一种基于置信水平预测爆破振动速度的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明的实施例公开一种基于置信水平预测爆破振动速度的方法及装置。基于置信水平预测爆破振动速度的方法包括：设置实际爆破振动速度与预测爆破振动速度的速度差，计算速度差的对数值，得到误差，获取以齐爆药量以及爆心距表示的样本数据集的无偏估计量；基于计算得到的无偏估计量，计算满足预先设置的置信水平的所述误差在所述置信水平的置信区间；获取误差在所述置信水平的置信区间的上限值，基于所述置信区间的上限值计算爆破振动速度的安全系数，将所述安全系数应用于萨道夫斯基经验公式以预测爆破振动速度。应用本发明，可以提高爆破振动速度预测的可靠性。
【专利说明】一种基于置信水平预测爆破振动速度的方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程爆破安全技术，尤其涉及一种基于置信水平预测爆破振动速度的 方法及装置。
【背景技术】
[0002] 改革开放以来，随着我国工程项目建设的迅速发展以及技术的不断提高，工程爆 破等新技术在矿山开采、水电工程、道路交通、核电站建设以及地下空间综合开发利用等大 量工程建设领域得到了广泛应用，取得了许多重大成就，极大地推动了爆破技术的进步和 创新。然而，工程爆破在给工程建设带来快速、高效的同时，由于爆破振动效应，也导致对周 围环境的振动、污染、噪音等负面效应，甚至发生工程爆破事故，造成周边附属设施破坏和 人员伤亡。
[0003] 随着人们生活质量的提高，人们对爆破振动效应危害性的重视程度也越来越高， 例如，在工程爆破领域以及重要的建筑安全评价爆破地震波作用下的矿山爆破。举例来说， 目前的高层建筑物拆除以及矿山开采，大多采用工程爆破技术，而由工程爆破引起的振动， 很可能会造成地下巷道、矿区高陡边坡或地面建筑物等结构物设施在爆破振动力作用下的 失稳与破坏。因而工程爆破研究得到了社会各界的广泛关注，而其中，爆破振动效应研究成 为最活跃的热点研究问题。
[0004] 在爆破振动效应研究中，许多爆破专家认为，采用爆破振动速度描述爆破振动效 应强度具有较好的代表性，是估计结构物设施振动破坏等级的最好标准，是表征爆破振动 效应的重要参数。因而，在工程爆破中，爆破振动速度的预测与控制显得尤为重要。
[0005] 目前国内外对于爆破振动速度的预测，主要采用给定基函数形式下的经验公式来 计算爆破振动速度。其中，以萨道夫斯基经验公式预测爆破振动速度较为准确，在萨道夫斯 基经验公式中，通过采用回归分析法计算得到萨道夫斯基经验公式中的两个变量，从而可 以基于计算得到的变量预测爆破振动速度。但由回归分析法的基本原理可知，预测的爆破 振动速度可靠性仅为50%，即存在50 %的概率，使得爆破振动速度预测值小于实际的爆破 振动速度，从而带来安全隐患，使得爆破振动速度预测的可靠性较低，不能满足人们对工程 爆破安全性的需求。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明实施例提供一种基于置信水平预测爆破振动速度的方法及装 置，提高爆破振动速度预测的可靠性。
[0007] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0008] -方面，本发明实施例提供一种基于置信水平预测爆破振动速度的方法，包括：
[0009] 设置实际爆破振动速度与预测爆破振动速度的速度差，计算速度差的对数值，得 到误差，获取以齐爆药量以及爆心距表示的样本数据集的无偏估计量；
[0010] 基于计算得到的无偏估计量，计算满足预先设置的置信水平的所述误差在所述置 信水平的置信区间；
[0011] 获取误差在所述置信水平的置信区间的上限值，基于所述置信区间的上限值计算 爆破振动速度的安全系数，将所述安全系数应用于萨道夫斯基经验公式以预测爆破振动速 度。
[0012] 本发明实施例提供的基于置信水平预测爆破振动速度的方法，依据样本数据集以 及预先设置的置信水平计算误差（实际爆破振动速度的对数值与预测爆破振动速度的对 数值之差）在置信水平的置信区间的上限值，利用上限值计算爆破振动速度的安全系数， 从而在萨道夫斯基经验公式中考虑预测的爆破振动速度的安全系数，可以最大限度地确保 爆区周围重要构建筑物的安全，从而减少安全隐患，提升爆破振动速度预测的可靠性。
[0013] 另一方面，本发明实施例提供一种基于置信水平预测爆破振动速度的装置，包括： 无偏估计量获取模块、置信区间计算模块、安全系数计算模块以及预测公式生成模块，其 中，
[0014] 无偏估计量获取模块，用于设置实际爆破振动速度与预测爆破振动速度的速度 差，计算速度差的对数值，得到误差，获取以齐爆药量以及爆心距表示的样本数据集的无偏 估计量；
[0015] 置信区间计算模块，用于基于计算得到的无偏估计量，计算满足预先设置的置信 水平的所述误差在所述置信水平的置信区间；
[0016] 安全系数计算模块，用于获取误差在所述置信水平的置信区间的上限值，基于所 述置信区间的上限值计算爆破振动速度的安全系数；
[0017] 预测公式生成模块，用于将所述安全系数应用于萨道夫斯基经验公式，得到改进 萨道夫斯基经验公式以预测爆破振动速度。
