基于压电监测技术的结构裂缝对爆破振动响应影响的试验研究

摘要

基于旦架哨隧道改扩建工程既有隧道衬砌裂缝分布特征，采用室内试验手段，以水泥砂浆模拟隧道衬砌结构，借助高压脉冲破裂技术装置模拟爆破震源，开展基于压电监测技术的结构裂缝角度对爆破振动响应的影响研究。结果表明：随爆破次数的增加，结构裂缝角度越大，压电被动信号峰值响应出现时间越早，且后期衰减越快。裂缝角度对信号峰值的影响呈现显著方向性——与无裂缝条件相比，当裂缝角度分别为30°、60°和90°时，对迎爆侧信号峰值显示出明显的放大效应，信号分别增加了22.3%、40.2%和90.1%。然而，当裂缝角度为0°时，信号峰值却呈现降低趋势，最大降幅为5.8%。同时运用压电主动监测技术，监测爆破前后裂缝周围结构的损伤变化发现：无裂缝结构中压电主动信号共振峰数量及幅值均显著高于裂缝结构，且裂缝结构中信号存在向高频转移的现象；随爆破次数的增加，信号的衰减速度也随裂缝角度的减小而逐渐增大，表明裂缝方向与爆破波传播方向的角度越小，裂缝周围结构损伤发展越快且程度越严重。

关键词

结构裂缝 / 压电 / 振动响应 / 放大效应 / 损伤