复线隧道爆破振动信号的HHT分析

结合现场采集到的爆破信号,从实践验证HHT(Hilbert-Huang Transform)理论在爆破振动信号处理中的可行性。首先采用经验模态分解(EMD)提取爆破振动信号的固有模态函数(IMF)分量,对主成分分量作Hilbert变换,提取其包络曲线,得到实际延时爆破中的延时时间。再对原始信号经EMD得到的IMF分量进行Hilbert变换,得到信号的Hilbert能量谱,并从瞬时能量的角度研究了爆破振动不同频率的能量作用机理。从而验证了HHT方法的自适应强和高效性在爆破振动信号分析中的优良特性。

露天开采爆破振动信号小波包分析

用传统的傅立叶变换理论无法对爆破振动信号进行准确的时频分析,利用小波包分析所得到的良好的时频局部化性质,可以很好地对爆破地震波进行信号分解和能量分析。在阐释小波包变换基本原理的基础上,给出了爆破振动信号能量分析方法的理论解析,并结合应用实例,对爆破振动信号进行小波包能量分解,把振动信号划分为几个重要频带进行分析,据此得出不同频带上的能量分布和变化,从而确定露天采场某一特殊地形的爆破地震波衰减规律。

隧道爆破振动与机车振动信号时频特征差异化分析

采用频率切片小波变换对复线新建隧道爆破振动与既有隧道机车振动信号进行了分析。在获取两种信号波形和频谱曲线的基础上,利用FSWT对两种信号进行了时频分析。然后根据其逆变换能切割任意频率区间的特点,对两种信号进行子频带划分并得到重构信号;并对两类信号不同的能量分布特性进行了对比研究。研究结果表明:爆破振动信号和机车振动信号的能量主要都分布于200 Hz区域内;在0~100 Hz范围内,机车振动信号所占能量相对较大;100 Hz以上频率区域,爆破振动信号所占能量比例更大。爆破振动信号相对于机车振动信号而言,属于更加高宽频的非平稳随机振动。

隧道爆破振动信号时频谱增强优化分析

针对隧道爆破振动信号时频解析度不足的难题,运用基于卷积神经网络的时频图像增强算法,增强实测隧道爆破信号时频图像,捕获到爆破信号能量在时频域上的聚集范围,从而重构得到反映爆破特征的真实信号;根据真实信号对爆破网络中雷管的起爆时刻进行了精确判别,识别隧道爆破雷管灾害源特征。分析表明:基于卷积神经网络的时频图像增强算法可有效抑制信号中的交叉项,最大限度地保留信号自有项,提高爆破信号能量聚集性和时频解析度;不同批次雷管混用是隧道安全的主要致灾因素,应加强监管以实现隧道安全高效施工。

破岩气体发生器安全性及能量分布特征

为减少传统爆破易产生强振等次生灾害问题,研发破岩气体发生器;通过评估破岩气体发生器的燃烧安全性,开展现场破岩试验并监测其振动,采用品质可调小波变换(TQWT)和希尔伯特-黄变换(HHT)分析方法,提取得到气体爆破信号的主分量,并分析信号不同分量时频特征。研究结果表明:新型破岩气体发生器运输安全性高、燃烧稳定性好,振动强度低,在土石方爆破方面具有显著优势。破岩气体爆破信号各分量幅值、能量占比和相关性系数满足非线性正相关关系。优势分量瞬时能量峰值数量与炮孔分段装药段数密切相关,破岩气体爆破时应采用差异化装填方式,炮孔分段装药应适当增加孔口和孔底部药量,以达到最优化的爆破效果。新型破岩气体发生器爆破技术具有显著减振降损作用,适合在土石方爆破工程中推广应用。

