试议爆破基于Hilbert能量岩体爆破震动损伤

论文导读：
摘要：爆破是目前岩土开挖的主要手段之一，并且发挥着越来越重要的作用，而爆破震动造成的岩体损伤不足一直受到人们的关注。虽然国内外学者对岩石爆破震动损伤进行了许多富有成效的探讨，但由于爆破震动危害的复杂性、隐蔽性、突发性以及受震岩体的多变性，由此，岩体爆破震动损伤不足依然是十分艰巨而复杂的探讨课题。本论文以工程爆破震动监测及岩石损伤范围检测资料为探讨对象，利用EEMD-HHT信号浅析策略对岩体的爆破震动特性、爆破震动响应特性、爆破震动能量损伤机理、损伤评价等方面进行了深入而系统的探讨。主要包括以下几个方面的工作：（一）EEMD-HHT策略在爆破震动信号浅析中的运用。本论文将EEMD-HHT策略运用到爆破震动信号浅析中，这是爆破震动信号浅析策略的巨大革新。该策略在EEMD分解历程中有很强的适应性，并且能有效抑制EMD分解出现的模态混叠现象，由此，EEMD-HHT策略在强非线性、非平稳的爆破震动信号浅析中具有很强的适用性和优越性。（二）现代谱估计在岩体爆破震动信号的频谱特性浅析中的运用。首次将自回归AR模型参数的现代谱估计运用到岩体爆破震动信号的频谱浅析中，以现代谱策略求得岩体爆破震动信号的功率谱密度曲线比较平滑，方差也较小，主频附近没有虚假峰值，主频率明确。（三）基于相关性的EEMD策略的岩体爆破震动信号滤波探讨。EEMD分解体现了自适应的滤波特性，这对强非线性和非平稳性的爆破震动信号有较强的适用性。通过IMF分量进行相关性浅析去除噪声分量，并将非噪声分量进行重构得到去噪声后的爆破震动信号。（四）以Hilbert能量法对岩体爆破震动特性进行浅析。对信号的各IMF分量所蕴含的能量进行浅析，得到岩体爆破震动能量几乎全部集中在中频范围内，在高频和低频部分的能量分布非常低；对各IMF分量的Hilbert瞬时能量进行浅析，得到高频分量对岩体的震动作用时间较短，低频分量对岩体的作用时间长。（五）基于Hilbert能量策略进行浅析岩体爆破震动响应。以Hilbert能量的角度对爆破震动边际能量、瞬时能量与岩体动力响应的联系进行浅析，得到岩体爆破震动最大响应是由岩体的自振周期与震动能量共同作用的结果，而不是由边际能量、瞬时能量的最大值所引起的。（六）以Hilbert能量的角度进行岩体爆破震动损伤机理探讨。岩体爆破震动损伤受到岩体爆破震动特性和岩体动力响应特性的共同影响，以爆破震动最大瞬时输入能量、卓越瞬时输入能量、总输入能量、相对位移响应能量进行了岩石受爆破震动破坏机理探讨，结果表明相对位移响应能量更能综合体现了爆破震动特性与结构本身特性共同作用。（七）岩体爆破震动损伤评价。将岩体爆破震动信号的Hilbert能量与岩体损伤深度范围之间的联系进行浅析探讨，得到以爆破震动最大瞬时输入能量、卓越瞬时输入能量、总输入能量、相对位移响应能量与岩体损伤深度之间的相关性逐步增强，利用相对位移响应能量与岩体损伤深度之间的相联系性，进行评价岩石爆破震动损伤深度范围是可行的。关键词：爆破震动论文岩石损伤论文Hilbert能量论文EEMD-HHT论文
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ABSTRACT5-8
目录8-11
第一章 绪论11-19

1.1 探讨背景与作用11

1.2 爆破震动信号浅析策略探讨近况11-14

1.2.1 Fourier 变换12

1.2.2 短时 Fourier 变换12-13

1.2.3 小波变换及小波包变换13

1.2.4 HHT 变换13-14

1.3 爆破震动破坏机理14-16

1.3.1 震动破坏论述的探讨进展14-16

1.3.2 基于能量的爆破震动破坏论述16

1.4 岩体爆破震动损伤相关探讨16-17

1.5 本论文主要的探讨内容17-19

第二章 EEMD-HHT 浅析策略19-37

2.1 EMD 分解策略19-27

2.

