爆破振动一直是爆破安全施工关注的热点问题,如何实现爆破振动的有效预测,以及通过优化爆破方案有效的减少爆破振动具有很大的工程实际意义。本文依托贵安新区核心区污水处理厂尾水排放通道工程施工2合同段工程,以“隧道爆破开挖振动效应及安全控制”为主题,进行了现场爆破试验,并对隧道侧壁及隧道沿线地表振动分别进行了监测。基于实测数据,爆破振动峰值速度、傅里叶主频、频带能量、减震措施、安全控制标准等进行了研究。主要研究内容及结论如下:(1)隧道侧壁振动速度表现为:水平径向振动速度最大,水平切向振动速度次之,重力方向振动速度最小。隧道沿线地表振动速度表现:重力方向远大于水平横向和水平纵向。依托工程常规爆破施工下,振动速度峰值一般出现在二级掏槽段或者初次辅助眼,005s~0.13s之间,主要源自二级掏槽爆破或者二级掏槽与初次辅助眼爆破振动的叠加。因此,掏槽段是振动控制的关键,同时应避免二级掏槽眼产生的振动波与初次辅助眼之间的波形叠加。(2)基于实测数据,分别采用萨式预测模型、USBM预测模型、印度预测模型以及它们的共同形式基本公式预测模型分别进行了预测公式的拟合。拟合度从从高到低表现为:基本公式预测模型、萨式预测模型、USBM预测模型、印度预测模型,其中萨式公式的拟合效果已经非常接近基本公式。对隧道内侧壁峰值振动速度和沿线地表峰值振动速度的比较分析表明:相同爆破参数和爆心距条件下,沿线地表振动最大振动速度约为隧道侧壁最大振动速度的1.25倍。考虑爆破振动的随机性,定义振动速度预测相对误差REBVV,引入正态分布理论,得到了隧道侧壁和沿线地表的振动速度预测模型。(3)对爆破振动信号进行了FFT变换和HHT变换。在距离爆源25~100m范围内,频率集中在50Hz~300Hz,傅里叶主频分布在50Hz~150Hz内。定义了傅里叶主频预测相对误差REMVF,并引入正态分布理论,得到隧道内及隧道沿线地表主振频率的预测模型,并基于“3σ准则”验证了该预测分布的正确性。基于EMD分解得到的经验模态分量IMF,并对IMF求包络对实际的爆破延时进行了识别。基于HHT变换研究了对爆心距和最大单段装药量对不同频带能量占比的影响。(4)基于依托工程的实际情况,提出了“二级大跳段双楔形掏槽”减震措施,从“提供临空面”、“减少最大单段装药量”和“避免不同段振动信号的叠加”三个角度解释了二级大跳段双楔形掏槽的减震机理。优化前后对爆破振动速度预测公式的影响主要表现在K值上,优化后的K值约为优化前的65%。基于HHT变换对比分析了优化前后爆破振动信号的三维时频谱,结果表明优化后前4段(1段、5段、7段、11段)起爆的能量相对均衡,并且优化后最大瞬时傅里叶主频对应的振动幅值远小于优化前。(5)引入置信度水平这一概念,取置信度水平为95%,基于振动速度预测模型,建立了一套爆破振动安全评估与控制模型。根据爆破安全规程(GB6722-2014),取民房和通信信号塔的安全控制标准为2.5cm/s。基于应力波理论,综合考虑爆破安全规程对新浇混凝土的振动速度规定,最终取南环高速公路安全允许振动速度为8.0cm/s。基于建立的爆破振动安全评估和控制模型,给出了依托工程下穿石板镇水泵站、侧穿通信信号塔基站以及下穿南环高速公路区段的安全施工方案建议。现场振动监测表明,振动速度控制在设定的安全控制标准之内,避免了炮损事件的发生。