EMD和FSWT组合方法在爆破振动信号分析中的应用研究

针对传统经验模态分解EMD时频分析功能不足的缺陷,提出了基于经验模态分解EMD和频率切片小波变换FSWT组合的爆破振动信号分析方法。对实际工程采集到的爆破振动信号进行EMD分解,根据相关性系数确定优势分量实现信号重构,并获取重构信号全频带FSWT时频特征。利用FSWT逆变换能切割任意频率区间的特点,将重构信号选择时间、频率切片区间进行了更为细化时频特征提取。研究了EMD-FSWT组合方法、Hilbert-Huang变换(HHT)、小波变换(WT)三种方法的消噪滤波效果,并与短时Fourier变换(STFT)、重排平滑Wigner-Ville分布(RSPWVD)两种传统时频方法进行了对比。分析结果表明:EMD-FSWT组合方法,对瞬态信号在时频域上的分辨率更高,消噪和滤波效果好,适于对爆破振动信号进行更为精细化的时频特征分析。

冻结立井爆破冻结壁成形控制与井壁减振研究

控制爆破动载荷对冻结管、冻结壁及井壁的扰动和破坏是冻结井筒施工的重要环节。以万福矿井筒掘进工程为依托,采用周边眼普通光面爆破、半圈切缝药包和整圈切缝药包3种形式,运用多重分形理论,提取了3种条件下冻结壁成形图像多重分形谱特征参数;利用频率切片小波实现了3方案下不同频带信号重构;通过小波包算法对井壁爆破振动进行了监测分析,获取了相应信号频带能量分布。结果表明：多重分形谱可用来客观评价切缝药包对冻结壁的护壁作用;井壁振动信号主频较地面爆破振动高,通常在150 Hz左右;随着频率的升高,井壁振动信号振幅和能量都不断降低;在低频段（0-250 Hz）,相对于周边眼普通光面爆破,半圈切缝药包能量降低了41.54%,整圈切缝药包能量降低了52.42%,切缝药包在低频段具有显著的＂吸能＂作用;在中频段（300-500 Hz）,由于半圈切缝药包装药能量释放不均衡及井筒结构体非严格对称导致频带能量出现了＂选择放大＂效应;在高频段（700-900 Hz）,能量沿高程＂区域集中＂现象说明切缝药包的减振效果更多地体现在爆破近区。验证了切缝药包的减振和对冻结壁的护壁作用。

基于EEMD分形与二次型SPWV分布的爆破振动信号分析

通过EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition)分解和分形盒维数组合算法,结合爆破振动信号统计自相似特性,提出了利用广义自相似性因子来识别爆破振动信号主分量的EEMD分形盒维数广义自相似性方法,并用机车运行振动信号对该方法的精确度进行了验证。将爆破振动原始信号和优势分量重组信号分别采用多重分形算法,定量描述了爆破振动信号在无标度区内的多重分形特征,并对比分析了原始信号和优势分量重组信号的Cohen类二次型SPWV(Smooth Pseudo Wigner-Ville)分布时频特性。结果表明:EEMD分形盒维数广义自相似性方法能够精确识别振动信号的主分量。EEMD优势分量重组多重分形与重组二次型SPWV分布相结合分析方法,可以深刻揭示爆破振动信号中包含的局部时频特性,更能有效改善模态混叠并消除交叉项干扰,提高信号时频聚集性。

冲击作用下静止裂纹与运动裂纹相互作用的试验研究

为了研究静止裂纹与运动裂纹相互作用机制,采用数字激光动焦散系统进行了含不同长度预制裂纹的冲击试验。试验结果表明:竖向主裂纹起裂时的应力强度因子和起裂时间均随水平主裂纹长度增加逐渐减小,水平主裂纹长度越长竖向主裂纹更易起裂;竖向主裂纹朝水平主裂纹扩展阶段,其翼裂纹的应力强度因子均值和扩展速度峰值、均值均随着水平主裂纹长度增加而降低;翼裂纹与水平主裂纹汇聚后,在水平主裂纹停滞的时间和水平主裂纹起裂时的应力强度因子均随着水平主裂纹长度增加呈现先减小后增大趋势。

基于CEEMD与TQWT组合方法的爆破振动信号精细化特征提取

针对传统小波在爆破振动信号特征提取和分析方面的局限性,提出了基于CEEMD和TQWT组合的信号精细化特征提取方法。预先设定可调品质因子小波TQWT高、低品质因子参数对CEEMD分解优势分量重组信号进行分解,并引入相对权重因子θ,优化了分解过程,实现了爆破振动信号特征的精细化提取。分析结果表明:组合方法对爆破振动信号的分析不依赖于先验小波基的选择,分解过程实现了信号的二次滤波。通过连续小波多尺度三维谱和时频小波脊线对比,说明组合算法分解得到的最佳分析信号可真实反映振动信号的细节信息,时频分辨率更高。该组合方法抑制了杂波分量对信号特征的干扰,可精确地提取复杂环境下的爆破振动信号特征信息。

