高壓線塔附近爆破震動影響因素灰色關聯度分析

吳長明

(貴州新聯爆破工程集團有限公司， 貴州 貴陽 550002)

爆破技術由于所具有的優勢是一種人工、機械以及其他方法不可替代的技術手段。然而，工程爆破在施工中存在不少安全隱患，一旦發生爆破事故不但會危及人民生命財產安全，而且在社會上也會造成一定負面影響。在高壓線塔旁進行爆破施工作業時，爆破產生的地震波可能造成線塔底座失穩甚至倒塌，給附近施工人員及社會財產造成重大損失[1]。

由于灰色關聯度分析相對于其他分析法而言,可以較為準確地確定爆破效果的各影響因素之間的主次關系，在高壓線塔旁爆破時，本文使用灰色關聯度分析法對爆破震動做出分析。

1 關聯度分析法基本原理

關聯度在數學上是指兩函數相似的程度，表征兩個事物之間的關聯程度。對于兩個系統之間的因素，其隨時間或對象不同而變化的關聯性大小的量度，稱為關聯度。其量度越大，說明兩個系統的關聯度越高，其因素的的同步性、一致性越高，反之則越低。在這里運用關聯度分析法首先確立反映系統行為特征的參考數列和影響系統行為的比較數列，再進行關聯度計算，根據所得數據，進行關聯度排序，得出各個影響因素的關聯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]。

對于第X個系統的系統特征量和第y個相關因素的變量在第n次試驗時的測量樣本值用Xj(k)、Yi(k)表示。對于影響系統的主要因素需要通過多次試驗來確定，試驗次數越多，影響因素越接近真實，在n次試驗后，每次試驗所記錄的系統特征變量和相關因素變量X、Y就組成了一個數學數列，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兩個序列的標準差，Yi為系統特征向量，i=1,2,…N；Xj為系統相關因素變量，j=1,2,…N；k為試驗次數，k=1,2,…N，于是：

(5)

又由于兩個數列的關聯度定義為：

(6)

列出灰色關聯矩陣：

(7)

2 工程實例

下面以中鐵國際生態城白晶一號路K1+780-K1+850爆破地震波的實測資料為樣本，應用灰色關聯分析法，將爆破前的震動因素影響作為輸入信號，爆破時的震動影響因素作為輸出信號，被爆巖石看做黑箱。分析爆破施工的幾個關鍵參數對爆破震動的影響[4]。

在中鐵國際生態城白晶一號路K1+780-K1+850地區距離高壓線塔40-50 m處實施爆破。影響爆破地震效應的主要因素有：最大裝藥量、起爆順序、單孔裝藥量、爆心距等[5]。通過測振儀多次對爆破所產生的振動實測資料及其影響因素變化取代表性數據(見表1)。

表1 灰色關聯分析樣本值

表1中Y表示質點的振動速度；X1表示最大裝藥量；X2表示臨空面方向，為測點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表示地形標高，即測點與爆心的相對高度；X5表示爆心距。根據灰色關聯分析原理，計算過程為：

第一步：計算Y，Xl，X2，X3，X4，X5的斜率，結果見表2；

第二步：按(5)式計算關聯度系數，結果見表3；

第三步：按(6)式計算關聯度.結果見表4，于是關聯序為：γ03>γ01>γ05>γ04>γ02。

表2 各因子斜率計算值

表3 關聯度系數計算值

表4 灰色關聯度計算值

由計算分析結果得出，中鐵國際生態園白晶一號路段高壓線塔附近爆破影響爆破震動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、地形標高、臨空面方向。根據計算結果，在以后的爆破過程中，要想控制好爆破震動，保證爆破區域內高壓線塔的安全，首先應控制最大單孔裝藥量，其次調整最大裝藥量。通過分析數值相比較，臨空面方向、爆心距、地形標高、三個因素影響程度基本相同，對爆破震動影響不是特別突出，根據施工的實際情況，最好也采取適當的控制措施。

3 總 結

通過實例分析，運用灰色關聯度分析法所需要的樣本不多，通過矩陣分析，能夠準確確定影響此爆破區域爆破震動的優勢因素，對該區域內高壓線塔的保護提供了理論上的支撐。對以后的爆破施工有一定的指導意義：

(1) 通過灰色關聯分析能夠確定各種復雜的爆破環境、各種爆破參數下影響爆破震動的各個因素的主次優劣順序，從而對該區域的控制爆破震動方式方法提供選擇依據；

(2) 灰色關聯分析所需樣本量不多，幾組矩陣計算數據就可分析出理想的結果；

(3) 對于不同的區域不同的地質條件和不同的爆破環境，同一爆破參數對爆破震動的影響程度不盡相同。因此，灰色關聯分析法能夠根據具體施工條件進行分析研究和理論計算，找出影響因素的主次優劣順序，從而更好地控制施工成本、施工進度，達到理想的降震目的，確保爆破施工安全進行。

參考文獻：

[1]言志信,言 里,江 平,等. 應用人工神經網絡預報爆破地震動峰值[J].鐵道學報, 2010, 32(5): 140-143.

[2]袁嘉祖. 灰色系統理論及其應用[M].北京: 科學出版社, 1999.

[3]趙新濤,程貴海,黃海龍. 灰色關聯分析在爆破振動效應控制中的應用[J].爆破器材, 2008(01): 34-38.

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

[5]谷任國,周傳波. 水下爆破震動影響因素的灰關聯分析[J], 爆破, 2010, 18(4): 15-17..