本发明涉及地下工程施工技术领域，具体为一种隧道掘进爆破微差数据表示方法。
背景技术：
隧道是公路、铁路等建设的重点和关键工程。随着铁路建设的发展和科技的进步，隧道开挖方法得到了迅猛发展。比较常用的开挖方法有钻爆法、盾构法和掘进机法。由于钻爆法对地质条件适应性强，开挖成本低，特别适用于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工，因此钻爆法仍是当前国内外常用的隧道开挖方法。
目前，各类爆破工程中都大量的使用到微差爆破技术。微差爆破的主要原理是控制相邻炮孔按一定时间间隔先后起爆，使各炮孔产生的爆破地震波相互干涉，减弱介质质点的振速，提高爆破能量利用率。伴随着近些年来高精度雷管的研发使用，爆破炮孔间实际延期时间能够更精确贴近设计值，使得微差爆破技术能更有效、更精确的支持各项爆破工程达到预期的爆破效果。
相比于齐发爆破，微差爆破是将一次爆破的总药量分成多次爆破，这样做不仅能提高爆破效果，而且降低了爆破振动危害。微差爆破的机理和优点可以归纳为以下几个方面：
相邻应力波的有效叠加。齐发爆破时，由于应为波的叠加作用，在围岩的某些区域会形成应力的高度集中，而另一些区域则会形成应力减弱区甚至无应力区。从而容易产生洞渣及导致局部欠挖。微差爆破时，先起爆的炮孔在围岩内形成应力场后，在其产生的应力作用尚未完全消失之前，后起爆的炮孔立即起爆，起到了应力波叠加作用，同时又避免了无应力区的出现，有利于岩体的破碎。另一方面，微差爆破在时间上使炸药能量分散，引起的应力波存在一定的相位差，有效避免了峰值振动的叠加，从而有效的降低了爆破产生的振动。
爆破自由面的数量增加。在岩石爆破过程中自由面越多越大，则爆破效果越好、爆破振动效应越低。齐发爆破时，所有炮孔仅有一个自由面，因此岩体的破碎效果差，且爆破振动大。微差爆破时，先起爆的炮孔在围岩内形成了破碎区，为后起爆的炮孔增加了自由面，使爆破效果大幅改进。同时，爆破振动强度也随之减小。
微差爆破的效果与炮孔布置、围岩和地质条件等因素有关,而微差时间的选取更是微差爆破设计的核心所在。多年来,在隧道微差爆破设计中,合理延迟间隔的研究较少,微差时间的设计现状多是依靠工程经验选取,在隧道掘进工程中,往往会出现爆破效果不理想的情况。因此,如何考虑段间微差时间具有重要的意义。
从岩石爆破破碎的作用机理出发,根据爆破爆破漏斗的形成物理过程给出了掏槽眼与下一圈起爆眼间合理延迟间隔时间计算的数学模型。研究结果认为:隧道掘进岩体中炸药起爆后物理过程主要包括爆轰阶段、破碎阶段、抛掷阶段。其中爆轰时间决定于炸药的爆速及装药长度，破碎阶段所需时间决定于岩体中裂隙的发展过程，抛掷阶段所需时间决定于破碎岩石的抛掷速度大小,而抛掷能的大小是决定抛掷速度的关键。最后计算得到适合本文工程的掏槽眼与下一圈起爆眼间合理微差时间为39.2ms-164ms。
现有技术中，在进行爆破前，需要根据掌子面的情况进行钻孔，在钻孔前，需要分析各个数据，目前，微差数据不能得到直观的表现，导致爆破工作需要浪费大量时间。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，具备微差数据可以直观的表现出来，并对微差数据储存入数据库中，方便在以后的爆破中，可以直接抽取，进行利用，大大节约了掘进爆破的工作时间的优点，解决了在进行爆破前，需要根据掌子面的情况进行钻孔，在钻孔前，需要分析各个数据，目前，微差数据不能得到直观的表现，导致爆破工作需要浪费大量时间的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，包括如下步骤：
s1：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数；
s2：将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记；
s3：将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记；
s4：将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅；
s5：利用检波器对炮孔位面进行检测，得到爆炸波形图；
s6：根据各叠加后的波形的最大振幅，以及所述预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图；
s7：对得到的分析图和爆炸波形图进行抽取，并转化为数字形式；
s8：将得到的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
优选的，所述炮孔的爆破参数包括周边眼、辅助眼以及掏槽眼三者的孔径、孔距、抵抗线和深度。
优选的，对所述s3中的数据建立位置数据库。
优选的，对所述s4中的数据建立波形数据库。
优选的，对所述s5中的数据建立分析数据库。
优选的，所述第一炮孔和第二炮孔的水平间距为1000-1500mm，炮孔与掌子面之间的夹角为60度-65度。
优选的，对所述s7数据库中的数据进行分类。
优选的，所述分类方法包括根据钻孔深度、钻孔位置和钻孔参数进行分类。
优选的，所述s5中的检波器使用方法包括如下步骤：
s1：进行开箱验收检波器串指标，把检波器垂直摆放在测试台上；
s2：把环境温度准确输入到测试设备中，当组内距大于5米时，应考虑导线的直流电阻；
s3：采用多种串并方式，将检波器芯体连接成串；
s4：将探头安装至检测面；
s5：进行爆破测试，探头对波形进行检测。
