爆炸应力波传播规律与TSP基本原理分析
爆炸应力波
爆炸应力波透波1、一种壁厚渐变蜂窝宽带透波结构采用介电常数渐变结构是一种有效实现宽带透波的方法。
通过一种壁厚渐变六边形蜂窝结构实现，方法：根据蜂窝等效介电常数的近似计算公式和介质介电常数变化分布，计算出该渐变结构的几何参数。
结果表明该结构在垂直入射和大入射角情况下，具有良好的宽带透波特性。
介电常数渐变材料广泛应用于宽带透波、吸波材料设计领域。
仿真结果表明该结构在垂直入射和大角度入射条件下较实心结构具有良好的宽带特性，同时通过仿真验证了该结构周期参数对透波性能的影响。
结果表明，要使等效介电常数满足设计要求，该结构周期要远小于工作波长。
然而由于加工工艺限制，周期无法无限变小。
因此最好根据实际频率上限需要选择合适的周期。
另外，由于该结构蜂窝孔暴露在外界环境可能在实际应用中带来不便，可以考虑通过对蜂窝孔填充低介电常数泡沫材料来避免。
2、对防电磁脉冲屏蔽室与隔震地板关系的看法一些重要的指挥、通信房间既要防电磁脉冲又要隔震，关于计算机屏蔽室与隔震地板就在屏蔽室内部的争论。
结论：：屏蔽室应在隔震地板上安装制作。
3、空气冲击波作用于柔性防爆墙的透射和绕射效应分析_年鑫哲为研究爆炸空气冲击波作用于柔性防爆墙后发生的透射和绕射现象及规律，采用数值模拟方法计算，分析了墙后发生的透射和绕射现象，比较了压力波形的变化特点，得到了墙后压力场变化分布规律。
计算结果表明，柔性墙背后的压力存在两个主要峰值，分别为透射压力峰值和绕射压力峰值。
消波1、双层介质抗暴炸震塌结构的性能研究采用碎石土回填层与钢筋混凝土结构作为抗爆炸震塌结构，若选用低阻抗混凝土做回填层，具有较好的消波吸能性能。
2、沙墙吸能作用对爆炸冲击波影响的数值分析数值模拟，沙墙的消波吸能作用。
3、泡沫混凝土回填层在坑道中的耗能作用数值模拟计算了无耗能层和增设泡沫混凝土耗能层两种情况下坑道结构的动力响应，结果表明泡沫混凝土耗能层可以明显减小结构动力响应，可以用来构筑较理想的消波吸能结构。
爆炸冲击波传播规律数学模型建立
爆炸冲击波传播规律数学模型建立爆炸冲击波传播是一种重要的物理现象，对于爆炸事件的研究和安全防护具有重要意义。
建立一个准确的数学模型，可以帮助我们更好地理解和预测爆炸冲击波的传播规律。
在本文中，我们将针对爆炸冲击波传播规律进行研究，并建立数学模型。
为了建立数学模型来描述爆炸冲击波的传播规律，我们首先需要了解冲击波的特性和影响因素。
爆炸冲击波是由爆炸产生的高温高压气体形成的冲击波，其传播速度和能量密度都会受到爆炸源的性质和环境条件的影响。
在建立数学模型之前，我们需要收集相关的实验数据，并对数据进行分析和处理。
实验数据可以包括爆炸源的特性参数、冲击波传播距离和传播时间等。
通过对实验数据的分析，我们可以发现冲击波传播的一些规律，例如传播速度随距离的变化、冲击波能量衰减的规律等。
建立数学模型的目的是为了通过数学方程描述和预测爆炸冲击波的传播规律。
在建立数学模型之前，我们需要选择适当的变量和参数来描述和影响冲击波传播的因素。
例如，传播距离可以作为自变量，传播速度和能量密度可以作为因变量。
同时，也需要确定数学模型的形式，可以是线性方程、非线性方程或者微分方程等。
在建立数学模型时，我们可以参考一些经典的物理理论和数学方法。
例如，利用流体动力学方程可以描述冲击波的传播过程。
在这个方程中，通过考虑质量、动量和能量守恒的原理，可以建立一个与冲击波传播速度和能量密度有关的数学模型。
此外，还可以考虑其他因素如环境风速、温度等对冲击波的影响，并将其纳入数学模型中。
根据实验数据的分析和数学模型的建立，我们可以开始对爆炸冲击波传播规律进行预测和模拟。
通过数值计算和模拟实验，可以得到冲击波传播的轨迹、速度和能量密度分布等信息。
