为了明确某地下矿山采场爆破振动对运输大巷和地表民房等的影响程度, 并对其进行控制, 应用现场工业试验的方式获取实测数据资料。试验首先采用Blast-NET型爆破监测仪对爆破引起的径、切、垂向振动速度和频率进行监测, 根据萨道夫斯基公式, 用一元回归分析法计算得出与地质条件相关的K、α值, 从而获得了现场实际爆破振动速度计算公式。随后通过持续开展振动监测验证了计算公式的可靠性, 并分别对逐排起爆、分段起爆、逐孔起爆三种不同起爆网路进行优化试验。研究结果表明, 若考虑保护地表民房, 在逐排起爆、分段起爆、逐孔起爆条件下, 爆源与保护建筑物最小安全距离分别为250 m、200 m、125 m; 若考虑保护井下运输巷道, 在逐排起爆、分段起爆、逐孔起爆条件下, 爆源与保护建筑物最小安全距离分别为30 m、25 m、25 m。最终认为:当预测振动速度满足逐排或逐排分段起爆条件时, 矿山可采用导爆管雷管起爆; 若仅满足逐孔起爆网路时, 则只能采用数码电子雷管或高精度导爆管起爆网路。

根据某航道水下钻孔爆破工程邻近高层建筑同一水平距离、不同竖向位置处底部、中部和顶部三个三向监测点开展的连续爆破振动监测结果, 分析爆破振动速度、振动频率和振动能量高程效应三维空间规律, 探究高层建筑爆破振动高程效应机理。分析结果表明: ①爆破振动速度受“面波椭圆运动”、“能量衰减”和“鞭梢效应”共同作用, 在高层建筑中的传播呈现出明显的三维空间效应, 垂直向Z“面波椭圆运动”和“鞭梢效应”作用占主导, 表现为明显的高程放大效应, 而水平向X、切向Y“面波椭圆运动”和“能量衰减”作用占主导, 表现为高程衰减效应; ②爆破振动频率在高程建筑中的传播主要受墙体垂直距离影响, 在水平向X、切向Y和垂直向Z三个方向均表现为高程衰减效应; ③垂直向Z爆破振动能量分布从建筑底部、中部至顶部呈现明显的逐步高程放大效应, 高频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程衰减效应, 低频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程放大效应, 而中部和顶部各频带能量比例高程效应不明显。研究结论对高层建筑的爆破振动控制具有借鉴意义。

针对高压输电铁塔爆破振动安全控制标准不明确，难以指导施工的难题，以某在建高速公路隧道工程为依托，设计单循环200 kg工业炸药量级隧道爆破掘进孔网参数，开展临近高压铁塔塔基质点爆破振动现场监测，对振动信号进行统计分析，研究了隧道爆破施工对临近高压铁塔的振动响应特征及振动信号的衰减规律。结果表明：随着爆心距的减小，塔基质点振动峰值合速度呈增大趋势，振动能量集中频带向低频方向发展，振动频率受隧道围岩裂隙发育程度的影响较明显；竖直方向的振速峰值均大于水平方向的振速峰值，要重点关注塔基竖向振动危害，防止塔基面介质的沉降；采用多段别延期起爆网路，严格控制低段别雷管的最大起爆药量，可有效削弱爆破振动对高压铁塔的危害效应。通过数据拟合，得出了本工程条件下隧道爆破质点振动传播衰减公式。本隧道工程将高压铁塔处的爆破振动速度控制在1.0 cm/s以内，确保铁塔安全运营，因此建议电力主管部门和制法机关适当放宽电力设施周边爆破作业的管控范围。

无中墙连拱隧道作为一种新的隧道形式由于其两拱相连，间距过小，导致后行洞爆破施工时对先行洞支护结构及围岩易产生不利影响，需要对爆破进行监测及安全控制。以云南曼腊公路隧道为依托，通过现场实测数据与数值模拟结果相结合，对后行洞爆破开挖进行分析研究。在后行洞爆破施工过程中对先行洞洞壁振动速度进行监测，得到该工程地质条件下后行洞爆破时先行洞洞壁振动速度的传播和衰减规律。建立数值模型，模拟连拱隧道后行洞爆破开挖的施工过程，对模型计算得到的振动速度传播的衰减规律与现场实测数据进行比对，确保离散元模型的可靠性与准确性。对模型中后行洞爆破开挖对先行洞衬砌变形和围岩损伤进行分析，得到衬砌支护结构和围岩的稳定性。综合振动传播规律和数值模拟结果，在确保支护结构和围岩安全的前提下提出针对该隧道的最大段药量，在该工程条件下，建议后行洞爆破时最大段药量不超过15 kg。结合最大段药量和振动衰减规律确定最大允许振动速度，于爆破工作面同一平面的先行洞迎爆侧中墙处振动速度不超过22 cm/s。在后续施工中该安全控制方法可靠有效，可为类似连拱隧道爆破开挖工程提供参考。

