运行核电设施爆破地震激励下振动响应机理及安全评价研究

Research on vibration response mechanism and safety control of running nuclear power facilities inspired by blasting seismic wave is an important subject which involving safety of nuclear power. China will build or extend nuclear power bases, and blasting methods were widely used in front-end foundation excavation, and blasting danger effects will threaten the safety of running nuclear power facilities. As environment complexity of blasting area, blasting effect multiple times and direction randomness of blasting seismic wave propagation and the diversity of medium, making the blasting vibration of operation nuclear power facilities influence is very complicated. The subject will adopt comprehensive methods of theoretical analysis, numerical simulation, model experiment and practical project monitoring. Dynamic response characteristics of nuclear power facilities run under the action of blasting seismic waves will be system researched, on the basis of the nuclear power facilities in operation mode analysis. Influence factors of vibration response of nuclear power facilities such as explosion source parameters, medium, and distance will be analyzed. Response parameter screening and intelligent forecast by measured signals of blasting vibration analyzing. Nuclear power expansion projects of the blasting vibration of safety evaluation and vibration reduction strategy will be carried out based on the research results. Research results has guiding significance in further standardizing and restraining engineering blasting nearby the running nuclear power facilities and will lay important basis to establish the national planning and ensure the safety of nuclear power nuclear power in China.

爆破地震波激励下运行核电设施振动响应机理及安全控制研究是涉及核电安全的重要课题。我国核电基地都将进行或正在进行扩建，前端基础开挖多采用爆破方法，而爆破产生的危害效应将威胁到正运行核电设施的安全。爆区环境的复杂性、爆破作用次数多重性和作用方向随机性以及爆破地震波传播场地介质多样性，使得爆破振动对运行核电设施影响非常复杂。本课题综合应用理论分析、数值模拟、模型实验和实际工程监测相结合的方法，在运行核电设施模态分析的基础上，系统研究运行核电设施在爆破地震波作用下的动态响应特征，深入分析爆源参数、场地介质、距离等因素对核电设施振动响应的影响，同时通过实测信号分析进行爆破振动响应参量甄别与智能预报，并在此基础上开展核电扩建工程中爆破振动安全评价及减振策略研究。研究成果对于进一步规范和约束在运行核电设施附近实施工程爆破的方法具有指导意义，为制定国家核电安全规划及确保我国核电安全、高效发展奠定重要基础。

我国核电基地都将进行或正在进行扩建，前端基础开挖多采用爆破方法，而爆破产生的危害效应将威胁到正运行核电设施的安全。爆区环境的复杂性、爆破作用次数多重性和作用方向随机性以及爆破地震波传播场地介质多样性，使得爆破振动对运行核电设施影响非常复杂。本课题综合应用理论分析、数值模拟、模型实验和实际工程监测相结合的方法，深入研究了运行核电设施爆破地震激励下振动响应机理及安全评价。本项目完成的主要研究工作和取得的主要成果如下：.（1）本项目利用有限元软件建立钢筋混凝土建筑物的三维模型，以建筑物地面振动加速度波作为输入，根据时程分析法模拟计算出建筑物各构件在震动历程中各个时刻的形变情况，判断建筑物的构件是否屈服。.（2）首先采用FSWT进行爆破振动信号分解，得到在全频带下的时频分布。在此基础上根据其时频能量分布，选择时间、频率切片区间进行细化特征分析，通过信号特征频率切片区间的信号重构，实现了爆破振动时频特征的分离和提取。.（3）本项目基于分形理论开展核电扩建工程中爆破振动新安全标准探讨，研究成果对于进一步规范和约束在运行核电设施附近实施工程爆破的方法具有指导意义，为制定国家核电安全规划及确保我国核电安全、高效发展奠定重要基础。.（4）为了有效控制爆破振动效应，基于粗糙集和支持向量机，建立了爆破振动参量的预报模型。该模型首先在粗糙集理论指导下利用粒子群算法快速实现属性的动态离散过程，再根据最优粒子建立决策表，通过重要度分析进行次要属性和冗余数据剔除，最后用支持向量机训练余下数据和验证新样本。.（5）通过对减振沟开挖前后两个阶段爆破振动加速度峰值的监测, 得到减振沟对振动加速度峰值的减振规律。结果表明, 合理的开挖减振沟可有效地降低爆破振动加速度峰值。通过采用ANSYS/LS-DYNA计算软件, 建立了三种位置条件下减震沟的数值模型, 计算分析了减震沟在不同位置条件下对其减震效应的影响规律。计算表明:当减震沟与保护目标较近时, 减震效果较好;当减震沟与保护目标较远时, 减震效果较差。