群孔微差爆破是目前控制爆破中最常用的施工方法之一,大量运用在基坑开挖、水利水电项目、露天矿物开采和公路铁路等工程中。为保证工程爆破的安全性,需在爆破前预测其引起的地表振动效应,但目前的地表振动波形预测方法存在复杂性、费时性、准确性不足和不易操作性等缺点,不适合运用在实际工程中。为了改善地表振动波形预测中的上述不足,并实现对振动波形的控制,本文建立了一种新的群孔微差爆破地表振动波形预测方法,即振动波形函数预测法,并借此振动波形函数和数值模拟软件LS-DYNA分析了地表振动波形的影响因素,为振动波形控制提供依据。为了实现群孔微差爆破的地表振动波形预测,推导出群孔微差爆破的地表振动波形函数。本文在Hoop点源理论位移解的基础上,结合球形药包的震源强度函数,推导出弹性介质中球形药包的地表振动波形函数;再根据实际介质中球形药包的地表波形振动特性,构造出实际岩石介质中球形药包的地表振动波形函数,并利用工程实测数据验证了其正确性;然后,将单孔柱状药包划分为一系列等效球形药包的叠加,通过叠加法推导出单孔柱状药包的地表振动波形函数;接着,利用Blair的非线性叠加理论,将一系列单孔柱状药包叠加为群孔柱状药包,推导出群孔微差爆破的地表振动波形函数。最后,利用厦门中央天成基坑开挖工程为背景对上述振动波形函数进行验证,结果表明,波形函数预测结果与实测波形吻合度较高,验证了其正确性。同时,为了实现对群孔微差爆破地表振动波形的控制,利用上述振动波形函数和数值模拟软件LS-DYNA对可能影响振动波形的因素进行分析,如:微差时间、炮孔数量、岩体等级、起爆点的位置和炮孔布置方式。研究结果表明:微差时间对地表振动波形具有较大的影响,不同微差时间下,不同炮孔的振动波形会发生不同程度的叠加,导致波峰值和频谱分布发生不同程度的变化;而炮孔数量的改变并不会引起振动波形的明显变化;爆区岩体等级对地表振动波形有较大影响,随着岩体等级的提高,振速峰值逐渐降低,同时持续时间也在逐渐减少,而优势频率虽有变化,但没有明显的规律;起爆点的位置对地表振动波形有一定影响,当爆心距在一定范围内时,起爆点位于柱状药包底部时比在顶部时引起的地表振速峰值大,当爆心距大于该范围时,不同起爆点引起的地表振速波形基本相同;在相同炮孔间距下,平行排列和交错排列两种布孔方式引起的地表振动波形基本相同。本文利用振动波形函数实现了群孔微差爆破的地表振动波形预测,从而预知了爆破施工的振动影响;同时又对地表振动波形的影响因素进行了分析,为爆破参数的设计和调整提供了依据,从而实现了地表振动波形控制,对实际工程中实现安全爆破具有一定的实用价值。