吴贤振 ，喻圆圆，刘建伟 ，胡龙飞 ，尹丽冰

(江西理工大学  江西省稀土资源高效利用重点实验室，江西赣州 341000)

        摘要 ：应用分形理论的盒维数方法，建立双尺度矩形盒维数模型 ，对井下N-FL爆破地表振动实测信号进行分析。介绍了爆破振动信号盒维数D和拟合参数b的计算方法，并获得所测各点的T(切向)、V(垂向)、L(径向)三个方向的爆破振动信号的盒维数D和拟合参数 b；结合爆破振动信号的频谱图，对不同方向爆破振动信号的分形特征进行了探讨。初步研究表明：不同方向的爆破振动信号都表现出盒维数D值越大 ，信号高频成分越多，反之则越少的特征 ；爆破药量对拟合参数b值大小的影响呈类似规律。

关键词 ：爆破振动信号；分形理论；盒维数；不同方向；频谱中图分类号 ：TD235文献标识码：Adoi：103969／i．issn1006—70512014．04．002

FRACTAL CH ARACTERISTICS OF DIFFERENT

DIRECTIONAL BLASTING VIBRATION SIGNALS

WU Xian—zhen，yUYuan—yuan，LIUJian—wei，HULong—fei，YIN Li—bing

(JiangxiKeyLaboratoryofHighEfficientUtilizationofRareEarthResources，JiangxiUniversityofScienceandTechnology，Ganzhou341000，Jiangxi，China)

   ABSTRACT：U singthebox dimension methodoffracta1theory，thedouble-scaled rectanglebox dimensionmodewasbuilt． Throughanalyzing thesurfacevibration ofdeep hole blasting in the shafts，and introdu—cing thecalculation methodaboutbox dimension and fittingb-valuesofblasting vibration signals，theboxdim ension and fitting6一valuesaboutT ，V ，L ofblasting vibration signalsinthreedirectionshovebeen ob—tained．Com bining with the blasting seismic wave spectrum ， fractalcharacteristics ofblasting vibrationsignalsindirectionswerediscussed．Theresultshaveshown thatthegreaterbox dim ension are，them orethehighfrequencycomponentsofsignalhaveandtheblasting quantityhasthesim ilarinfluenceonb-valuesofblasting vibration in variousdirections．

KEY W ORDS：Blasting vibration signals；Fraetaltheory；Box dim ension；Differentdirections；Spectrum

        1 引 言

        爆破地震波是爆炸应力波在岩体介质中经过多次叠加或衰减产生，携带能量较少，但会对振动区周围的构筑物等产生不良影响。

        爆破振动信号可以反映爆区结构特征，爆破振动信号的频率特征与爆破参数、传播介质有着紧密联系。分形盒维数可以很好地描述爆破振动信号，在分形分析中，分形盒维数已运用于诸多领域，是应用最广泛的分形维数之一。龙源等根据爆破地震波的分形盒维数，探讨了爆破地震波分形的物理力学机制，提出了盒维数能够反映岩石(体)介质的特征信息，并从多个角度

        对爆破振动信号的分形特征进行了研究H ”。朱权洁等应用小波分形特征，以指定特征频带上重构信号的分形盒维数为信吴贤振等：不同方向爆破振动信号的分形特征号特征，对矿山微震波形进行了识别研究。多数爆破振动信号的分形特征研究 是基于单向或复合信号展开的，而针对不同方向的爆破振动信号分形特征还有待研究。结合分形盒维数，对不同方向爆破振动信号的分形特征进行分析研究，有利于进一步揭示爆破地震波的传播机制，进而有效预防和控制爆破振动灾害。

        2 井下深孔爆破地表振动 实测

        2．1爆破实施概况

        某铀矿井下深孔爆破的爆区试验采场沿阶段高度自下而上划分为126、146m 两个分层 。第一次爆破126m分层，爆破装药量6528kg，炮孔195个，共16段，其中最大一段起爆药量607．5kg；第二次爆破146m分层，爆破装药量9408kg，炮孔292个，共16段，其中最大一段起爆药量为722．25kg。根据爆区地表条件和测试要求，两次测试均布置在地面的同一测点上，4个测点近似一条直线 。

        2．2 爆破 测试

        两次爆破地表振动效应实测采用的是产自加拿大的BlastmateIll型测振仪。该仪器结构坚固，用微电脑控制进行测速，可同时测试T(切向)、V(垂向 )、L(径向 )三个方向的爆破振动信号，采样频率设置为1024Hz。表1为两次爆破振动测试结果。

表1井下深孔爆破地表振动测试数据。

Table1 Testing dataofsurfacevibration with deepholeblastingintheshafts 

        爆破振动信号分形特征在MATLAB7．0软件平台下，以爆破振动信号1—1一VtN点1第一次爆破所测的方向的爆破振动信号)为例进行讨论。图1为爆破振动原始信号，其最大幅值一2．10cm／s。设△￡为采样时间(At一1／1024s)，T2为有效持续时间，T为主振周期。