基于HHT研究断层岩溶对爆破地震波传播的影响

摘要

为研究在露天矿开采中边坡断层及内部岩溶对爆破地震波传播规律的影响，对地震波经过断层和溶岩后的数据变化进行分析。在塘垭石灰岩露天矿山南坡大断层上下盘和北坡+1014 m平台溶洞处布置测点采集爆破后地震波数据，采用Hilbert-Huang变换方法处理原始波形，从三维能量谱、边际谱及瞬时能量谱3个方面对爆破地震波经过断层及岩溶前后的变化进行了分析。结果表明：爆破地震波穿越断层后的能量衰减十分明显，在相同振动持续时间下，最大瞬时能量从1.7×10^-5下降到6.0×10^-6,前后峰值能量相差约3倍，其中高频频带60～80 Hz能量衰减至断层前1/2,低频能量占比增加，总体地震波能量降低，断层从客观上阻碍了爆破地震波的传播。爆破地震波经岩溶前后的能量幅值差距不大，最大瞬时能量从2.3×10^-4下降到1.9×10^-4,但穿越岩溶对地震波高频信号的过滤作用比较明显，能量分布更加集中，爆破地震波经过溶洞过程中发生了“鞭梢效应”,经过溶洞后的质点峰值速度略大，其振速放大系数经过计算为：1.10～2.53,频率整体上往低频方向发展，建议加强溶洞上方岩体的支护。

关键词

爆破振动信号 / HHT变换 / 断层 / 岩溶 / 瞬时能量

基金资助

国家自然科学基金(52174087); 中央高校基本科研业务费专项资金资助(项目批准号2021IVA134)