无限水介质中爆炸冲击波压力计算公式辨析.pdf

第 “卷第期 “ “ 年月 爆破 “ / - / A * . “ 0 /） （） 将函数（, ／ ）展开成多项式， 舍去高次幂 项， 忽略初始压力; “， 可得不同范围内超压的计算 公式 “ ;7 . . 万方数据 （ ““ “ ） （） ’ “ “ “ “ ’ “ “ （ “ ““ ） （’） 式中，“ “ “ ／为比例距离； 为装药量， * 。 在装药附近， 冲击波压强衰减异常迅速， 可按下 列经验公式计算 当““ 时， “ （“ “ ） “ （“） 当“ “““时，, （“ “ ） “ （,） 在 ’ - “. /的压强范围内， 亦可 由下列公式计算 （“ “ ） “ “ （,“／“ ） （） ’ （“ “ ） “ （ “／“ ’ ）（） 0 公式辨析 上述无限水介质中爆炸的个冲击波压力计算 公式是在一定使用范围之内推导出来的经验公式。 这些公式表达形式不一， 适用范围不同， 而且存在重 复区域， 在选择使用时极不方便。为研究合理的选 用公式， 可将上述公式用同一变量 *来表示。这里 *“／“ “ “ “为比例距离， 是一无量纲量， “为测点至装药中心的距离，“为装药半径。 对峰值压力计算公式 “ （ ／ ／“） “ （ “ ／ ／“ ） 稍作变形， 用 *代 替 ／ ／“， 同时忽略初始压力 ， 可得 ’’ * “ （ * ,） （） 可知 上式与 （） 式实际上为同一式子， 即广为使用 的库尔公式。同理， 可得其它,式如下 “ * “ （ *） （ ） , * “ （ *“） （ ） * “ “ （, * ） （ ） ’ * “ （ * ’ ） （ ） （ ,“ “ * ’ , “ * ’ ““ ’ ’ “ * ） “ （ * “ ） （ ’） （ “ ’ ’ * ’ , ’ “ * ’ ’ ’ ’ * ） “ （ “ * , “） （ “） 用数轴表示出不同范围内可供选择的计算公式如图 。 图常用计算公式适用范围图 结论 通过以上分析可知 （）1 2 1球形装药无限水介质中爆炸的冲击 波压力计算公式适用范围限于 *为 , 3 “的范 围内。当 *时选用公式 （ ） ，*“时 选用公式 （ ） ， ,* 时选用公式 （ ） ， * ’ 时选用公式 （ ） ； 另外， 在 * “ 的范围内也可选用公式 （ ’） ， 当 “ * , “时还可选用公式 （ “） 。 （）从可靠性的角度来考虑， 应选择压力值偏 小的公式来计算， 以确保能达到爆破目的； 从安全角 度来考虑则应选择压力值偏大的公式， 以确保安全。 当“ “““时， 由公式 （ ） 所作曲线明显与 前后两段脱节， 曲线失去连续性， 且其值竟然低于距 装药较远处的压力值， 鉴于距装药较远处所测数值 相对较为准确， 认为公式 （ ） 的使用价值不大。而 通过公式 （ ’） 所作曲线与前后曲线相对较为连续， 建议在这一范围内使用此公式。当““ “ ,“时， 只有唯一的公式 （ ’） 可以使用， 但此式相对 较为繁琐， 可以在这一范围内进行试验得出相应的 参数值， 以确定一简单的经验公式。 上述公式之所以出现较大的差异， 是因为接近 爆心处的峰值压力在目前的测试水平下难以测量， 且精确度难以把握。比例距离越接近于， 压力值 越逼近于纵轴。可见， 对爆心处峰值压力的测量这 一爆破领域的前沿问题进行研究意义十分重大， 可 从解决测试手段及传感器两个方面来着手。 （） ,““ “及 ““ ’ “范 围内的两个公式在衔接处误差很小， 相对误差仅为 3 , 4， 可以近似认为曲线在,““ ’ “这 （下转第 页） 爆破 年月 万方数据 在 “段的／ “处， 这也与强度不大的烟囱倾倒有 多次折断现象一致。 结论 烟囱爆破倾倒中首次折断的部位一般约在烟囱 高度的／ “处， 强度不大的烟囱可能会有多次折断， 但是强度大的烟囱 （如钢筋混凝土的烟囱） 不会折 断， 烟囱折断的时间越早， 则折断次数越多， 烟囱帽 子前冲的距离就越小。因此为了防止烟囱前冲， 应 避免把烟囱的铁梯部位定为倾倒方向， 必要时可以 在烟囱爆破缺口上部 （按实际的设计需要） 开一个小 口降低烟囱的强度。 参考文献 ［］ 赵福兴控制爆破工程学 ［］ 西安 西安交通大学出 版社， ’ ［］ 陈明华， 张建国， 于新高耸筒体建筑物爆破拆除的 倾倒过程力学分析 ［］ 中国矿业， * * （） ［“］ 张云鹏烟囱倾倒过程受力分析 ［］ 力学与实践， （,） ［,］ 和兴锁理论力学 ［］ 西安 西北工业大学出版社， * * ［］ 邓训材料力学 ［］ 武汉 武汉大学出版社， * * ［］ 梁开水等 -砖烟囱爆破倒塌过程与断裂分析 ［］ 爆破， * * ’ （增刊） , . / * ［.］ 罗启军 * -高砖囱折叠爆破拆除 ［］ 爆破， * * ’ （） “ / “ ’ （上接第’页） 一范围内连续。但是它们与公式 （ ,） 之间存在较大 的误差， 在*处相对误差高达 0 . 1， 随着 增大， 误差逐渐缩小， 在 *处相对误差仅 为’ 0 1， 在 ’ “*处相对误差达’ 0 “ ’ 1。 而 ’ “*““ , **的范围内， 公式 （ “） 与公 式 （ ） 非常逼近， 最大相对误差为“ 0 , 1， 随着比 例距离的增大， 误差逐渐缩小， 在 , * *处相 对误差仅为* 0 , 1。所以在使用公式时不能随便 乱用， 而应根据使用目的选择适当的公式， 以取得最 佳效果。例如在 ’ 范围内， 如果要对水 下目标进行破坏， 就应选择压力值相对偏低的公式 （ ,） ， 确保能达到破坏目标的目的； 若是计算舰艇通 过雷区的危险半径或者计算确保水下建筑物安全的 距离， 则选择压力值偏高的公式 （ “） ， 如果对计算结 果要求不是特别高， 推荐使用相对较简洁的公式 （ “） 来求无限水介质中爆炸的峰值压力， 也就是广 为使用的库尔公式。 参考文献 ［］ 叶序双爆炸作用基础 ［］ 南京 工程兵工程学院， 0 ［］ 张可玉， 詹发民水下爆破技术 ［］ 青岛 海军潜艇 学院， * * * 0 ［“］ 佟锦岳等水下工程爆破对环境影响规律研究 ［］ 爆 破， * * * . （“）（,） 第 *卷第期唐海等烟囱爆破倾倒折断的力学浅析 万方数据