这些结果可以用于评估和预测爆炸事件的危险程度，从而为安全防护提供依据。
值得注意的是，数学模型是理论上的抽象和简化，并不是完全准确的。
在使用模型的过程中，需要充分考虑模型的局限性和误差。
同时，建立数学模型也需要根据具体的实际情况进行修正和改进。
爆炸波传播特性及其应用
爆炸波传播特性及其应用爆炸波是一种在短时间内释放出巨大能量的现象，其产生的压力和能量波动以极快的速度向外传播。
了解爆炸波的传播特性对于许多领域都具有重要意义，从军事应用到工业安全，从自然灾害研究到航天工程，都离不开对爆炸波传播特性的深入理解和应用。
爆炸波的传播特性首先表现在其速度和压力的变化上。
爆炸瞬间产生的高温高压气体迅速膨胀，形成强大的冲击波。
这一冲击波以超音速的速度向外传播，其速度取决于爆炸的能量和介质的性质。
在空气中，爆炸波的传播速度通常可以达到每秒数百米甚至上千米。
随着传播距离的增加，爆炸波的压力会迅速衰减，但仍可能对周围物体造成严重的破坏。
爆炸波的传播还具有明显的方向性。
如果爆炸发生在有限的空间内，例如封闭的容器或隧道中，爆炸波会在壁面之间反射和叠加，形成复杂的压力分布。
这种方向性和反射特性使得在特定环境中的爆炸破坏效果更加难以预测和控制。
在传播过程中，爆炸波还会与周围的介质相互作用。
例如，当爆炸波穿过不同密度的介质时，会发生折射和散射现象。
这不仅会影响爆炸波的传播方向和速度，还可能导致能量的分散和损失。
爆炸波的这些传播特性在许多领域都有广泛的应用。
在军事领域，爆炸波的研究对于武器设计和防御工事的建设至关重要。
例如，了解爆炸波在不同介质中的传播规律，可以帮助设计更有效的炸弹和导弹，提高其杀伤力和打击精度。
同时，在防御方面，通过研究爆炸波对防护结构的作用，可以建造更加坚固的掩体和防护设施，保护人员和装备的安全。
在工业安全方面，爆炸波的知识对于预防和应对爆炸事故具有重要意义。
化工工厂、石油储罐等场所存在着爆炸的风险。
通过对可能发生的爆炸进行模拟和分析，可以采取相应的安全措施，如合理布置设备、设置防爆墙等，以减少爆炸波对人员和设施的危害。
在自然灾害研究中，爆炸波的原理也有一定的借鉴作用。
例如，火山喷发和地震等现象也会产生类似于爆炸波的能量释放和传播。
研究爆炸波的传播特性可以帮助我们更好地理解这些自然灾害的发生机制和影响范围，为灾害预警和救援提供科学依据。
爆炸力学及爆轰波传播规律
爆炸物质的过程，通常伴随着火焰、气体和压力的突然释放。爆炸力学涉及到爆炸的产生、传播和影响。
爆炸的产生可以通过化学反应、核反应或物理碰撞等方式触发。当产生足够大的能量储备并达到爆炸的分解速率时，就会引发爆炸现象。爆炸的传播可以分为两个阶段：初始爆炸和爆轰波的传播。
爆轰波的传播规律可以用爆轰波方程来描述。爆轰波方程是一个非线性偏微分方程，用来描述爆轰波的传播和演化。爆轰波方程包含了涡街、震荡等复杂的流体力学现象，解析解通常很难得到。因此，研究人员通常使用数值方法来模拟爆轰波的传播。
爆轰波的传播规律对于爆炸安全和防护具有重要意义。了解爆轰波的传播速度和能量分布，可以帮助我们设计更安全的建筑物和设施，以减少爆炸事故的发生和损失。此外，爆轰波的传播规律在军事应用中也很重要，可以帮助我们制定更有效的战略和战术。
在初始爆炸阶段，能量迅速释放，产生高温、高压和大量气体。这个阶段的爆炸过程主要由爆炸装置和引信的设计所确定。爆炸装置通常由炸药和引爆装置组成，炸药的选择和组合决定了爆炸的威力和特性。引信负责在合适的时间点将能量传递到炸药中，以触发爆炸。
在爆轰波的传播阶段，高温、高压的爆轰波以超声速传播。爆轰波是由大量燃烧产生的热能和压力释放而形成的压缩气体波。爆轰波的传播方向由爆炸的起始点决定，通常以球面或柱形向外扩散。爆轰波传播的速度取决于介质的性质、密度和压力梯度等因素。
