基于频域幅-相变化规律的爆破振动波形仿真研究

摘要

爆破振动安全的精细化评估需综合考虑振动波形全过程特性，常见的时域叠加方法难以精确控制频谱特征，而频域波形仿真研究尚存不足。研究旨在提出一种基于傅立叶分析的幅-相联合波形仿真方法，以满足爆破振动分析与安全评估的需求。通过分析爆破振动信号的频域特征，主频及主频幅度随传播距离的衰减特征得到验证，同时发现相位谱经解卷绕后的主导频率成分呈线性趋势，且其斜率与比例距离呈对数函数关系。结合幅度谱和相位谱随传播距离(比例距离)的变化规律，并引入置信区间随机参数和波形包络函数，研究建立了频域幅-相联合波形仿真方法的定量表达与计算流程，实现了爆破振动波形的时域重构。在此基础上，研究将仿真方法进行蒙特卡洛模拟，并将结果的统计分布和实测的峰值质点振速(PPV)衰减曲线进行对比分析。研究结果显示：仿真波形的PPV统计分布与实测数据吻合良好，验证了幅-相联合波形仿真方法的有效性和可行性得到了验证。相较于时域叠加方法，本研究提出的频域幅-相联合波形仿真方法能够更精确地表征各频率成分的分布及其变化规律，为复杂结构的动力响应精细分析提供更精确的输入荷载。未来研究将进一步考虑地质各向异性对相位传播的影响，并开发基于机器学习的参数动态修正模型，以提升该方法在不同工程场景中的适应性。

关键词

爆破振动 / 波形仿真 / 傅立叶分析 / 幅-相变化规律