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在当今建设和谐小康社会的大环境下,随着人们环保意识的日益增强、工程爆破技术应用的日益广泛和应用领域的不断扩大,人们越来越关注爆破时产生的振动、飞石和冲击波等问题。因此研究爆破地震预测与爆破振动响应,特别是研究最根本的爆破震源机制以及爆破振动在地表面的动力响应已经成为爆破振动效应研究的重要课题。本文结合高等学校博士学科点专项科研基金“掘进爆破动荷载对锚喷支护结构损伤和破坏研究”(编号:20113718110002),在查阅和研究大量国内外相关文献的前提下,把基础理论研究、爆破现场监测、数值模型模拟计算与正确性分析以及有限元模拟分析相结合,从爆破地震波测试分析、岩石中爆炸破坏分区与震源机制、爆破地震波在半无限介质自由表面的运动规律预测、基于动力有限元ANSYS/LY-DYNA的爆破振动响应以及爆破振动效应控制等五大方面对爆破地震预测与爆破振动响应进行分析、探讨和研究。 本研究主要内容包括:⑴依托青岛经济技术开发区鸿润广场地基爆破开挖工程,以该次爆破开挖工程中的实测地震波为研究对象,并利用小波包分析理论,对其进行处理和分析,进一步找出了爆破地震波的特征,为今后爆破振动的预测与控制提供了着实的依据。⑵对岩石中爆炸破坏分区、各分区上的震动参数以及破碎区与弹性区界面上的压力等三个方面进行研究。运用摩尔—库伦理论准则,将波的传播速度及时间等参数构成的运动学方程和动力学方程相结合,详细推导了岩石中爆炸破坏分区,以及各分区上的震动参数。运用MATLAB进行编程计算得出爆炸破坏分区半径以及破碎区与弹性区界面的压力时程图,然后对得出的理论结果进行正确性分析。⑶根据弹性动力学、岩石动力学、爆炸力学理论,再根据爆破地震波位移势函数的特点,利用复合函数与积分变换和分离变量的方法,建立浅埋爆炸作用下,爆破地震波在半无限介质自由表面运动的计算模型,并通过实例计算与分析,对爆破地震波在半无限介质自由表面的运动规律进行预测。⑷以一个十一层框架结构小高层为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,建立三维空间实体有限元模型,通过在该框架结构底部输入高频爆破地震实测信号、中频爆破地震实测信号和低频爆破地震实测信号等三个不同频段的实测爆破地震波,对比不同方向的单向爆破地震单独作用和三向爆破地震共同作用时对十一层框架结构小高层的动力响应,从爆破地震波作用下的应力响应和加速度响应两个方面,对结构进行爆破地震动力响应分析。⑸首先分析了爆破振动效应控制的影响因素,然后从控制爆源、控制爆破地震波的传播途径和控制受控对象等三个方面分析了控制爆破振动效应的主要措施。