隧道爆破振动信号混沌分形特征研究

付晓强^1,2,3，俞缙²，戴良玉³，张会芝¹，黄凌君¹，杨悦¹

1. 三明学院建筑工程学院2. 华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心3. 三明科飞产气新材料股份有限公司

摘 要：为了分析隧道延时爆破时滞信号动力系统的非线性特征,在对新悬泉寺隧道爆破信号准确采集的基础上,运用混沌理论研究了经频率切片小波变换后各频带重构子信号的混沌动力学行为。通过子信号吸引子相轨迹特征对隧道爆破信号系统状态进行了直观描述和定量分析。结果表明:隧道爆破振动信号具有混沌特征,不同频带子信号吸引子在二维相空间一定区域内具有特定层次结构且永不封闭椭圆形轨迹。随着频率的增大,混沌吸引子在相空间的形态表现为椭圆轨迹的长/短轴之比逐渐减小,混沌吸引子在相空间沿长轴方向收缩,沿短轴扩展并最终趋于稳定,信号高频噪声具有弱混沌特征。混沌吸引子形态的演化过程有助于爆破信号幅值、能量信息的精确提取和主频有效判别,为隧道爆破信号非线性特征提取提供了新的思路。

关键词：隧道掘进;爆破振动;频率切片小波;混沌吸引子;