[发明专利]一种坑道口部结构中爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法

说明书

本发明涉及一种坑道口部结构中爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，所述的坑道两端开口，一端开口上方设有防护结构，包括以下步骤：步骤S1、进行N次空爆试验；步骤S2、进行M次结构中爆炸试验，M＞N；步骤S3、设定超压折减系数为η，在相同装药量条件下，对于空爆试验和结构中爆炸试验在同一位置测定的ΔP₀、ΔP₁，则有步骤S4、根据N次空爆试验和M次结构中爆炸试验的系列试验数据，拟合得到超压折减系数的具体表达式。本发明所提出的一种坑道口部结构中爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，该系数可直接体现坑道口部结构对结构中爆炸时泄入坑道中的空气冲击波的折减效果，可对结构的抗爆防护作用进行直观评价。

技术领域

本发明涉及空气冲击波荷载的工程算法，具体是一种坑道口部结构中爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法。

背景技术

为了抵御常规钻地武器的毁伤，通常构筑坑道工程保护重要的物资和设备。随着命中精度和侵彻能力的提高，钻地武器极有可能直接命中坑道工程口部正上方结构并侵入结构中爆炸，该结构是坑道工程的重要防护屏障，它的抗爆功能对保护坑道内部结构、人员、设备的安全起着至关重要的作用。

根据来袭钻地武器的侵彻能力、爆炸威力以及坑道工程抗力等级的不同，可将坑道工程的毁伤大致分为3种典型模式，模式一：结构不被穿透且不被炸穿，未形成坑道内冲击波传播；模式二：结构不被穿透但被炸穿，形成坑道内冲击波传播；模式三：结构被穿透，形成坑道内爆炸。上述3种毁伤模式中，模式一炸药能量大部分用于毁伤结构、产生地冲击、地震动并给结构造成一定程度毁伤，但传入结构内部的冲击波可以忽略；模式二炸药能量部分用于毁伤结构并给结构造成一定程度毁伤，另一部分转化为冲击波并传入结构内部；模式三为结构内爆炸，炸药能量绝大部分转化形成冲击波。对于模式一和三的研究，目前相对系统和成熟，而对于模式二的研究主要集中于结构的震塌破坏研究，但对结构毁伤后的泄漏空气冲击波的研究极为有限。

对于模式二，如果爆炸造成炸点至结构下表面一定范围内的结构材料严重破坏并完全剥离，形成爆轰产物传播通道，则有爆轰产物连同破碎的结构碎片通过通道涌入坑道并形成坑道内部冲击波传播，造成坑道内部的结构、人员、设备的毁伤，所以炸药能量一部分用于毁伤结构，另一部分形成坑道中泄漏冲击波。目前，对于模式二的研究中，关于坑道口部结构对泄入坑道中的空气冲击波的影响尚无具体的评估方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种坑道口部结构中爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，该系数可直接体现坑道口部结构对结构中爆炸时泄入坑道中的空气冲击波的折减效果，可对结构的抗爆防护作用进行直观评价。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种坑道口部结构中爆炸坑道内部冲击波超压折减系数的计算方法，所述的坑道两端开口，一端的开口上方设有防护结构，包括以下步骤：

步骤S1、进行N次空爆试验，空爆试验采用TNT集团装药，去除防护结构，在坑道顶壁口部外边缘几何中心起爆，测定主坑道侧壁不同位置的冲击波超压峰值ΔP₀，通过N组不同药量的试验得到一系列试验数据；

步骤S2、进行M次结构中爆炸试验，M＞N，将防护结构覆盖在坑道入口上方，采用TNT集团装药，在防护结构的内部起爆，测定主坑道侧壁不同位置的冲击波超压峰值ΔP₁，通过M组不同爆炸点不同药量的试验得到一系列试验数据；

步骤S3、设定超压折减系数为η，在相同装药量条件下，对于空爆试验和结构中爆炸试验在同一位置测定的ΔP₀、ΔP₁，则有其中，超压折减系数η与试验药量Q、爆心高度H、坑道等效直径D、测点与爆心水平间距L、试件配筋率ρ、试件基体抗压强度σ_c有关，由量纲分析得：