坑道内爆炸冲击波传播规律的研究

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隧道内爆炸冲击波传播特性及爆炸荷载分布规律研究

冲击波的膨胀为绝热过程，其线性多项式状态方程可１）：简化为式（ｐ＝（）Ｅ／ γ－１ ρ ρ ０（１）
图２试验与计算结果比较Ｆｉｇ．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｐｕｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｏｆａｉｒｓｈｏｃｋｗａｖｅｉｎｄｕｃｅｄｂｙｉｎｔｕｎｎｅｌｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｌｏａｄｏｎｉｎｎｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆａｔｕｎｎｅｌｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｈｅｒｅ．Ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｗａｖｅｉｎａｔｕｎｎｅｌｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｅｎｄｗａｌｌｓｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｓｏｆｔｈｅｐｅａｋｒｅｆｌｅｃｔｅｄｉ．ｅ．ｐｅａｋｌｏａｄ）ａｎｄｔｈｅｉｍｐｕｌｓｅｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｓｈａｐｅｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ（ａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎｏｆＴＮＴｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｏｎｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｗａｖｅａｎｄｔｈｅｌｏａｄｗｅｒｅｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ．Ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｅｄｓｈｏｃｋｗａｖｅｌｏａｄｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｖｅｒｓｕｓｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｕｎｎｅｌｅｘｐｌｏｓｉｏｎ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅ；ｒｅｆｌｅｃｔｅｄｓｈｏｃｋｗａｖｅｌｏａｄ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｌａｗ内爆炸冲击波传播规律研究方面仍有许多问题缺乏深入研究，特别是对带端墙的隧道内爆炸的冲击波流场和荷载规律的研究较少，已报道的一些关于隧道内冲击波衰减规律的经验公式没有考虑冲击波在隧道断面上不同位置的差异，不适应描述爆近区的冲击波规律，

坑道口部B炸药爆炸冲击波传播速度模型试验研究

坑道中冲击波压力衰减较慢。随着传播距离的增加，冲击波的峰值压力逐渐减小，而波形正压作用时间随之增长。为便于比较，试验的距离和到达时间数据将
的部分典型结果列于表１。
表１距离与到达时间关系
ｗａｅｖｌｃｔｏｃｒｅｔｔｎｎｌｅｒｎｅｖｅｏｉｙｆｒＢ－ｈａｇｓａｕｅｎｔａｃ
ＲＮＸｎｉｎ，ＨＮＧＱｎ — ｎＸＥＹ－ａｇＥｉ－ａＺＡｉｍｉ，Ｕｉｎｊｇｇｉｆ
统记录，图２所示。如
爆室２）（节坑道单元
２数据分析
２１波形特点．
从实测冲击波波形看，除爆心附近波形较紊乱外，
其它位置传感器实测波形都较理想。共测得有效波形
７３条。图５是３０ｇＢ炸药爆炸时实测的坑道中典型冲０
振
动
与
冲
击
第３１卷第７期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ
坑道口部Ｂ炸药爆炸冲击波传播速度模型试验研究
任新见，张庆明，薛一江
（．１北京理工大学爆炸科学与技术国家重点试验室，北京１０８００１２总参工程兵科研三所，河南洛阳４１２）７０３
收稿日：２１１ — ９修改稿收到日：１ — ３— ２期００— １１期２１０００第一作者任新见男，博士生，助理研究员，９９年生１７

