考虑峰值时间变化的爆炸振动波形预测方法研究

《Scientific Reports》：Research on prediction method for blast vibration waveforms considering peak-time variation

　　

摘要

为解决传统安德森爆炸振动预测模型的精度瓶颈问题，该模型假设子波峰值时间固定，且在多孔叠加过程中会出现相位误差累积现象，本文提出了一种基于峰值时间非线性衰减的模型修正方法。以单孔装药量、爆炸中心距离和峰值粒子速度为核心影响因素，通过量纲分析推导出峰值时间预测公式，揭示了峰值时间随传播参数的非线性变化规律。在此基础上，通过对参考小波同时进行振幅缩放和时间轴缩放，构建了振幅-时间双参数修正的安德森非线性叠加模型。通过单孔、双孔和六孔爆破试验以及16孔工程案例进行了系统验证。结果表明，与传统模型相比，峰值粒子速度的相对误差从15.2%–29.0%降至6.9%–14.0%，峰值时间的相对误差从88%–115%降至1.3%–30.0%。波形形状和频谱特征的匹配度显著提高，所有测试案例的主导频率预测偏差均控制在8赫兹以内。在16孔大规模露天矿台阶爆破中，峰值粒子速度的预测偏差仅为7.9%，峰值时间偏差仅为2毫秒。该模型有效解决了多孔爆炸振动叠加过程中的相位误差累积问题，可为精确预测爆炸振动并实现安全控制提供可靠的理论支持。