为拆除一座先简支后连续预应力钢筋混凝土大桥, 根据桥梁自身结构特点及周围构(建)筑物距离, 采用分幅分段原地塌落的爆破拆除施工方案。直径1.4 m的无系梁的短墩柱炸高3 m, 间距30 cm, 排距50 cm的参数布孔; 针对直径1.8 m的有系梁的长墩柱在系梁上下方各爆破一段, 下段炸高4 m, 上段炸高3 m, 间距40 cm, 排距50 cm的参数布孔。孔内采用连续装药, 数码电子雷管正向起爆, 通过控制延期实现柔性塌落控制塌落触地振动。采用4层防护措施, 严格控制飞石。爆破施工结果表明:爆破网路延期参数合理, 实现了柔性塌落, 减小了塌落振动, 飞石在控制范围内。

以济南市顺河快速路南延(英雄山立交至南绕城高速)建设工程为工程背景, 结合现场爆破振动监测及ANSYS/LS-DYNA建立模型进行对比研究, 分析小净距隧道爆破开挖中, 先行洞在后行洞上台阶爆破作用下的动力响应。结果表明：先行洞三向振速中, X水平径向振速最大, 且与合速度大小接近, 先行洞振速由掌子面后方至隧道入口处呈现衰减趋势, 提出了现场监测应根据对于X水平径向的数据调整爆破方案参数。针对济南隧道的施工条件, 现场采用CD法施工方法, 通过控制实际爆破单段药量、炮孔深度、超前小导管、复合衬砌超前支护等措施取得了良好的爆破效果。

搭建了基于布里渊光时域分析(BOTDA)的海底电缆(海缆)振动信号监测模拟实验系统,通过实验获得了锚砸、冲刷、摩擦3种工况下的海缆振动信号。针对振动信号含有大量噪声,提出TSA-VMD-MPE降噪方法。利用被囊群算法(Tunicate Swarm Algorithm,TSA)优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD),获取VMD分解层数与惩罚因子的最优值,对振动信号分解获得本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)分量; 利用IMF与原始信号的相关性及IMF的方差贡献率联合来确定IMF的多尺度排列熵(Multi-Scale Permutation Entropy,MPE)阈值,对振动实验信号进行降噪。实验结果表明: 所提降噪算法使3种海缆振动信号信噪比平均提高了12.0296dB; 将提出的MPE阈值方法应用于EEMD与CEEMD算法也获得了良好的降噪效果。

提出了一种基于膜片与菱形结构的光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器,理论分析了传感器的加速度检波机理,推导了其灵敏度和谐振频率表达式。利用ANSYS和MATLAB软件对传感器的结构参数进行了优化设计,得到了尺寸更小但能满足实际应用需求的FBG加速度传感器,构建了有限元模型并仿真了传感系统的振动特性。制备了传感器实物并进行了动静态特性测试。结果表明:在20~90 ℃温度条件下,FBG传感器具有较好的温度自补偿效果,有效减小FBG中温度对加速度测量的影响;该传感器1阶固有频率约为681.4 Hz,在频率为0~500 Hz范围内,传感器灵敏度与振动信号频率呈良好的线性关系;膜片与菱形结构的组合应用增强了传感器横向抗干扰能力,并使得横向干扰度小于5%。

对常见的几种振动监测方法进行了比较，阐述了激光多普勒技术用于振动监测的基本原理，设计了并研发了用于发射场小型地面设备振动监测的激光多普勒测振仪。以高精度PDV100型测振仪为对比，并模拟小型地面设备低频、中频、高频的振动特性，重点测量了其频率、振幅两个特征参数。实验结果表明，自研测振仪对振动频率测量值的相对误差能够控制在0.4%以内，对振幅的测量能够达到1 μm量级，满足发射场小型地面设备振动监测的需求。