优选的，所述探头包括检波芯、光缆线、检波器放大端和填充胶，所述检波芯的上部与所述光缆线连接，所述检波芯的外侧壁固定连接有所述检波器放大端，所述探头的内部填充有所述填充胶，所述探头的外侧壁固定连接有滑块，所述滑块的外侧壁滑动连接有滑轨，所述滑轨安装于检测面。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，具备以下有益效果：
通过对炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数进行记录，并计算出多个延迟后的炮孔位置，得到整体炮孔的数据，再对炮孔数据进行分析得到波形数据，再根据波形数据进行分析得到分析图，并将分析图变化为数字形式，使微差数据可以直观的表现出来，并对微差数据储存入数据库中，方便在以后的爆破中，可以直接抽取，进行利用，大大节约了掘进爆破的工作时间。
附图说明
图1为本发明中探头的结构示意图。
图中：1、探头；11、检波芯；12、光缆线；13、检波器放大端；14、填充胶；2、滑块；21、滑轨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，包括如下步骤：
s1：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数；
s2：将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记；
s3：将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记；
s4：将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅；
s5：利用检波器对炮孔位面进行检测，得到爆炸波形图；
s6：根据各叠加后的波形的最大振幅，以及预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图；
s7：对得到的分析图和爆炸波形图进行抽取，并转化为数字形式；
s8：将得到的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
本实施例中，具体的，炮孔的爆破参数包括周边眼、辅助眼以及掏槽眼三者的孔径、孔距、抵抗线和深度。
本实施例中，具体的，对s3中的数据建立位置数据库。
本实施例中，具体的，第一炮孔和第二炮孔的水平间距为1000-1500mm，炮孔与掌子面之间的夹角为60度-65度。
本实施例中，具体的，对s7数据库中的数据进行分类。
本实施例中，具体的，分类方法包括根据钻孔深度、钻孔位置和钻孔参数进行分类。
本实施例中，具体的，s5中的检波器使用方法包括如下步骤：
s1：进行开箱验收检波器串指标，把检波器垂直摆放在测试台上；
s2：把环境温度准确输入到测试设备中，当组内距大于5米时，应考虑导线的直流电阻；
s3：采用多种串并方式，将检波器芯体连接成串；
s4：将探头1安装至检测面；
s5：进行爆破测试，探头对波形进行检测。
本实施例中，具体的，探头1包括检波芯11、光缆线12、检波器放大端13和填充胶14，检波芯11的上部与光缆线12连接，检波芯11的外侧壁固定连接有检波器放大端13，探头1的内部填充有填充胶14，探头1的外侧壁固定连接有滑块2，滑块2的外侧壁滑动连接有滑轨21，滑轨21安装于检测面。
本实施例中，探头1通过滑轨21在检测面上滑动，使其可以灵活移动，在进行检测时，将探头1布置在靠近掌子面处，在爆破完成后，当接收到反射波信号时，通过探头1检测信号，信号再由光缆线12传输到交换机进行信号转换，再由交换机传输到位于钻爆后台的处理机进行信号处理，最终传向数据终端进行图像显示。
本实施例中，具体的，其次运用midas/gts数值模拟软件对隧道爆破掘进的振动影响进行数值分析。建模时不体现炮孔形状,采用将粉碎区边界上的荷载等效后施加于隧道开挖轮廓面来模拟爆破振动。着重对比分析了掏槽眼与第一、第二圈辅助眼之间五种不同微差时间的爆破方案下,隧道爆破开挖对围岩及隧道内结构物振速、应力的影响。计算结果表明：当微差时间选取75ms、100ms时,能有效降低围岩质点振动速度和初支结构的受拉破坏影响范围。
工作流程：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数，将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记，将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记，将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅，根据各叠加后的波形的最大振幅，以及所述预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图，对得到的分析图进行抽取，并转化为数字形式，将得道的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
实施例二
请参阅图1，一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，包括如下步骤：
s1：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数；
