吳長(zhǎng)明

(貴州新聯(lián)爆破工程集團(tuán)有限公司， 貴州 貴陽(yáng) 550002)

爆破技術(shù)由于所具有的優(yōu)勢(shì)是一種人工、機(jī)械以及其他方法不可替代的技術(shù)手段。然而，工程爆破在施工中存在不少安全隱患，一旦發(fā)生爆破事故不但會(huì)危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全，而且在社會(huì)上也會(huì)造成一定負(fù)面影響。在高壓線塔旁進(jìn)行爆破施工作業(yè)時(shí)，爆破產(chǎn)生的地震波可能造成線塔底座失穩(wěn)甚至倒塌，給附近施工人員及社會(huì)財(cái)產(chǎn)造成重大損失[1]。

由于灰色關(guān)聯(lián)度分析相對(duì)于其他分析法而言,可以較為準(zhǔn)確地確定爆破效果的各影響因素之間的主次關(guān)系，在高壓線塔旁爆破時(shí)，本文使用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)爆破震動(dòng)做出分析。

1 關(guān)聯(lián)度分析法基本原理

關(guān)聯(lián)度在數(shù)學(xué)上是指兩函數(shù)相似的程度，表征兩個(gè)事物之間的關(guān)聯(lián)程度。對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)之間的因素，其隨時(shí)間或?qū)ο蟛煌兓年P(guān)聯(lián)性大小的量度，稱為關(guān)聯(lián)度。其量度越大，說(shuō)明兩個(gè)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度越高，其因素的的同步性、一致性越高，反之則越低。在這里運(yùn)用關(guān)聯(lián)度分析法首先確立反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列和影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列，再進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，進(jìn)行關(guān)聯(lián)度排序，得出各個(gè)影響因素的關(guān)聯(lián)度既影響因素的影響程度排序，最終找出最主要的影響因素[2,3]。

對(duì)于第X個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)特征量和第y個(gè)相關(guān)因素的變量在第n次試驗(yàn)時(shí)的測(cè)量樣本值用Xj(k)、Yi(k)表示。對(duì)于影響系統(tǒng)的主要因素需要通過(guò)多次試驗(yàn)來(lái)確定，試驗(yàn)次數(shù)越多，影響因素越接近真實(shí)，在n次試驗(yàn)后，每次試驗(yàn)所記錄的系統(tǒng)特征變量和相關(guān)因素變量X、Y就組成了一個(gè)數(shù)學(xué)數(shù)列，表示為：

式中：

Δxj(k)=xj(k+1)-xj(k)

(2)

(3)

(4)

式中，σx，σy分別表示Xj，Yi兩個(gè)序列的標(biāo)準(zhǔn)差，Yi為系統(tǒng)特征向量，i=1,2,…N；Xj為系統(tǒng)相關(guān)因素變量，j=1,2,…N；k為試驗(yàn)次數(shù)，k=1,2,…N，于是：

(5)

又由于兩個(gè)數(shù)列的關(guān)聯(lián)度定義為：

(6)

列出灰色關(guān)聯(lián)矩陣：

(7)

2 工程實(shí)例

下面以中鐵國(guó)際生態(tài)城白晶一號(hào)路K1+780-K1+850爆破地震波的實(shí)測(cè)資料為樣本，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法，將爆破前的震動(dòng)因素影響作為輸入信號(hào)，爆破時(shí)的震動(dòng)影響因素作為輸出信號(hào)，被爆巖石看做黑箱。分析爆破施工的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)爆破震動(dòng)的影響[4]。

在中鐵國(guó)際生態(tài)城白晶一號(hào)路K1+780-K1+850地區(qū)距離高壓線塔40-50 m處實(shí)施爆破。影響爆破地震效應(yīng)的主要因素有：最大裝藥量、起爆順序、單孔裝藥量、爆心距等[5]。通過(guò)測(cè)振儀多次對(duì)爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)實(shí)測(cè)資料及其影響因素變化取代表性數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1)。

