一种建筑物爆破振动安全评价方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及爆破保护技术领域，具体而言，涉及一种建筑物爆破振动安全评价方法、装置、设备及介质。

背景技术

隧道爆破过程中，往往在需要保护的目标结构物表面或者附近安装振动速度传感器，对记录的数据做经验公式的回归分析，再对照《爆破安全规程(GB6722-2014)》中建议的阈值对建筑物安全进行粗略的评价。

实际上，在位于隧道爆破掌子面后方的建筑物，采用现有技术的方法并不准确，而现在亟需一种对位于隧道爆破掌子面后方的建筑物的安全评价方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑物爆破振动安全评价方法、装置、设备及介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种建筑物爆破振动安全评价方法，包括：获取第一信息，所述第一信息包括爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息，建筑物与爆破点之间存在第一传播介质和第二传播介质；根据所述第一信息建立介质探索数学模型，求解所述介质探索数学模型得到介质参数，所述介质参数包括两个第一传播介质影响系数和第二传播介质影响系数；根据所述介质参数、所述爆破点位置参数信息和所述建筑物位置参数信息计算得到建筑物的安全评价。

第二方面，本申请还提供了一种建筑物爆破振动安全评价装置，包括：第一获取单元，用于获取第一信息，所述第一信息包括爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息，建筑物与爆破点之间存在第一传播介质和第二传播介质；参数探索单元，用于根据所述第一信息建立介质探索数学模型，求解所述介质探索数学模型得到介质参数，所述介质参数包括两个第一传播介质影响系数和第二传播介质影响系数；安全评价单元，用于根据所述介质参数、所述爆破点位置参数信息和所述建筑物位置参数信息计算得到建筑物的安全评价。

第三方面，本申请还提供了一种建筑物爆破振动安全评价设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述建筑物爆破振动安全评价方法的步骤。

第四方面，本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于建筑物爆破振动安全评价方法的步骤。

本发明的有益效果为：

本发明通过考虑不同属性介质层对近距离爆破下建筑物的安全影响，更符合爆破振动波传播规律和衰减性质，在现有技术上的基础上考虑传播路径的影响，能够有效的在考虑不同传播介质属性影响时对建筑物采取精确有效的安全预测和损伤评价，或者在已知安全响应阈值的基础上对施工参数进行计算，解放生产能力，提高生产效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的建筑物爆破振动安全评价方法流程示意图；

图2为本发明实施例中所述的施工示意图；

图3为本发明实施例中所述的建筑物爆破振动安全评价装置结构示意图；

图4为本发明实施例中所述的建筑物爆破振动安全评价设备结构示意图。

图中标记：1、第一获取单元；2、参数探索单元；21、第一发送单元；22、第二获取单元；23、第一计算单元；231、第三获取单元；232、第一提取单元；233、回归计算单元；2331、第四获取单元；2332、第二提取单元；2333、第三计算单元；24、第二计算单元；241、第四提取单元；242、第一构建单元；243、第四计算单元；3、安全评价单元；31、第五计算单元；32、第二构建单元；33、第六计算单元；34、对比单元；800、建筑物爆破振动安全评价设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、I/O接口；805、通信组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实际上，传感器与爆破点之间介质复杂多样，材料属性不尽相同，如岩石、土壤、空气和水等。爆炸振动波穿越两种性质较大的介质时将产生复杂的反射、折射和绕射现象，传播过程极其复杂，并且得到的结论往往很复杂，成果面对实际应用转化困难。对于爆破面经过后方的安全评价，爆破振动波将穿越空气层等介质属性变化很大的情况，这无疑对近距离爆破下构筑物的安全预测和损伤评估带来挑战。

实施例1：

本实施例中提供了一种建筑物爆破振动安全评价方法。

参见图1，图中示出了本方法包括步骤S100、步骤S200和步骤S300。

S100、获取第一信息，第一信息包括爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息，建筑物与爆破点之间存在第一传播介质和第二传播介质。

需要说明的是，由于在地下隧道爆破中爆炸振动波穿越两种性质较大的介质时将产生复杂的反射、折射和绕射现象，所以在本申请中，建筑物与爆破点之间距离不易过大，优选建筑物与爆破点之间距离在100m以内。