s2：将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记；
s3：将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记；
s4：将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅；
s5：利用检波器对炮孔位面进行检测，得到爆炸波形图；
s6：根据各叠加后的波形的最大振幅，以及预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图；
s7：对得到的分析图和爆炸波形图进行抽取，并转化为数字形式；
s8：将得到的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
本实施例中，具体的，炮孔的爆破参数包括周边眼、辅助眼以及掏槽眼三者的孔径、孔距、抵抗线和深度。
本实施例中，具体的，对s4中的数据建立波形数据库。
本实施例中，具体的，第一炮孔和第二炮孔的水平间距为1000-1500mm，炮孔与掌子面之间的夹角为60度-65度。
本实施例中，具体的，对s7数据库中的数据进行分类。
本实施例中，具体的，分类方法包括根据钻孔深度、钻孔位置和钻孔参数进行分类。
本实施例中，具体的，s5中的检波器使用方法包括如下步骤：
s1：进行开箱验收检波器串指标，把检波器垂直摆放在测试台上；
s2：把环境温度准确输入到测试设备中，当组内距大于5米时，应考虑导线的直流电阻；
s3：采用多种串并方式，将检波器芯体连接成串；
s4：将探头1安装至检测面；
s5：进行爆破测试，探头对波形进行检测。
本实施例中，具体的，探头1包括检波芯11、光缆线12、检波器放大端13和填充胶14，检波芯11的上部与光缆线12连接，检波芯11的外侧壁固定连接有检波器放大端13，探头1的内部填充有填充胶14，探头1的外侧壁固定连接有滑块2，滑块2的外侧壁滑动连接有滑轨21，滑轨21安装于检测面。
本实施例中，探头1通过滑轨21在检测面上滑动，使其可以灵活移动，在进行检测时，将探头1布置在靠近掌子面处，在爆破完成后，当接收到反射波信号时，通过探头1检测信号，信号再由光缆线12传输到交换机进行信号转换，再由交换机传输到位于钻爆后台的处理机进行信号处理，最终传向数据终端进行图像显示。
本实施例中，具体的，其次运用midas/gts数值模拟软件对隧道爆破掘进的振动影响进行数值分析。建模时不体现炮孔形状,采用将粉碎区边界上的荷载等效后施加于隧道开挖轮廓面来模拟爆破振动。着重对比分析了掏槽眼与第一、第二圈辅助眼之间五种不同微差时间的爆破方案下,隧道爆破开挖对围岩及隧道内结构物振速、应力的影响。计算结果表明：当微差时间选取75ms、100ms时,能有效降低围岩质点振动速度和初支结构的受拉破坏影响范围。
工作流程：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数，将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记，将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记，将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅，根据各叠加后的波形的最大振幅，以及所述预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图，对得到的分析图进行抽取，并转化为数字形式，将得道的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
实施例三
请参阅图1，一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，包括如下步骤：
s1：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数；
s2：将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记；
s3：将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记；
s4：将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅；
s5：利用检波器对炮孔位面进行检测，得到爆炸波形图；
s6：根据各叠加后的波形的最大振幅，以及预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图；
s7：对得到的分析图和爆炸波形图进行抽取，并转化为数字形式；
s8：将得到的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
本实施例中，具体的，炮孔的爆破参数包括周边眼、辅助眼以及掏槽眼三者的孔径、孔距、抵抗线和深度。
本实施例中，具体的，对s5中的数据建立分析数据库。
本实施例中，具体的，第一炮孔和第二炮孔的水平间距为1000-1500mm，炮孔与掌子面之间的夹角为60度-65度。
本实施例中，具体的，对s7数据库中的数据进行分类。
本实施例中，具体的，分类方法包括根据钻孔深度、钻孔位置和钻孔参数进行分类。
本实施例中，具体的，s5中的检波器使用方法包括如下步骤：
s1：进行开箱验收检波器串指标，把检波器垂直摆放在测试台上；