坑道内温压炸药冲击波传播特性的试验研究

坑道内温压炸药冲击波传播特性的试验研究许珂;李秀地;毛怀源;芦天翊【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2018(035)003【摘要】为弄清温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播特性,考虑实际坑道口部特征,使用厚壁钢管和钢板加工了模型试验坑道.利用安装在模型坑道侧壁的压力传感器,分别实测了HMX基温压炸药和TNT口外爆炸时坑道内不同距离处的冲击波波形.通过对比分析,研究了该温压炸药冲击波波形及其参数在坑道内的传播特征.试验结果表明:温压炸药波形具有冲击波的典型特征,该温压炸药爆炸冲击波传播速度、超压峰值、正压持时和正向冲量均大于TNT,坑道深处其平均超压峰值、正压持时和正向冲量分别为TNT的1.19、1.31和1.53倍.利用坑道内冲击波传播的经验公式反推,得到试验用温压炸药爆炸冲击波超压峰值和正向冲量的平均等效TNT当量系数分别为1.79和1.99.表明该温压炸药冲击波比TNT具有更大的威力.【总页数】7页(P42-48)【作者】许珂;李秀地;毛怀源;芦天翊【作者单位】陆军勤务学院军事设施系,重庆 401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401311【正文语种】中文【中图分类】O389【相关文献】1.温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播规律研究 [J], 耿振刚;李秀地;苗朝阳;方浩2.坑道口部B炸药爆炸冲击波传播速度模型试验研究 [J], 任新见;张庆明;薛一江3.坑道内冲击波冲量传播规律的试验研究 [J], 李秀地;郑颖人;郑云木;辛凯4.坑道内温压炸药的爆炸热效应研究 [J], 闫潇敏;苏健军;李芝绒;苟兵旺;张玉磊5.复杂坑道内温压炸药冲击波效应试验研究 [J], 苟兵旺;李芝绒;闫潇敏;张玉磊;潘文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

方形坑道内爆炸冲击波传播规律

2 实验部分
2.1 试剂与仪器实验样品为 1.00，3.25 kg 和 10.28 kg 三种质量的
TNT 药柱各 3 发，共 9 发。TNT 为熔铸药柱，长径比约 1∶1，密度 1.57 g·cm-3。以 10 g JH‐14 药柱为传爆药柱，用 8 号电雷管在药柱上端面中心起爆。
46 文章编号：1 0 0 6 ‐9 9 4 1（2 0 2 0）0 1 ‐0 0 4 6 ‐0 6
张玉磊，王胜强，袁建飞，张俊锋，李尚青
方形坑道内爆炸冲击波传播规律
张玉磊，王胜强，袁建飞，张俊锋，李尚青
（西安近代化学研究所，陕西西安 710065）
摘要：为研究方形坑道内的爆炸冲击波传播规律，开展了 1.00，3.25 kg 和 10.28 kg 三种质量的梯恩梯（TNT）药柱坑道内爆炸试验，记录了不同距离处的冲击波压力曲线，得到了冲击波到达时间、超压峰值、冲量等参量。结果表明，坑道内爆炸冲击波的传播分
综上所述，国内外研究人员已开展了不少坑道内爆炸冲击波传播规律的研究，但对坑道内爆炸冲击波从初始的球面冲击波过渡为近似一维平面冲击波的过程及其规律研究较少，初始入射冲击波与壁面反射冲击波的耦合作用、冲量的传播规律认识还有待深入。为研究不同药量的 TNT 装药坑道内爆炸冲击波传播规律，本研究开展了 1.00，3.25 kg 和 10.28 kg 三种质量的 TNT 装药坑道内爆炸实验，在前人研究基础上对坑道内爆炸冲击波的发展、多波系耦合作用、冲击波超压 ‐冲量的传播规律及其相似律进行了研究，进而揭示坑道内冲击波传播规律。

孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向的研究及应用的开题报告

孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向的研究及应用的开题报告一、研究背景炸药作为一种重要的爆炸能源，在军事、民用等领域有广泛的应用。

其中，孔内炸药是一种利用高压气体通过爆炸管道内的空气传导到炸药内部使其爆炸的方式。

在孔内炸药中，炸药的径向起爆方式是一种常见的爆炸方式，决定了爆轰波能否有效地传播到孔道内部产生预期的爆炸效果。

因此，对孔内炸药径向起爆爆轰波的研究具有重要的理论意义和应用价值。

二、研究内容本文拟研究孔内炸药径向起爆爆轰波传播的方向问题。

具体研究内容如下：1. 建立孔内炸药径向起爆爆轰波传播的数学模型；2. 分析孔内炸药的物理特性和爆炸波传播的特点；3. 探究孔内炸药径向起爆爆轰波传播的方向和速度对爆炸效果的影响；4. 分析孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向的控制策略和技术方法；5. 进行实验验证，验证理论分析结果的正确性和可行性；6. 分析孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向的应用前景。

三、研究意义孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向的研究对于提高孔内炸药的爆炸效果具有重要的意义。

具体体现在：1. 在军事领域，孔内炸药的爆炸效果是武器装备质量的关键指标之一。

改善孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向对提高武器装备的爆炸威力具有重要的作用；2. 在民用领域，孔内炸药的应用也十分广泛，如隧道掏方、矿山采掘等领域。