尽管爆炸是一种破坏性的现象，但我们可以通过深入研究爆炸力学和爆轰波的传播规律来控制和利用它们。爆炸力学的应用领域广泛，例如军事、民用工程、矿井、石油和天然气开采等。通过深入理解爆炸力学和爆轰波的传播规律，我们可以更好地保护人民的生命和财产安全，同时也能推动科学技术的发展和进步。
不同倾角层理岩体爆破应力波传播规律
不同倾角层理岩体爆破应力波传播规律张斌;吴超俊;张学富;周元辅;刘士洋【摘要】以层理岩体地层隧道开挖爆破为研究背景,通过理论解析和数值模拟分析层理倾角变化对爆破应力波的传播影响.研究发现:层理对应力波具有一定的吸收和反射作用,加速了爆破应力波在层理岩体中衰减;层理倾角越大应力波的透射率越小,应力波透过层理的衰减度越大;当应力波由硬介质入射到软介质中时透射率小于1,反之透射率则大于1.当层理倾角大于30°时,应力波的反射率随层理倾角的增大而变大;小于30°时,应力波反射率随层理倾角的增大而减小.此外,运用公式求解得到质点振动速度衰减度随层理倾角变化关系.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)023【总页数】7页(P205-211)【关键词】层理岩体;爆破应力波;数值模拟;透射率;衰减【作者】张斌;吴超俊;张学富;周元辅;刘士洋【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;中铁上海设计院集团有限公司,上海200070;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TD235钻爆法作为隧道施工最常用的方法，利用高能炸药爆炸产生的能量使岩体破碎形成隧道断面。
由于地质作用，围岩形成了不连续的层理结构面，爆破应力波在结构面处会产生反射和透射，且不同倾角层理产生的反射应力波和透射应力波的叠加和衰减各不相同，影响隧道开挖爆破效果。
岩体中这种结构面的物理力学性质的复杂性，对爆破应力波传播的影响成为隧道控制爆破的难题[1—3]。
早期的研究者Kleinberg等[4]发现应力波穿越单结构面时振幅下降并伴有波形转换。
在理论上，Hudson[5]提出method of smoothing的滤波计算方法，分析了有效弹模，裂隙大小与分布集中程度都较小的介质波速及衰减问题。
爆破应力波和地震波
超动态测试
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7）应变砖的埋没 将应变砖放入钻好的孔中，用环氧胶泥回填， 回填过程中要注意保护导线，并要严格控制好 角度。
搞活搞好
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3.测量过程的几个问题
1)导线 现场测试，应变砖往往要埋置岩体很深的位
置，爆破时冲击波有可能同时作用于应变砖及导线， 导线受到应力波的作用将会引起虚假信号。为了防止 这种现象。可在导线上加一橡胶管或小型钢管，使导 线有一缓冲层。应变片中引线校多，必须合理布线，
率越低。
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（2）传感器及系统的标定
标定系统可以在振动台上进行。 标定内容 灵敏度；频响特性；线性度。 压电式加速度传感器，其灵敏度和传感器的电容值，所 用的电缆的电容值，标定时所用的阻抗变换器的输入电 容值有关。标定时必须注明。如果测试时发生变化，则 必须对灵敏度进行修正 C C2 / （3.3） Kq Kq 1
搞活搞好 9
