小波能量法在爆破地震安全中的应用研究

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目前振速—频率相关的双因素安全判据是爆破震动安全评价的主流。但大量工程实例表明,在满足现有振速—频率相关的双因素安全判据时,仍不可避免地产生民事纠纷。同时,对于陈旧和破损结构物的安全评判还没有一个统一的标准,说明现有的安全判据还存有一定的局限和不足。 本文从信号的处理、分析入手,基于MATLAB小波分析工具箱的平台,运用小波变换和小波分析技术对爆破震动信号进行特征分析;从能量角度出发,基于小波能量法,研究了爆破震动信号不同频带的能量分布特征,探讨了爆破地震波的作用机制和行为特征,探索建立了综合考虑爆破震动强度、频率和持续时间以及受控建(构)筑物固有频率特性等因素影响的折合能量安全判据。 小波及小波包分析能够很好地反映爆破震动的非平稳特性,满足了非平稳随机信号特征分析的要求。同时,通过理论的分析和计算,确定了db8小波基为适合爆破震动信号非平稳随机特性的最佳小波基。 根据小波分解原理,使用MATLAB语言编制计算程序对爆破震动信号进行处理,便可获得各频带爆破震动信号分量的小波频带能量。再通过对小波频带能量的分析,可以得出相关规律性,直接反映爆破震动信号的内在特征。 各频带信号的不同频率成分对被保护建(构)筑物破坏的影响程度是不同的,可赋予不同的权值:根据结构动力学理论,考虑从各频带的主振频率与被保护结构物的自振频率之间的关系入手选取权重值; 然后将各频带上的信号能量按相应的权重折合合成便可得到折合能量。 折合能量安全判据综合考虑了爆破震动的强度、频率和持续时间以及受控建(构)筑物固有频率特性等因素的影响,更准确、更全面地反映了爆破震动对建(构)筑物的作用影响。与现行的振速一频率安全判据相比,可视为一种进步,其工程应用具有一定实用价值和现实意义。
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