通过改善孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向，可以提高爆破效率，降低生产成本；3. 该研究对于孔内炸药的理论研究和应用推广具有一定的参考价值。

四、研究方法本文主要采用理论分析和实验研究相结合的方法。

具体体现在：1. 借助爆轰波传播理论和数值模拟方法，建立孔内炸药径向起爆爆轰波的数学模型，在掌握物理特性和传播规律的基础上，对爆轰波传播方向的影响因素进行分析；2. 设计合适的实验方案，利用高速摄像机、电子线圈等设备进行实验验证，得到实验数据，验证理论研究结果的正确性；3. 对实验结果进行数据分析和处理，得出相关结论。

五、预期结果通过本研究，可预期取得以下结果：1. 建立孔内炸药径向起爆爆轰波传播的数学模型，明确传播规律和影响因素；2. 探究孔内炸药径向起爆爆轰波传播的方向和速度与爆炸效果之间的关系；3. 提出前瞻性的控制方案和技术方法，以有效控制爆轰波传播方向；4. 验证理论分析结果的正确性和可行性；5. 对孔内炸药径向起爆爆轰波传播方向的应用前景进行分析。

坑道口部爆炸冲击波压力传播规律

坑道口部爆炸冲击波压力传播规律吴云泉;许金余;陈海天;李利晟;姚侃【期刊名称】《空军工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2009(010)005【摘要】坑道口部是防护的重点和难点.利用显式动力学有限元软件,通过合理简化假设,对典型的等截面直墙圆拱坑道口部爆炸的冲击波波动过程进行了数值模拟,形象揭示出坑道中冲击波压力传播规律,即坑道中冲击波压力首先直线上升至最大值,随后由于坑道壁来回反射,出现了与自由大气中理想冲击波指数衰减不同的多个波峰震荡,并得到了峰值压力随距离衰减的模拟结果.再采用相似比为1/5的室外大比例模型,对0.8 kg,0.6 kg和0.4 kg 3种集团装药在坑道口部爆炸的冲击波压力传播规律进行了试验研究,由实测数据拟合出了冲击波峰值压力计算经验公式.结果表明,试验拟合公式与数值模拟及其他经验公式一致性较好,具有一定的工程使用价值.【总页数】5页(P90-94)【作者】吴云泉;许金余;陈海天;李利晟;姚侃【作者单位】西北工业大学,力学与土木建筑学院,陕西,西安,710072;广州军区空军后勤部机场营房处,广东,广州,510052;西北工业大学,力学与土木建筑学院,陕西,西安,710072;空军工程大学,工程学院,陕西,西安,710038;广州军区空军后勤部机场营房处,广东,广州,510052;广州军区空军后勤部机场营房处,广东,广州,510052;西安建筑科技大学,土木工程学院,陕西,西安,710055【正文语种】中文【中图分类】O347.1【相关文献】1.泡沫铝对坑道口部爆炸冲击波的衰减特性初步研究 [J], 边小华;石少卿;康建功;杜丽霞2.坑道口部B炸药爆炸冲击波传播速度模型试验研究 [J], 任新见;张庆明;薛一江3.坑道口部内爆炸冲击波传播速度规律的数值分析 [J], 徐大立;范进;高杰;任新见4.多级穿廊结构坑道口部内爆炸冲击波传播规律的实验研究 [J], 王启睿;张晓忠;孔福利;张福明5.方形坑道内爆炸冲击波传播规律 [J], 张玉磊; 王胜强; 袁建飞; 张俊锋; 李尚青因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

坑道口部温压炸药爆炸热效应与冲击波传播规律实验研究

坑道口部温压炸药爆炸热效应与冲击波传播规律实验研究纪玉国;张国凯;李干;王振;姚箭;李杰;邓树新;王明洋;吴红晓;何勇
【期刊名称】《南京理工大学学报》
【年(卷),期】2022(46)6
【摘要】为研究坑道约束作用对于温压炸药爆炸释能过程的影响规律,基于典型长直坑道开展了口外、堵口和口内3种爆炸模式的温压炸药爆炸实验研究。

结合多种测试技术对爆炸热效应特征参数以及冲击波压力进行了研究,分析了火球尺寸、辐射亮度、温度变化趋势等热效应参数,阐明了冲击波波形演化过程、冲击波超压峰值、正相作用时间和冲击波比冲量等特征参数的变化规律。

