边坡爆破的振动响应分析与爆破效果参数的预测方法研究

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作者文博
来源兰州理工大学
出版年2021
摘要
随着我国基础建设和矿业开采的发展,边坡地形爆破施工的应用越来越广泛。但是在其生产过程中造成的安全危害严重影响了施工的正常进行和周边居民的生命和财产安全。因此,针对边坡地形的爆破载荷作用机理和能量传播规律研究,以及对爆破质点峰值速度、爆破频率和持续时间的预测方法研究具有重要的工程参考意义。本文采用Matlab软件,对BP神经网络进行了两方面优化,其一,设计了智能的遴选隐含层节点数的程序,可以选择出对检测样本预测效果最佳的隐含层节点数;其二,使用遗传算法对BP神经网络模型的连接权值和阈值进行修正。引用两个具有代表性的边坡爆破案例对程序的可靠性进行了验证。发现经过优化的GA-BP神经网络模型预测的平均相对误差均不大于10%,程序可靠且GA-BP神经网络收敛速度较传统BP网络模型有很大的提高。采用有限元软件LS-DYNA,对新疆磁海铁矿进行模拟。研究不同爆破参数下的多台阶爆破过程,提取速度峰值数据,以实测数据为基准,分别与Sadowski公式计算结果及GA-BP神经网络预测结果进行误差对比分析。发现数值模拟结果和GA-BP预测结果的误差均不大于10%,而Sadowski公式预测结果误差大于20%。结果表明经遗传算法优化后的神经网络及数值仿真模拟对爆破结果参数预测精度最高。爆破能量综合考虑了爆破质点峰值速度、爆破频率和持续时间。本文采用基于单元能通量的总能量计算方法对新疆磁海铁矿爆破振动波能量进行计算,且对爆破振动总能量与爆破振动峰值速度的分别进行了归一化处理。发现爆破振动能量归一化值沿坡面的衰减曲线与速度归一化值衰减曲线具有极强的相似性,爆破近区衰减快、远区衰减慢,爆破振动信号能量受速度峰值影响最大。本文所得研究模型与结果可做为工程实践的参考指导。

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