隧道爆破振动信号Hilbert-Huang变换分析

山岭隧道具有深埋、高地应力特点,导致爆破振动信号经隧道围岩后变得更加复杂同时伴随有瞬时性,给振动信号分析带来困难,而希尔伯特-黄变换分析法(HHT法)由于自适应性能较好地对振动信号进行分析处理。以延(庆)崇(礼)高速公路(北京段)温泉隧道为工程背景,采用HHT法对爆破振动信号进行处理,获得频域和能量方面信息,得到频谱、Hilbert边际谱和瞬时能量,从频率和能量方面分析爆破振动信号时频特征。研究结果表明:(1)爆破振动信号波动能量主要处于0～0.5s时间段和0～60Hz低频段内;隧道掘进爆破,要充分考虑围岩和衬砌自振频率,避免产生共振,减少爆破对围岩和衬砌结构的危害。(2)边际谱能量最大值23.8cm2/s,对应频率44Hz,信号振动频率主要集中在0～60Hz之内;最大瞬时能量为0.98cm2 Hz/s2,由掏槽孔爆破振动形成。两者与能量谱相吻合,说明HHT法具有良好的适应性。(3)研究得到振动信号时频特性,对隧道爆破施工安全及稳定性分析具有指导作用。