表1 灰色關(guān)聯(lián)分析樣本值

表1中Y表示質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度；X1表示最大裝藥量；X2表示臨空面方向，為測(cè)點(diǎn)與爆心連線與水平正方向的夾角；X3表示最大單孔裝藥量；X4表示地形標(biāo)高，即測(cè)點(diǎn)與爆心的相對(duì)高度；X5表示爆心距。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析原理，計(jì)算過(guò)程為：

第一步：計(jì)算Y，Xl，X2，X3，X4，X5的斜率，結(jié)果見(jiàn)表2；

第二步：按(5)式計(jì)算關(guān)聯(lián)度系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表3；

第三步：按(6)式計(jì)算關(guān)聯(lián)度.結(jié)果見(jiàn)表4，于是關(guān)聯(lián)序?yàn)椋害?3>γ01>γ05>γ04>γ02。

表2 各因子斜率計(jì)算值

表3 關(guān)聯(lián)度系數(shù)計(jì)算值

表4 灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算值

由計(jì)算分析結(jié)果得出，中鐵國(guó)際生態(tài)園白晶一號(hào)路段高壓線塔附近爆破影響爆破震動(dòng)的因素由大到小排序依次為：最大單孔裝藥量、最大裝藥量、爆心距、地形標(biāo)高、臨空面方向。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在以后的爆破過(guò)程中，要想控制好爆破震動(dòng)，保證爆破區(qū)域內(nèi)高壓線塔的安全，首先應(yīng)控制最大單孔裝藥量，其次調(diào)整最大裝藥量。通過(guò)分析數(shù)值相比較，臨空面方向、爆心距、地形標(biāo)高、三個(gè)因素影響程度基本相同，對(duì)爆破震動(dòng)影響不是特別突出，根據(jù)施工的實(shí)際情況，最好也采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?/p>

3 總 結(jié)

通過(guò)實(shí)例分析，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法所需要的樣本不多，通過(guò)矩陣分析，能夠準(zhǔn)確確定影響此爆破區(qū)域爆破震動(dòng)的優(yōu)勢(shì)因素，對(duì)該區(qū)域內(nèi)高壓線塔的保護(hù)提供了理論上的支撐。對(duì)以后的爆破施工有一定的指導(dǎo)意義：

(1) 通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析能夠確定各種復(fù)雜的爆破環(huán)境、各種爆破參數(shù)下影響爆破震動(dòng)的各個(gè)因素的主次優(yōu)劣順序，從而對(duì)該區(qū)域的控制爆破震動(dòng)方式方法提供選擇依據(jù)；

(2) 灰色關(guān)聯(lián)分析所需樣本量不多，幾組矩陣計(jì)算數(shù)據(jù)就可分析出理想的結(jié)果；

(3) 對(duì)于不同的區(qū)域不同的地質(zhì)條件和不同的爆破環(huán)境，同一爆破參數(shù)對(duì)爆破震動(dòng)的影響程度不盡相同。因此，灰色關(guān)聯(lián)分析法能夠根據(jù)具體施工條件進(jìn)行分析研究和理論計(jì)算，找出影響因素的主次優(yōu)劣順序，從而更好地控制施工成本、施工進(jìn)度，達(dá)到理想的降震目的，確保爆破施工安全進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]袁嘉祖. 灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].北京: 科學(xué)出版社, 1999.

[3]趙新濤,程貴海,黃海龍. 灰色關(guān)聯(lián)分析在爆破振動(dòng)效應(yīng)控制中的應(yīng)用[J].爆破器材, 2008(01): 34-38.

[4]張藝峰,姚道平,謝志招,等. 爆破地震效應(yīng)主控因素分析及減震措施探討[J].巖土力學(xué), 2010, 31(1): 304-308.

[5]谷任國(guó),周傳波. 水下爆破震動(dòng)影響因素的灰關(guān)聯(lián)分析[J], 爆破, 2010, 18(4): 15-17..