rèn)為：在接近地表的巖土中的爆破可視為雙源傳播機(jī)理，第一個(gè)源是藥包爆炸主生的爆炸（沖擊）波，它傳遞一個(gè)從藥包向各個(gè)方向傳播的壓力波；第二個(gè)源為鼓包運(yùn)動(dòng)激起的從震中傳播的地震波［170］。實(shí)際上地下爆炸只產(chǎn)生初級(jí)地震波，而空氣與水中爆炸或接近地表的地下爆炸將產(chǎn)生初級(jí)地震波，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生諸如二次拍振、落地沖擊振動(dòng)和因巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的構(gòu)造振動(dòng)等次級(jí)地震波?！　”频卣鸩ㄊ且环N由爆源附近的應(yīng)力波轉(zhuǎn)換而來(lái)在巖土介質(zhì)中傳播的一種能量逐漸衰減的擾動(dòng)。在無(wú)限介質(zhì)內(nèi)，這種擾動(dòng)以體波和面波的形式向外傳播，傳播過(guò)程中波的有關(guān)參數(shù)和時(shí)頻特征常與爆源條件、傳播介質(zhì)的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征及地形等因素息息相關(guān)。由于實(shí)際的傳播介質(zhì)是具有黏彈性性質(zhì)的非常復(fù)雜的巖土介質(zhì)，波在傳播時(shí)往往會(huì)經(jīng)過(guò)多次的反射、折射、繞射、衍射、波型轉(zhuǎn)換甚至波導(dǎo)、層間波等復(fù)雜現(xiàn)象，并因爆源的波陣面形式不同而發(fā)生不同的幾何衰減，同時(shí)還因黏彈性介質(zhì)內(nèi)的內(nèi)摩擦和熱傳導(dǎo)導(dǎo)致能量的耗散現(xiàn)象，使得地震波的傳播過(guò)程是一個(gè)波能不斷衰減的過(guò)程?！　⊙芯勘砻鳎罕ㄋ尫诺哪芰恐?，只有一小部分轉(zhuǎn)化為地震波，其能量所占百分比因傳播介質(zhì)不同而異。在于土中為2％-3％，在濕土中為5％-6％，在水中約為20％。

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    爆破振動(dòng)信號(hào)的HHT分析與應(yīng)用 PDF格式下載

---