Page 137 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 贾永胜，等： 水下钻孔爆破孔底复合垫层装药结构的损伤控制模型 第 11 期

2.2 基于压电信号的基岩损伤分析
2.2.1 压电信号监测及分析
本试验的发射信号为单次脉冲信号，具体参数如下：脉冲幅度为 100 V，脉冲宽度为 15 μs，编码位数
为 2 位，信号持续时间为 30 μs，采样率为 2 MHz。监测方式分为 2 种：第 1 种监测方式，在岩样选取

20 个观测点，分 5 行，从上到下按照 A～E 定义，且每行包括 4 个检测点，从左到右按照 1～4 定义，20 个
检测点按 A1～E4 编号；第 2 种监测方式，在岩样的炮孔轴线设置 28 个观测点，每 10 mm 标记一个测点，
按 1～28 进行编号，2 种压电信号的监测方式如图 7 所示。所有压电陶瓷（PZT）在粘贴前均进行阻抗测
试，确保一致性；粘贴时，使用凡士林耦合剂并施加恒定压力以保证传感器与岩样表面耦合良好。每个
测点进行 3 次重复采集，取平均值作为该点信号以降低随机误差。

1 2 3 4

60
A
50 10 mm
B
C 28 observation points

D
E
Unit: mm
Actuator Sensor Monitoring method 1 Monitoring method 2

图 7 压电信号监测方式
Fig. 7 Piezoelectric signal monitoring methods
采用压电陶瓷主动检测法对岩样爆破损伤进行检测，爆破前监测一次，爆后将岩样取出晾干监测一
次，选取各组岩样 A2、C2、E2 测点为例，分别代表炮孔部分、建基面以及基岩部分，灰色为岩样爆前压
电信号，红色为岩样爆后压电信号，具体信号变化如图 8 所示。爆破前，岩样各监测点均能接收到典型
波形，表明本试验所用岩样均为良好的应力波传导介质，且岩样完整性良好，内部无明显初始损伤。爆
后，S1～S4 组岩样各测点的压电信号均出现衰减，说明各组岩样爆破后内部出现破裂或裂纹，裂纹会阻

1.5 1.0
A2 Post-blasting 0.5 C2 Post-blasting 0.6 E2 Post-blasting
C2 Pre-blasting
E2 Pre-blasting
A2 Pre-blasting
1.0
0.4
Sensor voltage/V 0 Sensor voltage/V Sensor voltage/V −0.2
S1 0.5 0 0.2 0
−0.5
−1.0 −0.5 −0.4
−0.6
−1.0
0 0.001 0.002 0.003 0 0.001 0.002 0.003 0 0.001 0.002 0.003
Time/s Time/s Time/s
1.5 A2 Post-blasting C2 Post-blasting 0.6 E2 Post-blasting
1.0 C2 Pre-blasting 0.4 E2 Pre-blasting
A2 Pre-blasting
1.0
Sensor voltage/V −0.5 Sensor voltage/V −0.5 Sensor voltage/V −0.2
S2 0.5 0 0.5 0 0.2 0
−1.0
−1.5 −1.0 −0.4
−0.6
−2.0
0 0.001 0.002 0.003 0 0.001 0.002 0.003 0 0.001 0.002 0.003
Time/s Time/s Time/s

113902-8

−0.5
−1.0 −0.5 −0.5
−1.5 −1.0
−1.0

−0.5 −0.5 −0.5
−1.0 −1.0 −1.0
−1.5 −1.5
−1.5