同时，为了便于说明，参见图2施工示意图。在本申请中的实施过程中小净距隧道，分为先行隧道和后行隧道，两隧道开挖面相距50m。后行隧道开挖面后方存在一横通道连接这两条隧道。后行隧道施行爆破开挖，其掌子面中部掏槽爆破为爆破点。爆破之前，在先行隧道和横通道分别布置第一传感器组和第二传感器组进行监测。在本申请中为简化考虑爆炸地震波的传播，通过空间位置关系，后行隧道掌子面尺寸效应不容忽视，爆破点的地震波传播至后方横通道需要穿越一定长度为x的空气层。

S200、根据第一信息建立介质探索数学模型，求解介质探索数学模型得到介质参数，介质参数包括两个第一传播介质影响系数和第二传播介质影响系数。

需要说明得是，在本申请中的实际应用环境中还可以包括第三传播介质、第四传播介质以及更多传播介质，那么对应实际应用环境介质参数中即包括第三传播介质影响因素、第四传播介质影响因素以及更多传播介质影响因素。

S300、根据介质参数、爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息计算得到建筑物的安全评价。

具体而言，在本步骤中为：根据介质参数构建抵到建筑物的振动速度预测公式，再通过振动速度评价建筑物的安全性。

进一步而言，在本申请中振动速度预测公式为：

其中，V为振动速度；k和α均为第一传播介质影响系数；Q为单次爆破起爆炸药重量；λ

需要说明的是，若是建筑物与爆破点之间具有更多的介质，那么只需要在式中λ

在本步骤中，通过对建筑物与爆破点之间实际具有多少介质而考虑多种不同属性介质层的爆破振动，进而更加精确的评价建筑物的安全，从而尽可能的解放生产率和生产效率，降低成本。

具体而言，在本申请中，步骤S200中包括步骤S210、步骤S220、步骤S230和步骤S240。

S210、发送第一控制命令，第一控制命令包括根据爆破点位置参数信息布置第一传感器组和第二传感器组的命令，第二传感器组和建筑物均与爆破点之间存在第一传播介质和第二传播介质，第一传感器组与爆破点之间存在第一传播介质。

需要说明的是，在本申请中第一传感器组内包含10个监控点，并且位于爆破掌子面前方，具体而言，可参见图2，本申请中在先行隧道内布置编号为6-15监控点，同时，在本申请中所使用的传感器为爆破测振仪，通过爆破测振仪进行爆破振动监测。

同理，在本申请中，第一传感器组内包含5个监控点，具体而言，可参见图2，本申请中在横通道布置编号为1-5的监控点，并且第二传感器组亦采用爆破测振仪，通过爆破测振仪进行爆破振动监测。其中，在本申请中，第二传感器组位于爆破掌子面后方，即在本申请中，第一传感器组与爆破掌子面之间具有岩层，第二传感器组和爆破张掌子面之间具有岩层和空气层。即，在本申请中，第一传播介质为岩层，第二传播介质为空气层。

S220、获取第二信息，第二信息包括第一传感器组采集到的第一振动响应信息和第二传感器组采集到的第二振动响应信息，第一振动响应信息内包括至少一次爆破产生的振动响应，第二振动响应信息为第一振动响应信息中每次爆破产生的对应振动响应。

S230、根据爆破点位置参数和第一振动响应信息计算得到两个第一传播介质影响系数。

即，在本步骤中通过第一振动响应信息计算得到关于第一传播介质的两个参数。具体而言，在本申请中包括步骤S231、步骤S232和步骤S233。

S231、获取第三信息，第三信息包括第一传感器组中每个传感器与爆破点的距离信息和每次第一传感器组采集得到振动信息对应的起爆药量。

S232、在第一振动响应信息提取第四信息，第四信息包括第一传感器组中每个传感器采集到的峰值振速。

S233、根据第三信息、第四信息和爆破点位置参数回归计算得到的两个第一传播介质影响系数。

需要说明的是，在本步骤中所提及的回归计算的方式为通过《爆破安全规程(GB6722-2014)》中所提及的经验公式，进而拟合出能够准确反映介质属性的经验公式：

其中，Q代表单次起爆炸药重量(kg)，R代表第一传感器组内的传感器与爆破点之间的直线距离(m)。

其中Q代表单次起爆炸药重量(kg)，R代表传感器与爆破点之间的直线距离(m)。

步骤S230中的目的在于得到能够反应地层围岩性质的经验公式，同时对于本领技术人员而言，可以不必拘于采用10个传感器布置在先行隧道中，也可以采用少量传感器测得多组爆破数据，同样可以拟合得到经验公式。