研究结果表明,在近坑道口爆炸时,温压炸药中铝粉的后燃反应强度会随着约束增强而不断增强,形成的火球高温范围更广,冲击波强度更高。

在形成稳定波形后,口内爆炸正压作用时间为口外爆炸的1.43~1.57倍,冲击波超压峰值当量相当于口外爆炸的2倍。

【总页数】10页(P649-658)
【作者】纪玉国;张国凯;李干;王振;姚箭;李杰;邓树新;王明洋;吴红晓;何勇
【作者单位】南京理工大学机械工程学院;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室;中国人民解放军96911部队
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55
【相关文献】
1.温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播规律研究
2.坑道口部B炸药爆炸冲击波传播速度模型试验研究
3.多级穿廊结构坑道口部内爆炸冲击波传播规律的实验研究
4.坑道内温压炸药的爆炸热效应研究
5.温压炸药爆炸冲击波在爆炸堡内的传播规律
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爆炸冲击波的传播与抑制研究报告

爆炸冲击波的传播与抑制研究报告研究报告：爆炸冲击波的传播与抑制摘要：本研究报告旨在探讨爆炸冲击波的传播机制与抑制方法。

通过对已有的相关研究成果进行综述和分析，我们总结了爆炸冲击波的传播特点、影响因素以及抑制方法，并提出了未来研究的方向和展望。

1. 研究背景爆炸冲击波是一种高能量、高速度的压缩波，其传播具有破坏性和危险性。

对爆炸冲击波的传播机制进行深入研究，有助于提高爆炸安全性，减少人员伤亡和财产损失。

2. 爆炸冲击波的传播特点爆炸冲击波的传播特点主要包括传播速度快、能量高、衰减迅速等。

其传播路径受到环境条件、爆炸源特性和周围物体的影响。

3. 爆炸冲击波的影响因素爆炸冲击波的传播受多种因素的影响，包括爆炸源的能量、形状和位置，周围环境的密度、温度和湿度等。

了解这些影响因素对于预测和控制爆炸冲击波的传播具有重要意义。

4. 爆炸冲击波的抑制方法为了减轻爆炸冲击波对人员和设备的伤害，研究人员提出了多种抑制方法。

常见的抑制方法包括隔离屏障、消能装置和爆炸冲击波吸收材料等。

这些方法可以有效地减少爆炸冲击波的传播距离和能量，降低其对周围环境的影响。

5. 未来研究方向与展望爆炸冲击波的传播与抑制是一个复杂而重要的研究领域。

未来的研究可以从以下几个方面展开：深入研究爆炸冲击波的传播机制，提高预测和控制的准确性；开发新型的抑制方法和材料，提高抑制效果和可持续性；探索爆炸冲击波对人体的生物效应，为人员防护提供更有效的策略。

结论：本研究报告对爆炸冲击波的传播与抑制进行了综述和分析。

通过对已有研究成果的总结，我们认识到爆炸冲击波的传播机制和影响因素的重要性，并提出了未来研究的方向和展望。

我们相信，通过持续的研究和努力，可以进一步提高爆炸安全性，减少人员伤亡和财产损失。

坑道内化爆冲击波的传播规律

坑道内化爆冲击波的传播规律
杨科之;杨秀敏
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】2003(023)001
【摘要】装药在坑道内部爆炸时将产生沿坑道传播的空气冲击波,由于受到坑道洞壁的限制,空气冲击波在坑道内的传播规律异于在自由大气中的传播.利用三维数值模拟计算程序,对长坑道中的化爆流场进行了数值计算,归纳出空气冲击波沿坑道方向的传播规律.计算结果与试验结果符合较好.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】杨科之;杨秀敏
【作者单位】参保工程设计研究院,北京,100850;参保工程设计研究院,北
京,100850
【正文语种】中文
【中图分类】O382.1
【相关文献】
1.坑道截面形状对化爆冲击波传播规律的影响程度分析 [J], 卢红琴;刘伟庆
2.坑道内挡板对化爆冲击波消减作用的数值模拟 [J], 朱建;王曙光;陆伟东
3.长坑道中化爆冲击波压力传播规律的数值模拟 [J], 李秀地;郑颖人;李列胜;郑云木
4.坑道内化爆载荷数值模拟与泡沫混凝土\r吸能效应优化分析 [J], 吴文溢;钟方平;
王春明;王万鹏;熊益波
5.坑道内爆炸波的传播规律研究 [J], 吴世永;张舵;卢芳云
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内爆炸坑道中冲击波冲量试验