[0018] 本发明实施例提供的基于置信水平预测爆破振动速度的装置，无偏估计量获取模 块依据样本数据集以及预先设置的置信水平计算无偏估计量，置信区间计算模块计算误差 (实际爆破振动速度的对数值与预测爆破振动速度的对数值之差）在置信水平的置信区 间，安全系数计算模块利用置信水平的置信区间求取上限值，利用上限值计算爆破振动速 度的安全系数，预测公式生成模块在萨道夫斯基经验公式中考虑预测的爆破振动速度的安 全系数，从而可以最大限度地确保爆区周围重要构建筑物的安全，从而减少安全隐患，提升 爆破振动速度预测的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0020] 图1为本发明实施例基于置信水平预测爆破振动速度的方法流程示意图；
[0021] 图2为本发明实施例置信水平为99%的t函数的概率密度分布示意图
[0022] 图3为本发明实施例监测得到的采样数据集与基于99%置信水平预测的置信区 间示意图；
[0023] 图4为本发明实施例基于置信水平预测爆破振动速度的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0025] 应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其 它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026] 图1为本发明实施例基于置信水平预测爆破振动速度的方法流程示意图。参见图 1，该方法包括：
[0027] 步骤101，设置实际爆破振动速度与预测爆破振动速度的速度差，计算速度差的对 数值，得到误差，获取以齐爆药量以及爆心距表示的样本数据集的无偏估计量；
[0028] 本步骤中，设样本数据集为：
[0029] X = {xp x2, K，Xi，K，xn}，其中，Xi为样本数据集中第i个样本数据，η为自然数。 关于以齐爆药量以及爆心距表示 Xi，后续再进行详细描述。
[0030] 本发明实施例中，为了基于置信水平预测爆破振动速度，需要对萨道夫斯基经验 公式进行一些变形。
[0031] 现有预测爆破振动速度的萨道夫斯基经验公式如下：
[0032]
【权利要求】
1. 一种基于置信水平预测爆破振动速度的方法，其特征在于，该方法包括： 设置实际爆破振动速度与预测爆破振动速度的速度差，计算速度差的对数值，得到误 差，获取以齐爆药量以及爆心距表示的样本数据集的无偏估计量； 基于计算得到的无偏估计量，计算满足预先设置的置信水平的所述误差在所述置信水 平的置信区间； 获取误差在所述置信水平的置信区间的上限值，基于所述置信区间的上限值计算爆破 振动速度的安全系数，将所述安全系数应用于萨道夫斯基经验公式以预测爆破振动速度。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用下式计算所述误差： Y = y+ e = a x+b+ e 式中， Y为实际爆破振动速度的对数值； y为预测爆破振动速度的对数值； e为误差； x为样本数据集； 其中， y = \nV,b - \nK,x = \n(^-) R 式中， V为预测爆破振动速度； K为与爆破点至保护对象间的地质条件相关的系数； Q为齐爆药量； R为爆心距； a为与爆破点至保护对象间的地质条件相关的衰减指数。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述误差服从如下正态分布： 工、1T，
n为样本数据集x的样本数据量，为自然数； Xi为样本数据集的第i个样本数据； 7为样本数据集的样本数据均值； Sxx为样本数据集方差和； 〇 2为样本数据集方差。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于， n
7 ? 式中， Ri为样本数据集的第i个爆心距。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用下式计算所述无偏估计量：
式中，
夕2为无偏估计量； 入为显著水平。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述无偏估计量与所述误差满足下式：
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，利用下式计算所述误差在所述置信水平 的置信区间：
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述误差在所述置信水平的置信区间的 上限值为：
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述安全系数应用于萨道夫斯基经验 公式具体为：
式中， Va为改进的预测爆破振动速度； eE为安全系数。
10. -种基于置信水平预测爆破振动速度的装置，其特征在于，该装置包括：无偏估计 量获取模块、置信区间计算模块、安全系数计算模块以及预测公式生成模块，其中， 无偏估计量获取模块，用于设置实际爆破振动速度与预测爆破振动速度的速度差，计 算速度差的对数值，得到误差，获取以齐爆药量以及爆心距表示的样本数据集的无偏估计 量； 置信区间计算模块，用于基于计算得到的无偏估计量，计算满足预先设置的置信水平 的所述误差在所述置信水平的置信区间； 安全系数计算模块，用于获取误差在所述置信水平的置信区间的上限值，基于所述置 信区间的上限值计算爆破振动速度的安全系数； 预测公式生成模块，用于将所述安全系数应用于萨道夫斯基经验公式，得到改进萨道 夫斯基经验公式以预测爆破振动速度。
【文档编号】G06F19/00GK104281785SQ201410602668
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】李胜林, 刘殿书, 李奎 申请人:中国矿业大学(北京)