[發(fā)明專利]模擬隧道工程爆破的脈沖聲源及爆炸噪聲測(cè)試裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110306081.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN113189296B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海亮;趙琛;閆莎莎;于建新;徐新強(qiáng);張勇;張文明;李晨睿;周華榮;郭守坤;王海濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué);青島市政空間開發(fā)集團(tuán)有限責(zé)任公司;陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司桑樹坪煤礦;河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/22
• 分類號(hào): G01N33/22;G01H17/00;G01M99/00;B06B1/18
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

一種模擬隧道工程爆破的脈沖聲源及爆炸噪聲測(cè)試裝置和方法，涉及隧道爆破聲波模擬測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。模擬隧道工程爆破的脈沖聲源為發(fā)爆器激發(fā)導(dǎo)爆管爆炸產(chǎn)生的脈沖聲波。爆炸測(cè)量裝置包括模型隧道、導(dǎo)爆管、發(fā)爆器、傳聲器和數(shù)據(jù)采集儀等。模型隧道由多個(gè)模型單元組成。模型單元由金屬套筒、內(nèi)襯體、檢測(cè)孔、連接部和把手部組成。通過調(diào)整模型隧道同一炮孔點(diǎn)位同時(shí)激發(fā)導(dǎo)爆管的數(shù)量可以模擬炮孔內(nèi)不同裝藥量的爆破噪聲。采用毫秒延時(shí)發(fā)爆器，可以模擬隧道爆破中延時(shí)起爆的工況。本發(fā)明解決了模擬炸藥爆炸聲源的聲學(xué)特征偏離度高、難以利用小尺度模型隧道開展炸藥爆炸聲學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)難題，測(cè)試裝置和方法具有安全可靠、操作簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道工程爆破噪聲聲波模擬測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種模擬城市隧道工程爆破的脈沖聲源和爆炸噪聲測(cè)試裝置，以及爆炸噪聲的測(cè)試方法。

背景技術(shù)

在隧道爆破工程中，炸藥爆炸引發(fā)的脈沖聲波產(chǎn)生噪聲擾動(dòng)，對(duì)施工周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。目前，控制隧道工程爆破引發(fā)噪聲的方法有：在爆區(qū)范圍加強(qiáng)覆蓋爆被或鋼板，在噪聲傳播路徑上設(shè)置障礙物或遮擋物(如防噪聲門、防噪聲臺(tái)車)阻隔噪聲傳播等。對(duì)這些措施的消音、降噪效果的評(píng)價(jià)方法有數(shù)值模擬、理論計(jì)算、現(xiàn)場試驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。數(shù)值模擬和理論計(jì)算很難與現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境相匹配，只能作為驗(yàn)證輔助手段；現(xiàn)場試驗(yàn)規(guī)模大、成本較高，而且會(huì)影響掘進(jìn)施工。

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的可靠性關(guān)鍵在于模擬炸藥爆炸脈沖聲源的選擇和實(shí)驗(yàn)裝置及方法設(shè)計(jì)，中國實(shí)用新型(CN2460966Y)提供了一種毫秒延時(shí)發(fā)爆器，是將毫秒延時(shí)功能由雷管轉(zhuǎn)移到發(fā)爆器上，在發(fā)爆器上設(shè)置了不少于兩個(gè)的延時(shí)引爆控制器，通過調(diào)節(jié)延時(shí)發(fā)爆器中的延時(shí)控制電路，使普通瞬發(fā)雷管實(shí)現(xiàn)毫秒延時(shí)起爆。中國發(fā)明專利(CN108716985A)，提供了一種聲源模擬測(cè)量裝置，用于模擬汽車排氣噪聲聲源并測(cè)量消噪效果。中國發(fā)明專利(CN109238436B)提供了混響水池中瞬態(tài)聲源特性的測(cè)量方法，提出用數(shù)字信號(hào)處理方法獲得瞬態(tài)聲源特性。中國實(shí)用新型(CN209264108U)提供了一種爆炸沖擊波在隧道中傳播規(guī)律實(shí)驗(yàn)用組裝式模型，該模型是4個(gè)兩端開口的中空正方體連接而成的中空長方體，用于模擬研究爆炸沖擊波在隧道中的傳播規(guī)律。中國發(fā)明專利(CN109882211A)提供了一種用于隧道噪聲消除的吸音裝置，用于降低或消除車輛通過隧道短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的噪聲。趙躍英(聲學(xué)技術(shù)、2003、76-79)對(duì)氣球破裂、電火花及白噪聲等三種常用實(shí)驗(yàn)聲源的性能對(duì)比分析，氣球破裂作為聲源具有不可重復(fù)性，電火花聲信號(hào)可重復(fù)能作為寬頻帶噪聲聲源，電聲系統(tǒng)產(chǎn)生的白噪聲作為聲源可以滿足穩(wěn)態(tài)聲場的要求。陳慶凱(爆破器材，2008，37(06)，第30～33頁)利用噪聲數(shù)據(jù)儀采集了爆炸噪聲特征數(shù)據(jù)，分析了爆炸噪聲的聲壓波形、振動(dòng)強(qiáng)度、頻譜。Afeni Thomas B(Mining Science and Technology，2009，19(04)，第420-424)在尼日利亞的采石場對(duì)爆炸產(chǎn)生的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，用以預(yù)測(cè)周圍各區(qū)域的峰值聲壓級(jí)。張冀峰(刑事技術(shù)，2018，43(05)，第369-372)通過模擬實(shí)驗(yàn)，利用沙袋堆積封堵來模擬阻斷墻體，選用不同裝藥量的TNT炸藥，測(cè)試模擬墻體對(duì)爆炸噪聲阻斷與衰減效應(yīng)。

綜合上述發(fā)明及文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：

1.中國發(fā)明專利(CN108716985A)提供的聲源模擬測(cè)量裝置用來模擬汽車排氣噪聲，不能用來模擬隧道爆破產(chǎn)生的脈沖噪聲。中國發(fā)明專利(CN109238436B)提出了一種利用混響水池測(cè)量瞬態(tài)聲特性的方法，不能用于測(cè)量隧道內(nèi)炸藥爆炸產(chǎn)生的脈沖聲波。中國實(shí)用新型(CN209264108U)用于研究爆炸沖擊波在隧道中的傳播規(guī)律，其爆源是真實(shí)炸藥的爆炸，研究對(duì)象是沖擊波而不是聲波，該實(shí)用新型屬于中等尺度的實(shí)驗(yàn)裝置，非模擬實(shí)驗(yàn)裝置，無法測(cè)量消音降噪設(shè)施或材料的消音降噪效果。中國發(fā)明專利(CN109882211A)提供了一種用于隧道噪聲消除的吸音裝置，但不能用來研究隧道內(nèi)炸藥爆炸噪聲的傳播規(guī)律或評(píng)價(jià)隧道內(nèi)消音降噪設(shè)施的消音降噪效果。