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5）应变砖的制作 •根据介质的特征阻抗，将环氧树脂、二丁脂、乙二胺按 比例配制，再按级配比将金刚砂、水泥、石英粉一起倒 入环氧树脂中，进行搅拌，使骨料均匀，制成环氧胶泥。 然后将这种胶泥注入模具中。 •浇注之前，先在模具内涂上一层脱模剂。浇注时一定要 振捣，防止有气泡。24小时后即可拆模，养护28天后便 可使用。 •使用前将应变砖用丙酮洗净，然后按测试的需要，贴上 选好的电阻应变片。贴片时要确立坐标系，使各电阻应 变片位置准确。不同平面，不同角度的应变片采用不同 10 搞活搞好 颜色的引线，以免混淆，应变砖一般粘贴几组应变片，
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应力波理论简述课件
地球物理勘测
通过应力波理论，研究地层中的波速、反射、折射等特征，推断 地下岩层的性质和结构。
地质灾害预警
对地质构造和地层中的应力波传播特性进行研究，预测可能发生 的地质灾害。
结构健康检测中的应用
结构损伤识别
利用应力波理论，检测结构内部的损伤、裂缝等，评估结构的健康 状况。
材料动态性能研究
通过对材料进行应力波激励，研究材料的动态响应特性，为工程应 用提供依据。
冲击防护与控制中的应用
冲击减震
利用应力波理论，研究 冲击载荷下的减震技术 ，降低结构受到的冲击 影响。
冲击防护
通过对关键部位进行应 力波监测，采取防护措 施，避免冲击对结构造 成的损害。
冲击控制
利用应力波理论，研究 冲击载荷下的控制技术 ，优化结构的动态性能 。
波动方程
边界条件和初始条件
应力波的传播还需考虑边界条件和初 始条件，如介质边界的约束、冲击源 的位置和外力的大小等。
应力波的传播满足波动方程，描述了 应力波在时间和空间上的变化规律。
02 应力波的产生与传播
应力波的产生机制
冲击载荷
物体受到冲击载荷时，应 力波会以波的形式从冲击 点传播出去。
物体形变
实验和数值模拟技术是应力波理论研 究的重要手段，不断得到改进和创新 。
随着计算机技术和数值计算方法的发 展，数值模拟的精度和效率也不断提 高，为应力波理论的研究提供了更为 有力的工具。
新型实验设备和技术的发展，使得实 验观测的精度和范围得到了极大的提 升。
在数值模拟方面，有限元分析、有限 差分分析、边界元分析等计算方法不 断得到发展和完善，为解决复杂的应 力波问题提供了有效途径。
爆炸应力波研究入门
塑性波
当外载荷作用于可变形的固体的局部表面时， 一开始只有直接受到外载荷作用的表面部分的介质 质点因变形而离开了初始平衡位置，由于这部分介 质质点与相邻介质质点发生了相对运动，必然将受 到相邻质点的作用力，同时也给相邻介质质点予反 作用力，因而使相邻介质质点离开平衡位置而运动 起来。由于质点的惯性，相邻介质质点的运动将滞 后于表面介质质点的运动。依次类推，外载荷在表 面引起的扰动将在介质中逐渐由近及远传播开去。 这种扰动在介质中的由近由近及远的传播即是应力 波。其中的扰动与未扰动的分界面称为波阵面，而 扰动的传播速度称为应力波波速。
2 2 CP 2CS d 2 2 2(C P CS ) 2 Ed 2CS r (1 d )
Gd r Cs2 4 2 K d r (C CS ) 3 2 2 d r (CP 2CS )
2 P
式中，Cs为岩石中的横波速 度，μd，Ed，Gd，Kd，λd分 别为岩石的动态泊松比、岩 石的动态弹性模量、动态剪 切模量、动态体积弹性模量、 动态拉梅常数
３２１ 爆破应力源
应力波源(点载荷)
反射波
心裂 入射波
点载荷（应力波）引起直圆柱体的破裂（角裂、心裂）
应力波源
点载荷（应力波）对不同厚 度板引起的破裂（角裂）
内部爆炸加载引起方形筒的 破裂（角裂）