S240、根据第二信息计算得到第二传播介质影响系数。

本步骤的目的通过第一信息计算得到关于第二传播介质影响系数。在本步骤中还包括步骤S241、步骤S242和步骤S243。

S241、获取第五信息，第五信息包括第二传感器组中每个传感器与爆破点在第一传播介质内的距离信息和第二传感器组中每个传感器与爆破点在第二传播介质内的距离信息。

S242、在第二信息中提取得到第六信息，第六信息包括第一传感器组和第二传感器组中每个传感器采集到的峰值振速。

S243、根据第五信息和第六信息计算得到第二传播介质影响系数。

具体而言，在本步骤中包括步骤S2431、步骤S2432和步骤S2433。

S2431、在第六信息中提取得到第七信息，第七信息包括第一传感器的编号和第二传感器的编号，第一传感器为第一传感器组内的传感器，第二传感器为第二传感器组内的传感器，第一传感器与第一传感器采集到的峰值振速相等。

S2432、构建等效距离方程组，等效距离方程组为第二传感器组内每个传感器对应的等效距离方程，等效距离方程为第二传播介质影响系数、第二传感器组中一个传感器与爆破点在第一传播介质内的距离、第二传感器组中一个传感器与爆破点在第二传播介质内的距离和爆心距四者关系的方程，爆心距为第二传感器组中一个传感器与爆破点的距离。

具体而言，以本实施例所示的场景中建立的等效距离方程为：

r

r

r

r

r

其中，r

S2433、根据第五信息、第七信息和等效距离方程组解出第二传播介质影响系数。

即，本步骤中根据等效距离方法，认为爆破地震波往各个方向引起的振动效应是相同的，不考虑空气层效应，相同振速处测点的爆心距应该是相等的，即认为第二传感器与爆破点之间的距离、第一传感器与爆破点之间的距离，这两者之间距离等效相等。在本实施例中即只需要找到一对传感器其峰值振速相等，即可解出第二传播介质影响系数。

在本申请公开的实施例中，步骤S400中包括步骤S410、步骤S420、步骤S430、步骤S440和步骤S450。

S410、获取爆破起爆炸药重量；

需要说明的是，本步骤中所提的爆破起爆炸药重量为即将进行爆破所采用的爆炸药重量。

S450、根据爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息计算得到第七信息，第七信息包括建筑物与爆破点在第一传播介质内的距离和建筑物与爆破点在第二传播介质内的距离。

S430、根据介质参数构建振动速度预测公式。

即，在本步骤中构建的振动速度预测公式为：

其中，V为振动速度；k和α均为第一传播介质影响系数；Q为单次爆破起爆炸药重量；λ

S440、根据第七信息和振动速度预测公式计算得到建筑物所遭受的振动速度。

即，在本步骤中通过建筑物与爆破点在第一传播介质内的距离、建筑物与爆破点在第二传播介质内的距离以及爆破起爆炸药重量可以直接计算出建筑物所遭受的振动速度。

S450、根据振动速度在预设数据库中比对得到建筑物的安全评价。

需要说明的是，在本步骤中所提及的预设数据库为《爆破安全规程(GB6722-2014)》中提及爆破振动安全允许标准，其具体内容为现有技术本申请中不再赘述。

在本方法中通过考虑不同属性介质层对近距离爆破下建筑物的安全评价影响，本方法更符合爆破振动波传播规律和衰减性质，在现有技术上的基础上考虑传播路径的影响，能够有效的在考虑不同传播介质属性影响时对建筑物采取精确有效的安全预测和损伤评价，或者在已知安全响应阈值的基础上对施工参数进行计算，解放生产能力，提高生产效率。

实施例2：

如图3所示，本实施例中提供了一种建筑物爆破振动安全评价装置，装置包括：

第一获取单元1，用于获取第一信息，第一信息包括爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息，建筑物与爆破点之间存在第一传播介质和第二传播介质。

参数探索单元2，用于根据第一信息建立介质探索数学模型，求解介质探索数学模型得到介质参数，介质参数包括两个第一传播介质影响系数和第二传播介质影响系数。

安全评价单元3，用于根据介质参数、爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息计算得到建筑物的安全评价。

