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基于HHT分析的超浅埋隧道下穿民房降振控爆技术研究

汇报人：

2024-01-15

目录

contents

引言

HHT分析方法

超浅埋隧道下穿民房振动特性

降振控爆技术研究

基于HHT分析的降振控爆技术优化

结论与展望

01

引言

国内研究现状

国内在隧道爆破振动控制方面虽然起步较晚，但近年来发展迅速，取得了一系列重要成果，如精细爆破、电子雷管等技术的应用。

国外研究现状

国外在隧道爆破振动控制方面起步较早，已形成较为完善的理论体系和技术手段，如预裂爆破、微差爆破等。

存在的问题

目前国内外在超浅埋隧道下穿民房的降振控爆技术方面仍存在一定的问题和挑战，如缺乏针对性强的技术手段、施工难度大等。

本研究将针对超浅埋隧道下穿民房的降振控爆技术进行深入探讨，包括爆破振动特性分析、降振控爆方案设计、现场试验及效果评价等方面。

研究内容

采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法进行研究。首先通过理论分析明确爆破振动传播规律和影响因素；然后利用数值模拟技术对降振控爆方案进行优化设计；最后通过现场试验验证方案的有效性和可行性。

研究方法

02

HHT分析方法

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是一种非线性、非平稳信号的分析方法，由经验模态分解（EMD）和希尔伯特谱分析（HSA）两部分组成。

希尔伯特-黄变换（HHT）

将复杂信号分解为一系列固有模态函数（IMF），每个IMF代表信号中的一个振动模式。

经验模态分解（EMD）

对每个IMF进行希尔伯特变换，得到信号的瞬时频率和幅值，进而构建信号的希尔伯特谱。

希尔伯特谱分析（HSA）

振动信号预处理

特征提取

振动源识别

振动影响评估

利用EMD方法对隧道振动信号进行分解，得到一系列IMF分量，去除噪声和干扰。

结合隧道结构和地质条件，分析各IMF分量的物理意义，识别振动源的类型和位置。

通过对IMF分量进行希尔伯特变换，提取信号的瞬时频率、幅值等特征，用于后续分析。

根据希尔伯特谱分析结果，评估隧道振动对周边民房的影响程度，为降振控爆技术提供依据。

与傅里叶变换（FFT）比较

HHT能够处理非线性、非平稳信号，而FFT仅适用于线性、平稳信号；HHT具有更高的时频分辨率，能够更准确地反映信号的局部特性。

与小波变换（WT）比较

HHT无需预先选择基函数，自适应地将信号分解为IMF分量，而WT需要选择合适的小波基函数；HHT在处理复杂信号时具有更高的灵活性和自适应性。

03

超浅埋隧道下穿民房振动特性

超浅埋隧道施工引起的振动波主要通过土体传播，受地质条件、隧道埋深和施工方法等因素影响。

振动波传播路径

随着传播距离的增加，振动波能量逐渐衰减，振幅减小，频率降低。

振动波衰减规律

振动波在土体中的传播速度受土的物理性质、密度和含水量等因素影响。

振动波传播速度

民房结构的自振频率与其刚度、质量和边界条件等因素有关，不同结构类型的自振频率存在差异。

结构自振频率

振动响应放大效应

结构阻尼比

当隧道施工引起的振动频率接近民房结构的自振频率时，结构振动响应会显著放大。

民房结构的阻尼比影响其振动响应的持续时间，阻尼比越大，振动衰减越快。

03

02

01

长期或强烈的振动可能导致民房结构开裂、变形或破坏，降低其安全性。

结构安全性

振动会引起室内物品的晃动、噪音等，影响居民的居住舒适性和生活质量。

居住舒适性

振动可能对民房内的水暖电等附属设施造成损坏，影响正常使用。

建筑附属设施影响

04

降振控爆技术研究

03

减震措施应用

在民房基础或结构关键部位采取减震措施，如设置橡胶隔震支座、阻尼器等，提高民房的抗震能力。

01

隧道开挖方法优化

采用微震爆破、预裂爆破等控制爆破技术，减小单次爆破规模，降低振动波强度。

02

隔震沟设置

在隧道与民房之间设置隔震沟，阻断振动波的直接传播路径，降低振动波对民房的影响。

振动监测

在隧道开挖过程中和民房关键部位设置振动监测点，实时监测振动波强度和频率等指标。

民房安全评估

根据振动监测数据和民房结构特点，对民房进行安全性评估，判断是否存在安全隐患。

效果对比分析

将实施降振控爆技术前后的振动监测数据和民房安全评估结果进行对比分析，评估降振控爆技术的实施效果。

05

基于HHT分析的降振控爆技术优化

利用HHT（Hilbert-HuangTransform）对隧道爆破产生的振动信号进行分析，提取信号的时频特征，为降振控爆技术提供数据支持。

振动信号分析

通过HHT分析，可以识别出隧道结构和民房的损伤情况，为优化降振控爆技术提供依据。

损伤识别

利用HHT分析振动信号在土体和结构中的传播规律，为降振控爆技术的优化提供理论指导。

振动传播规律研究

方案实施

按照优化方案进行隧道爆破施工，严格控制爆破参数，采用先进的爆破技术，并加强隧道支护措施。

监测与数据分析

在施工过程中，实时监