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随着爆破环境的复杂化和人们对安全、环保意识的增强,工程爆破所诱发的一系列负面效应尤其是作为爆破公害之首的爆破地震效应问题引发的民事纠纷和民事诉讼愈演愈烈。调查显示,大部分纠纷主要围绕居民建筑墙体和地面开裂、漏水等建筑破损及爆破噪音、震动扰民等问题,其本质是一个典型的震动舒适性问题而非安全性问题,是当地居民在其自身利益面临爆破震动威胁的情况下,对爆破震动做出的一种过激反应。 为了避免因爆破施工引起的不必要麻烦,减少因爆破引起的民事纠纷和诉讼,本文依托青岛市建设事业科技发展项目(No.JK2010-2)和青岛地铁(M3号线)施工监测项目,利用爆炸动力学、数值分析、信号分析技术、动力有限元理论等相关理论和方法,通过查阅大量国内外相关文献,提出了“爆破震动特性预测与控制及舒适性评价方法研究”的课题。本课题采用理论分析、数值计算、现场调查和试验的研究手段对爆破震动信号的预测、控制理论及舒适性评价方法进行了深入系统的探讨。主要研究成果有: (1)利用现场实测数据和小波分析技术拟合回归出爆破地震波传播规律,并利用LS-DYNA数值模拟软件对所得结论进行了验证。 (2)基于最小二乘法和非线性数值分析思想,提出了一种提高爆破震动峰值速度预测精度的方法,并结合小波包分解与重构技术,建立了多频带小波包系数爆破震动信号预测模型,较之前的预测模型,此模型运行稳定、精度更高,弥补了以往预测模型中因所有频带信号共用单一衰减因子而造成误差过大的不足。 (3)首次综合考虑微差时间、起爆顺序和子信号特性对爆破震动诸特性的影响,通过对不同微差时间下两单段波形叠加信号特性的时频分析和数值模型的验证,提出了爆破震动叠加信号的主频、幅值和能量随以上三大因素的变化规律,为科学有效地实施爆破控制提供了理论依据。 (4)通过滤波技术建立了一套适用于居民区爆破震动舒适性的评估方法;结合现场调查数据,建立了一组关于爆破震动舒适度的评判标准,并提出几点减少爆破场区居民投诉的建议。 本文取得的研究成果对科学地预测与控制爆破地震效应,改进和完善现有的爆破震动判据有重要的理论价值和现实意义。