[發(fā)明專利]一種符合多振速要求的坐標點陣化隧道爆破藥量計算方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011045857.7 | 申請日： | 2020-09-28 |
| 公開（公告）號： | CN112257143A | 公開（公告）日： | 2021-01-22 |
| 發(fā)明（設計）人： | 吳昊駿;秦天;吳曉東;龔敏;劉翔宇;胡廣風;王思杰;陳小磊;曹貞洋 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京科技大學 |
| 主分類號： | G06F30/13 | 分類號： | G06F30/13;G06F17/11;G06F17/10;F42D1/00;F42D3/00;G06T11/20;G06T3/60 |
| 代理公司： | 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237 | 代理人： | 張仲波 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 符合 多振速 要求 坐標 點陣 隧道 爆破 藥量 計算方法 | ||
本發(fā)明公開了一種符合多振速要求的坐標點陣化隧道爆破藥量計算方法，特別適用于在被保護建構(gòu)筑物密集分布區(qū)內(nèi)實施隧道爆破作業(yè)，且各建構(gòu)筑物的振速控制要求不同時的安全藥量計算。本發(fā)明首先根據(jù)隧道線性和建構(gòu)筑物形狀分別建立若干獨立空間坐標系；其次通過坐標變換實現(xiàn)不同坐標系下點的距離的計算，找出隧道上某點到各被保護建筑物的最短距離及藥量容許值，對不同建筑物計算得到的藥量容許值應滿足其振速控制要求；最后選取各藥量容許值的最小值作為隧道上該點的安全藥量，進而得到隧道全程各點的安全藥量，作為隧道各點單獨實施爆破作業(yè)時最大單段藥量的參考值。本發(fā)明對城市隧道爆破精細化設計與施工具有重要意義。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明提出了一種符合多振速要求的坐標點陣化隧道爆破藥量計算方法，尤其適用于城市隧道附近建構(gòu)筑物眾多且有不同振速控制要求時，同時滿足多種振速要求的隧道爆破藥量計算。
背景技術(shù)
近年來隨著城市隧道項目的增多，采用鉆爆法實施掘進施工的工作量大幅增加。在掘進施工中，由于爆破振動會影響隧道附近密集的建構(gòu)筑物的安全，因此應時刻注意開挖斷面和各建構(gòu)筑物之間空間位置關(guān)系的變化。同時，由于不同建構(gòu)筑物的振速控制要求往往也不一樣，隨著工作面不斷推進，常常出現(xiàn)建構(gòu)筑物的振速容許值高但離工作面較近、振速容許值低但離隧道較遠的情況。因此在掘進過程中，如何根據(jù)多個建構(gòu)筑物的振速容許值、隧道和建筑物的空間位置關(guān)系確定當前工作面的爆破參數(shù)(主要是單段最大藥量)就成了一個復雜的數(shù)學問題。目前解決該問題主要有兩種方法：1)將建筑物簡化為一點，或直接以隧道埋深作為隧道至建筑物的最短距離，會導致結(jié)果的不精確；2)基于幾何學的最新求解方法，可以稱為“輪廓線外延法”，首先需要延長建筑物外輪廓線與隧道曲線的投影相交，在交點處將隧道分為若干段；其次對隧道各分段列出描述空間距離關(guān)系的方程；最后得到隧道各樁號對應的安全藥量曲線。這種方法的缺點在于：當建構(gòu)筑物眾多，且外輪廓不規(guī)則時，會出現(xiàn)隧道分段過多，方程過于繁雜的問題，不便于快速得到結(jié)果，甚至無法求解。需要一種求解精度高、求解速度快，簡明易懂可推廣使用的新算法，以滿足城市隧道精細化爆破藥量設計的需求。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種符合多振速要求的坐標點陣化隧道爆破藥量計算方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：首先根據(jù)隧道線性和建構(gòu)筑物形狀分別建立若干獨立空間坐標系；其次通過坐標變換實現(xiàn)不同坐標系下點的距離的計算，找出隧道上某點到各被保護建筑物的最短距離及藥量容許值，對不同建筑物計算得到的藥量容許值應滿足其振速控制要求；最后選取各藥量容許值的最小值作為隧道上該點的安全藥量，進而得到隧道全程各點的安全藥量，作為隧道各點單獨實施爆破作業(yè)時最大單段藥量的參考值。該方法具體包括如下步驟：
(1)隧道關(guān)聯(lián)坐標系的建立與軌跡方程表述：
以隧道爆源的軌跡曲線表征隧道在空間中的走向。軌跡曲線一般由圓弧曲線段、緩和曲線段和直線段組合構(gòu)成。對各條線段分別建立獨立的坐標系，得到各線段在其對應坐標系下的軌跡方程；
(2)建筑物關(guān)聯(lián)坐標系的建立與外輪廓的表述：
隧道外地表有多個被保護建筑物，對各建筑物建立獨立坐標系，對每個建筑物的所有外輪廓線進行點陣化處理，可得到能夠表征該建筑物外輪廓的點的集合；
(3)隧道任一點到各建筑物最短距離的求解：
通過坐標變換，將軌跡曲線上一點在其所在線段對應的坐標系下的坐標表達換算為該點在某一建筑物坐標系下的坐標，求解該點到表征該建筑物外輪廓的點集內(nèi)所有點的距離，其中的最小值即為該點到該建筑物的最短距離，同理依次求解該點到各建筑物的最短距離；
(4)多控制振速要求下隧道各點安全藥量值的求解：
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