4 岩石中的爆破应力波
• • 炸药爆炸在岩石中激起的应力波（爆炸应 力波主要是弹性应力波） 爆炸应力波在岩石中的传播方式及过程
（右行波） （左行波）
v C0 C 0 0 C 0 0 C0
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［６］佘林辉．浅谈ＴＳＰ探测实践中的一些经验与见解［Ｊ］． 西部探矿工程，２００７（３）：１２７．１２９．
［７］李忠，黄成麟．增加ＴＳＰ超前预报探测系统探测距 离的技术探讨［Ｊ］．铁路航测，２００１（１）：２０－２３．
［８］ 薛诩国，李术才．ＴＳＰ２０３超前预报系统探测岩溶隧道 的应用研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００７，３（７）：
关键词：爆炸；应力波；＂ＩＳＰ；爆破设计
中图分类号：０３８２
文献标识码：Ａ
文章编号： １００１－４８７Ｘ（２０１０）０２—００３２一０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ
Ｓｔｒｅｓｓ Ｗａｖｅ ａｎｄ Ｂａｓｉｃ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＴＳＰ
３ ＴＳＰ测试爆破设计与测试结果分析
１）ＴＳＰ测试现场爆破设计
图３为ＴＳＰ测试现场探测布置示意图。在隧道 出边墙距地面约１．０ ｍ高的水平线上，按间距约１．０ ｒｎ、孔深约１．５０ ｍ、孔径３５—３８ ｍｍ、下倾１５０一２００ 的标准钻２４个炮孔，最后１个炮孔距掌子面约５０ ｍ。１只传感器布置在边墙距第１个炮孔约１５．０ ｍ 的位置，安装传感器的接收孔深约２．０ ｒｌｌ、孔径４２— ４５ ｍｍ、上倾５０。１００。
①平面波波动方程 由（１）式分别对ｔ和ｘ求二阶偏微分，得到
） 盎Ｏｔ２＝一Ａｔ０２ ｃｏｓ 、 ０，
壹＝一Ａ
２
Ｃ
ｃｏｓ∞一＼（ｔ一墨Ｃ），
比较上列２式，即得
盎ＯＸ２＝两１Ｃ２
０２：ｒ＿ ａｔ２
（２） 、
式（２）所反映的是平面波的共同特征，统称为
平面波波动方程，可以证明，在三维空间中传播的一
切波动过程，只要介质是理想的，无吸收的各向同性
的均匀介质，都符合下式
盘Ｏｘ２＋篓‘＋盘０Ｏｚ２＂２＝孕Ｃ１‘ａ￡‘
（３）
式中，ｆ为位移，该式常称为平面波波动方程。 ②球面波波动方程
将式（３）化成球坐标的形式，并注意到各个径
向方向上的传播完全相同，即可得到球面波的波动
方程为
挚＝去Ｃ·掣Ｏｔ —
ａｒ２
２
２
（、４－ｔ）７
式中，ｆ为位移，ｒ为沿任一半径方向上离点波源或 球心的距离。
探测技术人员更好地了解ＴＳＰ基本原理及其使用， 首先，对炸药爆炸所产生的应力波在介质中的传播 规律进行了分析，然后，详细地阐述了ＴＳＰ超前预 报探测系统工作原理和ＴＳＰ测试爆破设计及其 应用。
ｌ爆炸应力波传播形式及波动方程
１）爆炸应力波传播形式 炸药包爆炸所产生的应力波，在介质中的传播 形式及其能量的分配是不同的，如图１所示。在靠
Ｋ２５６＋８０６一Ｋ２５６＋７７０段，长３６ ｉｎ。围岩为薄 层状微风化灰岩，硬质岩石。从２Ｄ图上来看，该段围
岩反射面密集，纵波速度有一处明显偏低，Ｋ＝４．０— ５．０ ｋｒｎ／ｓ。里程桩号为：Ｋ２５６＋８０６一Ｋ２５６＋７８８。该 段围岩横波速度变化较大，总体由低升高，推测在 Ｋ２５６＋８０６一Ｋ２５６＋７８８里程段推测该段围岩破碎， 裂隙较发育，岩体呈块碎状结构，有少量裂隙水。局 部岩溶较发育，有形成溶洞（穴）的地质条件。
