王海龙 李云赫 赵 岩

①河北建筑工程学院 土木工程学院(河北张家口，075000)

②河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点试验室(河北张家口，075000)

③中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院(北京，100083)

引言

爆破施工是隧道掘进最常用的破岩方式，它所带来的结构振动极有可能对在建隧道及周围建筑物产生损害。爆破实测现场环境复杂，爆破振动信号不可避免地会受到外界环境的影响。因此，对爆破振动实测信号进行降噪处理对后续的信号分析具有重要的实际意义[1]。

传统傅里叶变换用于处理平稳信号具有良好的分析效果，但不适用于非平稳、非线性的爆破振动信号[2]；短时傅里叶变换在传统傅里叶变换的理论基础上引入窗函数获取时域信息，但仍无法满足非稳态信号变化的频率需求[3]；小波变换方法解决了傅里叶变换窗口大小不能随频率变化的问题，但在去噪过程中要进行阈值和基函数的选择，缺乏自适应性[4]；经验模态分解(EMD)与局域均值分解(LMD)克服了用户设置基函数盲目性问题，但无法避免模态混叠等问题[5-6]；总体平均经验模态分解(EEMD)在分解初始加入一定量的白噪声，一定程度上减弱了模态混叠现象，但其不稳定性和计算程序复杂的缺点仍未得到解决[7]；互补集合经验模态分解(CEEMD)使用正白噪声和负白噪声来增加额外的噪声，但是其在分解时会出现较多的伪分量[8]。

本文中，针对隧道爆破振动信号采集过程中存在的强噪声干扰问题和利用变分模态分解(variational mode decomposition，简称VMD)方法进行信号分析时关键参数非最优问题，提出一种基于优化k值的VMD联合小波包分析的降噪方法[9-10]。……