工程安全爆破参数动态优化控制技术研究

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爆破安全是许多工程必须面对的问题,尤其是城市地铁及高速铁路迅猛发展建设的今天,安全爆破面临着越来越复杂的环境。因工程爆破导致的建筑物受损、滑坡、隧洞坍塌等问题屡见不鲜,造成的损失也非常巨大。爆破安全控制是一个系统工程。在爆破施工中,技术人员对爆破安全的控制主要依据现行的《爆破安全规程》,该规程提供了安全振速允许值的参考值、爆破振动安全允许距离计算公式及不同岩性爆破参数K、α的取值范围。但是,《爆破安全规程》给出的K、a值变化范围很大,且仅考虑了岩性这单一因素,而事实上影响K、α值的影响因素是多方面的。另外,《爆破安全规程》没有提出边坡的安全允许振速参考值,这就使得在边坡安全允许振速的选取盲目性较大。本文重点在安全爆破参数的动态优化控制方面进行研究,试图能解决爆破安全控制方面的一些问题。基于Python语言,本研究开发了一款操作简易、可靠度高的安全爆破参数智能动态优化控制软件。该软件可以复制拷贝到爆破工程技术人员的计算机上免安装运行,可以大大减轻爆破工程技术人员爆破安全控制的工作量。软件有三个版块,分别是爆破装药量Q计算版块、爆破参数K、α回归计算版块、振速V预测版块。在复杂环境下,需要保护的对象比较多,针对这个情况,软件的爆破装药量Q计算版块支持多组数据输入然后自动取计算结果最小值;要更有效地对爆破安全进行控制,爆破参数K、a的取值至关重要,针对这个情况,软件的爆破参数K、α回归计算版块支持振动监测数据的自动分析,并回归计算出更合理的K、α值。动态优化后的K、α值可以用于同一工程的后续爆破的安全控制,也可以作为本地区其他工程爆破安全控制的重要数据参考。为了测试软件的功能,本文引用煤炭科学研究总院重庆分院关于杭州市万松岭隧道施工爆破振动速度监测数据40组,分别用前10组和前25组监测数据进行回归计算,再预测最后15组数据,然后进行误差分析,发现用于回归计算K、α的监测数据越多,最后得出的K、α就越贴近实际,误差越小,爆破安全控制就越有效。为了解决边坡安全振速允许值的选取问题,本文基于FLACD3D技术,数值模拟了一个公路边坡在静力条件下的安全系数、自振周期以及在爆破振动条件下的临界振速,发现边坡的临界振速与振动频率相关性较大,与爆破振动的持续时间也有一定相关性。当振动频率与边坡的自振频率相等或接近时,临界振速最小。随着爆破次数的增加(爆破持续时间增加),在一定范围内会降低边坡的临界振速。用FLAC3D模拟计算边坡临界振速的方法给边坡安全允许振速的选取提供了数据理论支撑,是解决爆破振动下边坡安全稳定性问题的合理途径之一。
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