内爆炸坑道中冲击波冲量试验
陈海天李秀地郑颖人，，
（．州军区空军勘察设计院，州５０５；．勤工程学院军事建筑工程系，１广广１０２２后重庆４０４）００１
摘要为获得内爆炸情况下坑道中冲击波冲量的传播规律，行了坑口内装药比例进
ｐｅｅｔｒｅｏａｏｓｏｃｒｎｓｅｔｅｅｔｃｆａｓａｈｔｎｅｏｃｎｔｔｒｓ・ｃｏ．Ｔｅｅｇｅｒｇｅｉｃｌｒｎｅｆｔｔｎｃｕｒｇｉｉｈｎｒｅｏｔｇｔｕｎｌｆｏｓｏｓｓｔｎｈｎｎｅｎｍｐａｓｄｏｄｎｉｉｎｄｎａｒｉｎａｃｅｉｉｉｉｒｍｄｌｓｅａａｅｇｉｓｔｓｌｏｔｒｅｈｄ，ｎｅｎａｔｅｎｎｅｎｍｉｃｏｅｐｅｅｔｙｔｓａｏｅｉｖｕｔａａｎｔｈｒｕｔｆｍｏｅｔｏｓａｄｗｄｔｔｈｇｅｒｇｅｐｒａｍｄｌｒｓｎｅｂｉｐ・ｌｄｅｅｓｒｈｍｉｆｈｅｉｉｉｌｄｈ
ＣＨＥＮｉｔｎＬｕｄ，Ｈａ．ｉ，ＩＸｉ — ｉＺＨＥＮＧｎ —ｅａＹｉｇｒｎ
（．ＧａｇｈｕＭｉｔｒｇｏｒｒｅＤｅｉｎＩｓｔｔ，ａｇｈｕ５５Ｃｈｎ；１ｕｎｚｏｌａｙＲｅｉｎＡｉｏｃｓｎｔｕｅＧｕｎｚｏ０２，ｉａｉｆｇｉ１０
ｅｅｎｂｙａｃｒｔｎｔｎｌｍｐｅｐｅｃｉ．ｐｒｉｒａｏａｌｃｕａｅｆｒｉ－ｎｅｉｕｓｒｉｔｎｓｓｏｕｌｄｏ