ＷＡＮＧ Ｇｕｏ．ｂｉｎｌ”，１２ Ｙｉ．ｎｉａｎ２，ＹＡＮＧ Ｗｅｎ．ｄｏｎ９３ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｅｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｕｈｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ ４３００５ １，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
【３］ 张天锡．爆破地质体中动载应力的表达形式及某些问 题的讨论［Ｊ］．爆破，２００５，２２（２）：２２－２６．
［４］ 谢全敏，夏元友．龙滩水电站蠕变体边坡的爆破振动 控制研究［Ｊ］．岩石力学与土程学报，２００３，２２（１１）：
ｌ ９２９·ｌ ９３２．
［５］杨文东，范高军．龙滩水电站左岸导流洞爆破振动测 试与控制研究［Ｊ］．地震工程与工程振动，２００８（４）：
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＳＰ ｉｓ ａ ｔｕｎｎｅｌ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｍｉｎｉ· ｃｈａｒｇｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＴＰＳ ｂｅｔｔｅｒ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ ａｎｄ ｄｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｖｏｌａｔｉｌｉｔｙ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ ｐｍｐａｇａ－ ｌｉｏｎ ｆｏｒｍｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ．ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＴＳＰ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＴＳＰ ｔｅｓｔｉｎｇ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ．髑Ｐ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ａ ｔｕｎｎｅｌ ｆａｃｅ．Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ Ｃａｎ ｐｍｖｉｄｅ ｓｏｍｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｐｒｏｂｉｎｇ ｐｅｒｓｏｍ ｔＯ ｇｒａｓｐ ７ｒＳＰ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｕｒｔｈｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ；ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ；ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ
第２７卷第２期 ２０１０年６月
爆破、瑚．２７ Ｎｏ．２
ＢＬＡＳＴＩＮＧ
Ｊｕｎ．２０１０
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４８７Ｘ．２０１０．０２．００９
爆炸应力波传播规律与ＴＳＰ基本原理分析木
王国斌１’２，利奕年２，杨文东３