在本申请公开的实施例中，参数探索单元2包括：

第一发送单元21，用于发送第一控制命令，第一控制命令包括根据爆破点位置参数信息布置第一传感器组和第二传感器组的命令，第二传感器组和建筑物均与爆破点之间存在第一传播介质和第二传播介质，第一传感器组与爆破点之间存在第一传播介质。

第二获取单元22，用于获取第二信息，第二信息包括第一传感器组采集到的第一振动响应信息和第二传感器组采集到的第二振动响应信息，第一振动响应信息内包括至少一次爆破产生的振动响应，第二振动响应信息为第一振动响应信息中每次爆破产生的对应振动响应。

第一计算单元23，用于根据爆破点位置参数和第一振动响应信息计算得到两个第一传播介质影响系数。

第二计算单元24，用于根据第二信息计算得到第二传播介质影响系数。

在本申请公开的实施例中，第一计算单元23包括：

第三获取单元231，用于获取第三信息，第三信息包括第一传感器组中每个传感器与爆破点的距离信息和每次第一传感器组采集得到振动信息对应的起爆药量。

第一提取单元232，用于在第一振动响应信息提取第四信息，第四信息包括第一传感器组中每个传感器采集到的峰值振速。

回归计算单元233，用于根据第三信息、第四信息和爆破点位置参数回归计算得到的两个第一传播介质影响系数。

在本申请公开的实施例中，回归计算单元233包括：

第四获取单元2331，用于获取第五信息，第五信息包括第二传感器组中每个传感器与爆破点在第一传播介质内的距离信息和第二传感器组中每个传感器与爆破点在第二传播介质内的距离信息。

第二提取单元2332，用于在第二信息中提取得到第六信息，第六信息包括第一传感器组和第二传感器组中每个传感器采集到的峰值振速。

第三计算单元2333，用于根据第五信息和第六信息计算得到第二传播介质影响系数。

在本申请公开的实施例中，第二计算单元24包括：

第四提取单元241，用于在第六信息中提取得到第七信息，第七信息包括第一传感器的编号和第二传感器的编号，第一传感器为第一传感器组内的传感器，第二传感器为第二传感器组内的传感器，第一传感器与第一传感器采集到的峰值振速相等。

第一构建单元242，用于构建等效距离方程组，等效距离方程组为第二传感器组内每个传感器对应的等效距离方程，等效距离方程为第二传播介质影响系数、第二传感器组中一个传感器与爆破点在第一传播介质内的距离、第二传感器组中一个传感器与爆破点在第二传播介质内的距离和爆心距四者关系的方程，爆心距为第二传感器组中一个传感器与爆破点的距离。

第四计算单元243，用于根据第五信息、第七信息和等效距离方程组解出第二传播介质影响系数。

在本申请公开的实施例中，安全评价单元3包括：

第五计算单元31，用于根据爆破点位置参数信息和建筑物位置参数信息计算得到第七信息，第七信息包括建筑物与爆破点在第一传播介质内的距离和建筑物与爆破点在第二传播介质内的距离。

第二构建单元32，用于根据介质参数构建振动速度预测公式。

第六计算单元33，用于根据第七信息和振动速度预测公式计算得到建筑物所遭受的振动速度。

对比单元34，用于根据振动速度在预设数据库中比对得到建筑物的安全评价。

需要说明的是，关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

实施例3：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种建筑物爆破振动安全评价设备，下文描述的一种建筑物爆破振动安全评价设备与上文描述的一种建筑物爆破振动安全评价方法可相互对应参照。

图4是根据示例性实施例示出的一种建筑物爆破振动安全评价设备800的框图。如图4所示，该建筑物爆破振动安全评价设备800可以包括：处理器801，存储器802。该建筑物爆破振动安全评价设备800还可以包括多媒体组件803，I/O接口804，以及通信组件805中的一者或多者。

其中，处理器801用于控制该建筑物爆破振动安全评价设备800的整体操作，以完成上述的建筑物爆破振动安全评价方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该建筑物爆破振动安全评价设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该建筑物爆破振动安全评价设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该建筑物爆破振动安全评价设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。

在一示例性实施例中，建筑物爆破振动安全评价设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal ProcessingDevice，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的建筑物爆破振动安全评价方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的建筑物爆破振动安全评价方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由建筑物爆破振动安全评价设备800的处理器801执行以完成上述的建筑物爆破振动安全评价方法。

实施例4：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种建筑物爆破振动安全评价方法可相互对应参照。

一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的建筑物爆破振动安全评价方法的步骤。

该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。