切缝药包聚能控制爆破在立井硬岩快掘中的应用研究

针对煤矿立井掘进炮眼利用率低,成型差的问题,采用了切缝药包定向断裂控制爆破技术。通过在周边眼使用切缝药包,在周边眼单孔药量不变的前提下,将眼数由52减为35个,眼距由600mm增大至800mm实施聚能控制爆破。现场爆破应用效果表明:切缝药包聚能控制爆破可显著提高立井爆破炮孔利用率和眼痕率,半眼痕率增加了52%,周边不平整度在±5cm,周边眼切缝药包降低爆破对围岩的扰动损伤,改善了光面爆破效果,有利于提高立井掘进速度。

单边偏置裂纹相互作用的实验研究

为研究脆性介质中裂纹相互作用对裂纹扩展形态的影响,以有机玻璃(PMMA)为相似材料,采用动态焦散线实验方法开展了三点弯冲击动力学实验研究。结果表明:冲击荷载条件下,裂纹间相互作用影响裂纹起裂时间、裂纹尖端应力场以及裂纹偏转方向。裂纹相互作用使得裂纹起裂时应力强度因子K d I降低,起裂所需能量累积时间缩短;裂纹扩展初始阶段,单偏置裂纹尖端应力场剪应力分量为正,应力强度因子K d II大于0,单边偏置平行双裂纹相同位置处裂纹尖端应力场剪应力分量为负,K d II小于0;裂纹距离中心位置10 mm的情况下,单偏置裂纹起裂后向内侧偏转,单边偏置平行双裂纹相同位置处裂纹向外侧偏转。

三维贯通节理对大跨隧道围岩稳定性的影响

为了探究贯通节理对大跨隧道围岩稳定性影响规律,运用3DEC软件结合离散元强度折减法,以剪切滑移区面积指标为稳定性判据计算大跨隧道围岩安全系数,分析三维状态下节理的走向、倾角、间距、力学参数对围岩稳定性的影响规律。研究结果表明:在大跨隧道围岩中,节理倾向影响稳定性程度由大到小依次为X向、Z向、Y向,仅有单向节理时,ψ>60°时围岩较不稳定;在双向节理组合下,节理倾角致使隧道失稳的经验判别式;节理间距对大跨隧道稳定性的影响程度根据不同块体形状而产生差异,拱顶分布长条形块体时影响最大,洞周分布尖条形块体时影响最小;节理力学参数对大跨隧道稳定性影响程度由大到小依次为内摩擦角、法向刚度、切向刚度、黏聚力;大跨隧道围岩节理倾角由水平到垂直的过程中,围岩变形破坏由拱顶沉降、拱底隆起转变为以拱顶、拱肩大变形及滑移为主。研究结果可为节理岩体中大跨隧道围岩稳定性判定及支护优化提供借鉴。

东秦岭熊耳山东鱼库钼钨矿床工程地质条件及对矿山开采的影响

东鱼库钼钨矿床系近年来发现并探明的Mo、W双大型高温热液矽卡岩—斑岩型矿床;其矿床开发以露天开采为主;矿坑充水主要来源为大气降水;各种赋矿岩石和断层裂隙等均为弱充水因素;根据各种岩石物理力学性质来看,岩层的强度和稳固性极好,并且裂隙系统由地表向深部逐次减弱,坑道开采不会产生坍塌、沉降、掉块和透水事故;环境地质条件亦属简单型;总而言之,水文、工程、环境地质条件均为简单类型,对矿山开采均无大的影响。

