(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210630411.3 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 申请人 中铁四局集团有限公司 　 中铁四局集团第七工程有限公司 (72)发明人 赵高峰　芮福鑫　陈文尹　扈晓冬　 邓稀肥　杨仲杰　魏亮　林先明　 徐星火　余诚　姚大闯　王勇　 (74)专利代理 机构 天津才智专利商标代理有限 公司 12108 专利代理师 王梦 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) F42D 1/00(2006.01)F42D 3/04(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于突变模型的隧道光面爆破综合评 价方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于突变模型的隧道光 面爆破综合评价方法， 其步骤 为： S1、 构建基于燕 尾突变的光面爆破质量评价模型， 以获取光面爆 破质量指标； S2、 构建基于尖点突变的炮孔布置 成本评价模型， 以获取炮孔布置成本指标； S3、 构 建基于尖点突变的围岩安全评价模 型， 以获取围 岩安全指标； S4、 基于光面爆 破质量指标、 炮孔布 置成本指标和围岩安全指标， 构建燕尾突变评价 模型， 以获取隧道光面爆破综合评价指标； 该基 于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法通过 构建具备以隧道爆破目标效用为导向性的隧道 光面爆破综合评价模型， 实现在隧道 光面爆破设 计工作过程中对爆破相关工艺参数进行有效结 果评价和预测。 权利要求书3页 说明书11页 附图2页 CN 114840907 A 2022.08.02 CN 114840907 A 1.一种基于突变模型的隧道光 面爆破综合评价方法， 其特 征在于， 步骤如下： S1、 采用光面爆破方式在单次爆破循环中获得炮孔利用率η、 爆破半孔率ξ和不平整度 的实测数据Δ， 以构建基于燕尾突变的光面爆破质量评价模型： V(x)＝x5+A1x3+A2x2+A3x， 以 获取光面爆破质量指标； 其中， A1是炮孔利用率评价指标， ηmax是炮孔利用率合理取值 范围上限； A2是 半孔率评价指标， ξmax是半孔率合理取值范围上限； A3是不平整度评价指 标， Δmax是不平整度合理取值范围上限； 且， 进而， 得到质量综合指标xA： S2、 获得经过单次光面爆破循环后所有炮孔的总体积Vh和总炸药质量Q， 进而构建基于 尖点突变的炮孔布置成本 评价模型： V(y)＝y4+B1y2+B2y， 以获取炮孔布置成本指标； 其中， B1是钻孔成本评价指标， Vmax是钻孔量上限值， Vmin是钻孔量下 限值； B2 是炸药成本评价指标， Qmax是炸药使用量上限值， Qmin是炸药使用量下限 值； 且， 进而， 得到成本综合指标yB： S3、 通过在 围岩的关键点设置探头获得爆破时关键点的振动峰值速度， 进而基于关键 点振动峰值速度和围岩损伤区深度， 构建基于尖点突变的围岩安全评价模型： V(z)＝z4+ C1z2+C2z， 以获取围岩安全指标； 其中， C1是关键点峰值速度评价指标， PPVi是关键点i的峰 值速度， 是第i点的最大安全振动速度； C2是围岩损伤区深度评价指标， HEDZ是爆破损伤区深度， 是安全爆破开挖损伤区深度上限值；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114840907 A 2且， 进而得到安全综合指标zC： S4、 基于步骤S1、 步骤S2和步骤S3获得的光面爆破质量指标、 炮孔布置成本指标和围岩 安全指标， 构建燕尾突变评价模 型： V(p)＝p5+Ap3+Bp2+Cp， 以获取隧道光面爆破综合评价指 标； 且， 进而， 得到隧道光面爆破综合评价指标P： P＝(ω1pA+ω2pB+ω3pC)/3， ω1是光面爆破质 量赋予权重系数， ω2是对炮孔布置成本赋予权重系数， ω3是对围岩安全 评价指标赋予权重 系数， 各权 重系数的取值范围为[0,1]。 2.根据权利要求1所述的基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法， 其特征在于， 在 步骤S1中， 炮孔利用率 η为单次爆破循环中实际爆破进尺深度与初始钻孔平均深度的比值； 半孔率ξ为光面爆破后隧道轮廓面上残留在围岩一侧的剩余一半炮孔壁数目占总周边光爆 孔数目的百分比； 不平整度为爆破后实际断面轮廓线的凹凸特征点与设计轮廓线的最大差 值。 3.根据权利要求1所述的基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法， 其特征在于， 在 步骤S1中， 不平整度的获取 方式为： 基于设计轮廓和爆破后的实 际轮廓的原点一致， 实 际轮廓由一组离散点来表征， 设计 轮廓由若干段首尾相连的直线段表征， 因此， 实际轮廓的各个离散点到设计轮廓直线段 的 最小距离Di由下式表示： 式中， lij1是离散点Pi到直线段Lj一个端点的距离， lij2是离散点Pi到直线段Lj另一个端 点的距离， min(lij1,lij2)表示取这两个距离的最小值， dist(Pi,Lj)表示离散点Pi到直线段 Lj的距离， Pi′是点Pi在直线段Lj上的投影点， Pi′∈Lj表示投影点Pi′落在直线段内； 依次计算所有离散点到设计轮廓线的距离并从中取最大值， 即得到实际轮廓线的不平 整度Δ， 其表达式为： Δ＝max(Di)。 4.根据权利要求1所述的基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法， 其特征在于， 在 步骤S2中， 经 过单次光面爆破循环后， 所有炮孔的总体积Vh根据： 计算得到， 式中， ni是第i种孔径炮孔 的数量， Vi是第i种孔径炮孔的体积， di是第i种孔径炮孔的直径， Li是第i种孔径炮孔的长 度；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114840907 A 3