1.1 EMD 策略的基本原理及算法19-23

2.

1.2 EMD 的完备性与正交性23-26

2.

1.3 EMD 分解的缺点26-27

2.2 EEMD 分解策略27-28

2.3 EMD 和 EEMD 策略比较浅析28-30

2.4 Hilbert 变换和 Hilbe论文导读：七章结论与展望121-1237.1主要结论121-1227.2探讨展望122-123参考文献123-135发表论文和参加科研情况说明135-136致谢136上一页12
rt 谱30-35

2.4.1 Hilbert 变换30-34

2.4.2 Hilbert 谱浅析34-35

2.5 EEMD-HHT 策略的优越性35-36

2.6 本章小结36-37

第三章 岩体爆破震动特性浅析37-62

3.1 信号浅析策略37-43

3.

1.1 信号采样原则37

3.

1.2 信号浅析策略37-40

3.

1.3 现代谱浅析策略40-43

3.2 爆破震动信号滤波策略浅析43-49
3.

2.1 EEMD 滤波特性43-44

3.

2.2 基于相关性的 EEMD 滤波策略44-49

3.3 爆破震动信号能量的特性浅析49-61

3.1 能量浅析策略49-50

3.2 爆破震动信号的能量浅析50-61

3.4 本章小结61-62

第四章 岩体爆破震动响应特性浅析62-79

4.1 反应谱论述62-66

4.

1.1 质点运动微分方程的建立62-64

4.

1.2 运动微分方程的求解64-65

4.

1.3 反应谱的计算65-66

4.

1.4 反应谱特性66

4.2 爆破震动速度激励下的结构响应浅析66-72
4.

2.1 速度激励下的动力响应公式推导66-68

4.

2.2 动力响应方程的求解68-69

4.

2.3 岩体爆破震动反应谱浅析69-71

4.

2.4 岩体爆破震动响应规律71-72

4.3 爆破震动能量与岩体响应的相关性浅析72-77
4.

3.1 在频域边际能量与岩体响应的联系72-75

4.

3.2 在时域瞬时能量与岩体响应的联系75-77

4.4 本章小结77-79
第五章 岩体爆破震动损伤机理浅析79-96

5.1 爆破震动作用下岩体的破坏形式79

5.2 爆破震动波的能量分布特点79-80

5.3 爆破震动能量破坏机理80-92

5.

3.1 能量反应方程80-83

5.

3.2 爆破震动瞬时输入能量83-90

5.

3.3 爆破震动总输入能量90-91

5.

3.4 相对位移能量91-92

5.

3.5 能量单位的释义[162]92

5.4 爆破震动能量的影响因素92-95
5.

4.1 爆破震动特点的影响92-94

5.

4.2 结构体自身特性的影响94-95

5.5 本章小结95-96
第六章 岩体爆破震动损伤评价96-121

6.1 岩体损伤检测与判别96-98

6.

1.1 声波检测策略96

6.

1.2 岩体损伤对声波的影响96-98

6.

1.3 岩体损伤判别标准98

6.2 岩体损伤评价策略浅析98-99

6.3 爆破震动信号的 Hilbert 能量计算99-117

6.

3.1 总输入能量计算100-110

6.

3.2 最大瞬时输入能量计算110-111

6.

3.3 卓越瞬时输入能量计算111-117

6.4 Hilbert 能量与岩体损伤的联系117-120

6.5 章小结120-121

第七章 结论与展望121-123

7.1 主要结论121-122

7.2 探讨展望122-123

参考文献123-135
发表论文和参加科研情况说明135-136
致谢136