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中图分类号：O 383
文献标识码：A
THE ANALYSIS OF BLAST WAVE PROPAGATION INSIDE TUNNELS
Liu Jingbo1 Yan Qiushi1 Wu Jun2
(1. Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；2. China Academy of Building
the close-in effects of the explosion and the reflection by the confining tunnel structure, blast wave propagation inside the tunnels is distinct from which in air. When the explosion happens inside tunnel structure, the peak overpressure is higher than which the explosion happens in air. The duration of the blast wave also becomes longer. With the help of the numerical simulation finite element software LS-DYNA, a three-dimensional nonlinear dynamic simulation analysis for a experiment of the explosion inside the tunnels has been made. LS-DYNA is a fully integrated analysis program specifically designed for nonlinear dynamics and large strains problems. Compared with the experiment results, the simulation results have made the material parameters of numerical simulation model available. Making use of the model and the same material parameters, many results have been adopted by calculating the model under variety for different TNT explosion dynamites .Then the method of dimensional analysis has been used for the simulation results. As the explosion blast wave overpressures are the governing factor in the tunnels response, a formula has been suggested for calculating the blast wave peak overpressures at a certain distance from the detonation center point inside the tunnels by using the dimensional analysis theory. Compared the results computed by the formula with experiment results which had been done before board and in, the formula has been proved very applicable at some instance. The research may be helpful to rapidly estimate the tunnel internal explosion effects on the structure. Keyword: tunnels; blast wave; peak overpressures; dimensional analysis
表 1 有限元计算中材料参数取值
材料
Dyna 材料类型，材料属性和状态方程输入数据（单位：m，kg，s）
*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN
RO TNT 1600
D 7000
PCJ 2.55E10
炸药
*EOS_JWL
A
B
R1
R2 OMEG E0
V0
5.409E11 0.09372E9 4.5
图 7 给出了炸药爆炸后不同时刻坑道断面上的等压线变化过程。从图中可以看出，在爆炸初始阶段，由于空气冲击波在
3
坑道壁来回反射，导致近场的爆炸流场比较复杂，到达一定距离处，开始形成稳定的平面波向前传播。
t=0.1ms
t=5.0ms
t=0.3ms
t=8.0ms
t=0.5ms
t=13ms
t=1.0ms
t=18.2ms 图 7 坑道内爆炸压力变化过程
量。
1.2 材料参数
材料的本构模型是数值模拟的基础，本文有限元模型主要的材料是等效TNT炸药和空气材料。其中TNT炸药材料采用高爆炸药材料模拟，其压力采用JWL[8]状态方程来计算，该方程可以计算爆炸中由化学能转化成的压力，其压力和能量的关系可由下式确定：
P
=
A(1 −1/
)R e−R1v 1
+
1.1
0.35 8.0E9
1.00
*MAT_NULL
RO
PC
MU
空气 1.29
0.00
0.00 *EOS_LINEAR_POLYNOMIAL
C0
C1
C2
C3
C4
C5
C6
E0
V0
0.00
0.00
0.00
0.00 0.40
0.40
0.00
2.5E5 1.00
2
R＝500 mm
200mm
Expolsive
果与试验结果数据比较，验证了有限元计算中所使用的计算模型和参数取值的合理性。利用数值模拟的计算结果，使用量纲
分析理论，拟合了距离爆炸中心点一定距离处爆炸冲击波超压峰值的计算公式，并与试验结果进行对比，分析了该公式的适
用性，为坑道中爆炸冲击波的传播规律研究提供了参考。
关键词：坑道；爆炸冲击波；超压峰值；量纲分析
0
5
10
15
20
25
30
t/ms
ΔP/MPa
0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08
0
5
10
15
20
25
30
t/ms
图 5 距离爆炸中心点 6.25m 试验压力时程曲线
图 6 距离爆炸中心点 6.25m 数值模拟压力时程曲线
将数值模拟计算得到的超压峰值与到达时间同试验数据相比较，其具体的计算结果见表 2
坑道内爆炸冲击波传播规律的研究
刘晶波1 闫秋实1 伍俊2
（1.清华大学土木工程系，北京 100084； 2.总参工程兵科研三所，河南洛阳 471023）
摘要：炸药在坑道内爆炸将产生沿坑道传播的空气冲击波，冲击波与坑道壁相互作用，使得坑道内冲击波的传播规律明显
不同于自由大气中冲击波的传播规律。使用有限元计算软件 LS-DYNA 对已有的坑道试验进行了数值模拟，通过数值模拟结
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50678094）收稿日期：第一作者：刘晶波，男，博士，教授，博士生导师，1956 年生
1
的传播规律异于自由大气中的传播规律，对坑道内的人员和设备产生更大的破坏作用。国内外针对坑道内爆炸做了相关的试验研究和数值计算，总结了大量的试验规律。在国内总参工程兵科研三所进行了一系列有关坑口内爆炸的试验研究，测定了坑道内部自由场空气的冲击波压强[2]~[4]，得到了系统而全面的爆炸冲击波时程曲线，同时根据试验结果给出了爆炸冲击波超压沿等截面坑道传播的衰减公式。杨科之等利用三维化爆流场计算程序对坑道中的爆炸现象进行了数值模拟，给出了冲击波峰值超压沿坑道传播的计算公式[1]。美国的水道试验站(WES)对内径为 24.3cm的钢管模型坑道进行了坑道内和坑口外的爆炸试验[5]。S.Choi等人对真实的地铁隧道工程采用AUTODYN有限元软件计算了三维的不同药量的内爆炸计算，同时给出了空气冲击波的衰减曲线和简化的结构应变的计算方法[6]。
B (1 −1/
) R e−R2v 2
+
ωE
/v
(1)
其中 P 为压力，v＝V／V0为相对体积， V0为初始装药体积。空气材料假设为理想气体，采用线性多项式进行压力模拟，其
压力计算公式为：
P=(γ-1)ρ0Ε0
(2)
其中ρ0为空气相对密度，Ε0为单位体积的初始内能。本文实际计算中采用的计算参数如表 1 所示
0.5
0.4
ΔP/MPa
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1 0
5
10
15
20
25
30
t/ms
图 3 距离爆炸中心点 2.25m 试验压力时程曲线
0.6
0.5
0.4
ΔP/MPa
0.3
0.2
0.1
0
5
10
15
20
25
30
t/ms
图 4 距离爆炸中心点 2.25m 数值模拟压力时程曲线