正丙胺-钠钴氧化合物插层材料的制备

采用高温固相法合成了层状钠钴氧化合物Na0.7CoO2,并用盐酸对其进行酸化,酸化后再与正丙胺进行酸碱反应,使正丙胺插入层间。最后,运用XRD,IR和TG-DTA等分析手段对插入正丙胺的Na0.7CoO2的结构进行研究。结果表明:正丙胺成功地插入了Na0.7CoO2的层间,使层间距从0.5401nm扩大到0.6976nm。

新媒体对高校宣传工作的影响与对策

新媒体给高校宣传工作带来了重大影响,对于高校宣传工作来讲,新媒体的发展既是机遇也是挑战,只有科学认识新媒体对宣传工作的影响,树立与时俱进的宣传理念,加强高校宣传队伍建设,注重宣传实效,把握机遇,应对挑战,才能真正提高高校宣传工作水平。

交替爆破开挖下分岔隧道中夹岩损伤特征研究

明确在左右交替爆破施工情况下分岔小净距隧道中夹岩损伤规律,将有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。采用三维有限差分软件FLAC 3D模拟了爆破荷载作用下分岔小净距隧道交替开挖过程,重点研究了中夹岩在不同开挖工况下损伤分布及演化规律,最后通过厦门海沧疏港通道分岔隧道工程项目现场声波损伤范围检测结果进行了验证。研究结果表明:爆破产生应力波在分岔口产生反射形成拉应力,使得分岔口断面损伤更严重;隧道中夹岩损伤呈不对称“V”字分布,由中夹岩内部至轮廓线损伤逐渐增大,主隧道侧中夹岩最大损伤在90°~120°范围内,匝道侧中夹岩最大损伤在90°范围内,中夹岩厚度对中夹岩损伤有较大影响,随着厚度的增加中夹岩损伤程度降低且损伤范围未贯通左右隧道;通过模拟改变不同进尺、开挖错距及开挖顺序发现,与2 m进尺相比,5 m进尺完全损伤区提高了58.5%,损伤贯通区提高了70%,错距1步较错距4步工况完全损伤区增加了1.27 m,损伤贯通范围也出现一定增加,先开挖较小断面有利于中夹岩稳定,围岩损伤对称性较好,但远离中夹岩一侧岩体损伤会出现扩大,数值模拟结果与现场实测结果基本一致。模拟结果为该类公路分岔小净距隧道施工提供一定参考。

爆破震动信号在不同掏槽形式下的HHT分析

为研究钻爆法施工技术对巷道围岩稳定性的影响,减少围岩损伤,通过设计直眼和楔形两种掏槽爆破方案进行相应的爆破实验。利用HHT(Hibert-Huang Transform)法对检测到的爆破震动信号进行分析,得到信号的时频分布和能量谱图,并由此对两种掏槽形式进行比较。结果表明:直眼掏槽信号内主频较高且主频带的范围较小,高频能量的比例较大;楔形掏槽信号主频较低但频带范围较宽,信号内的低频能量比例增加,前者对围岩损伤大于后者且都保证了巷道围岩的稳定性。

基于HHT方法的煤矿深立井掘进爆破振动信号分析

爆破振动信号分析是爆破参数确定的重要依据。以潞安古城煤矿桃园进风井掘进工程为背景,对立井掘进施工过程中井壁振动信号进行了HHT分析。对爆破信号进行EMD分解,得到信号的各IMF分量,对主分量信号进行Hilbert变换并求取包络线,准确识别出立井爆破雷管实际微差间隔时间并获得信号的Hilbert时频谱。分析表明:HHT方法自适应性强,适合于对立井爆破信号进行精细化特征提取。

隧道微差爆破雷管延时识别方法研究

微差爆破延时的识别是爆破方案调整和优化的重要依据。采用HHT和分形组合方法对实际隧道工程采集到的爆破振动信号进行了分析。利用HHT变换中的EMD(Empirical Mode Decomposition)分解对采集到的典型爆破振动信号分解为12个imf(Intrinsic Mode Function)分量。通过分形盒维数算法,计算得到原信号及其各imf分量的分形盒维数值和自相似性因子值,并确定imf 4分量为信号的主分量。对其进行HHT变换取模,准确识别了微差爆破雷管实际延期时间。分析结果表明,HHT和分形组合方法对于微差爆破延时的识别可靠,精度高。