（１．中国地质大学工程学院，武汉４３００７４；２．湖北省交通规划设计院，武汉４３００５１； ３．武汉理大学土木ｑ－程与建筑学院，武汉４３００７０）
炮孔 图３ ＴＳＰ测试现场探测布置示意图（单位：ｍ）
爆破使用乳化炸药和瞬时电雷管，每个孑Ｌ装炸 药量一般为５０ ｇ左右。为保证炸药与炮孔严密合， 各炮孔装药后灌满水，用软塑一可塑状泥土或锚固剂 等进行炮孑Ｌ填塞。炮孔按顺序逐个引爆，并由仪器 记录下各道信号。数据采集时，为减少噪声对采集 数据的影响，工区内应停止其它施工作业，尤其是针 对岩体的作业。
２ ＴＳＰ超前预报探测系统工作原理
ａｓＰ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）２０３ ｐｌｕｓ系统是
瑞士Ａｍｂｅｒｇ工程技术公司的最新产品，是一种快 速、有效、无损的地震波反射探测技术，人为形成多
个微振源，采用微量炸药爆破产生地震波并以球面
波的形式在岩体中传播，其中一部分沿掌子面轴向 传播，当地震波遇到地层界面、节理面，特别是断层
２）ＴＳＰ测试结果分析 应用１’ＳＰ法某隧道Ｋ２５６＋８５４掌子面进行了 探测，经过资料整理，形成了该掌子面的ＴＳＰ二维 反射层面图，见图４所示。
Ｋ２５６＋８５７一Ｋ２５６＋８０６段，长５１ ｍ。围岩为薄 层状微风化灰岩，硬质岩石。从２Ｄ图上来看，该段围 岩反射面较密集，主要由左边墙外侧向隧道延伸，纵 波速度无明显变化，Ｋ＝５．０ ｋｍ／ｓ。横波速度在 Ｋ２５６＋８４０一Ｋ２５６＋８２０段偏低，推测该小段在雨季 时有少量裂隙水。结合地质条件，推测该段围岩裂隙 发育：岩体呈块碎状结构，局部有少量裂隙水。
图１爆炸应力波在介质中的传播形式
２）波动方程 设有一平面余弦行波，沿ｘ轴的正向传播，波 速为Ｃ，取Ｏ作为计算坐标的原点，ｘ表示各质点在 波线上的平衡位置，Ｙ表示振动位移，则质点的振动 方程为‘３｛】
ｙ＝Ａ ｃ。ｓ∞（ｔ一吾）
（１）
０ａ２￡：４０ｙ
０万９２０Ｘ２
ｔＯ（ｔ一百ＸＯｔ
式中，Ａ为振幅；∞为频率；，，为距离坐标原点ｘ处 质点在时刻的位移。
摘要：ＴＳＰ是一种用微量炸药爆破产生地震波进行隧道地质超前预报的技术。为了更好地了解ＴＳＰ基
本原理，分析了炸药爆炸所产生的应力波在介质中的传播形式及其能量的分配，推导了应力波传播形式的波
动方程。在此基础上，详细地阐述了ＴＳＰ超前预报探测系统工作原理和ＴＳＰ测试爆破设计，最后应用ＴＳＰ
法对某隧道掌子面进行了探测分析。这些成果可为探测人员进一步掌握ＴＳＰ技术提供一些理论参考。
Ｕ ５ Ｊ吾
ＴＳＰ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）是目前隧道施 工超前地质预报最为有效的方法之一，它是一种无 损的地震波反射探测技术。该技术采用微量炸药爆 破人为形成多个微振源，利用爆破地震波在岩土体 中传播规律来探测隧道施工前方的地质状况。为了
收稿日期：２０１０一Ｏｌ—１４ 作者简介：王国斌（１９７４一），男，博士生．Ｅ．ｍａｉｌ：ｖｏｃａｒ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。 基金项目：湖北省交通科技项目（鄂交科教［２００５］３６１号）
以通过对波速的计算将岩性的变化显示出来。进而
结合具体的地质情况，预测诸如断层破碎带、软弱岩 层、溶洞等影响施工的不良地质构造的位置、宽度、
产状等，见图２所示。
接 图２ ＴＳＰ超前预报探测系统工作原理
万方数据
爆破
２０１０年６月
ｚ２：墼粤：掣 反射波传播时间计算公式：
１
一
一
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（＼６ｕ，）