s2：把环境温度准确输入到测试设备中，当组内距大于5米时，应考虑导线的直流电阻；
s3：采用多种串并方式，将检波器芯体连接成串；
s4：将探头1安装至检测面；
s5：进行爆破测试，探头对波形进行检测。
本实施例中，具体的，探头1包括检波芯11、光缆线12、检波器放大端13和填充胶14，检波芯11的上部与光缆线12连接，检波芯11的外侧壁固定连接有检波器放大端13，探头1的内部填充有填充胶14，探头1的外侧壁固定连接有滑块2，滑块2的外侧壁滑动连接有滑轨21，滑轨21安装于检测面。
本实施例中，探头1通过滑轨21在检测面上滑动，使其可以灵活移动，在进行检测时，将探头1布置在靠近掌子面处，在爆破完成后，当接收到反射波信号时，通过探头1检测信号，信号再由光缆线12传输到交换机进行信号转换，再由交换机传输到位于钻爆后台的处理机进行信号处理，最终传向数据终端进行图像显示。
本实施例中，具体的，其次运用midas/gts数值模拟软件对隧道爆破掘进的振动影响进行数值分析。建模时不体现炮孔形状,采用将粉碎区边界上的荷载等效后施加于隧道开挖轮廓面来模拟爆破振动。着重对比分析了掏槽眼与第一、第二圈辅助眼之间五种不同微差时间的爆破方案下,隧道爆破开挖对围岩及隧道内结构物振速、应力的影响。计算结果表明：当微差时间选取75ms、100ms时,能有效降低围岩质点振动速度和初支结构的受拉破坏影响范围。
工作流程：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数，将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记，将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记，将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅，根据各叠加后的波形的最大振幅，以及所述预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图，对得到的分析图进行抽取，并转化为数字形式，将得道的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1：获取炮孔的分布、炮孔的数量和炮孔的爆破参数；
s2：将获取的第一炮孔和第二炮孔的位置和距离进行标记；
s3：将第二炮孔的位置按照延迟时间延迟后，依次得到多个延迟后的炮孔，并对多个延迟后的炮孔进行标记；
s4：将每个延迟后的炮孔和第一炮孔自坐标原点处依次叠加，得到叠加后的波形，根据叠加后的波形，分别确定各叠加后的波形的最大振幅；
s5：利用检波器对炮孔位面进行检测，得到爆炸波形图；
s6：根据各叠加后的波形的最大振幅，以及所述预定延迟时间，得到振幅与延迟时间关系的分析图；
s7：对得到的分析图和爆炸波形图进行抽取，并转化为数字形式；
s8：将得到的数字形式的分析图储存至表示数据库中。
2.根据权利要求1所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：所述炮孔的爆破参数包括周边眼、辅助眼以及掏槽眼三者的孔径、孔距、抵抗线和深度。
3.根据权利要求1所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：对所述s3中的数据建立位置数据库。
4.根据权利要求1所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：对所述s4中的数据建立波形数据库。
5.根据权利要求1所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：对所述s5中的数据建立分析数据库。
6.根据权利要求1所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：所述第一炮孔和第二炮孔的水平间距为1000-1500mm，炮孔与掌子面之间的夹角为60度-65度。
7.根据权利要求1所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：对所述s7数据库中的数据进行分类。
8.根据权利要求7所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：所述分类方法包括根据钻孔深度、钻孔位置和钻孔参数进行分类。
9.根据权利要求1所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：所述s5中的检波器使用方法包括如下步骤：
s1：进行开箱验收检波器串指标，把检波器垂直摆放在测试台上；
s2：把环境温度准确输入到测试设备中，当组内距大于5米时，应考虑导线的直流电阻；
s3：采用多种串并方式，将检波器芯体连接成串；
s4：将探头(1)安装至检测面；
s5：进行爆破测试，探头对波形进行检测。
10.根据权利要求9所述的一种隧道掘进爆破微差数据表示方法，其特征在于：所述探头(1)包括检波芯(11)、光缆线(12)、检波器放大端(13)和填充胶(14)，所述检波芯(11)的上部与所述光缆线(12)连接，所述检波芯(11)的外侧壁固定连接有所述检波器放大端(13)，所述探头(1)的内部填充有所述填充胶(14)，所述探头(1)的外侧壁固定连接有滑块(2)，所述滑块(2)的外侧壁滑动连接有滑轨(21)，所述滑轨(21)安装于检测面。
技术总结