[发明专利]一种基于水下爆炸试验量测结果的坝体破坏药量估算方法

说明书

本发明公开了一种基于水下爆炸试验量测结果的坝体破坏药量估算方法，包括根据水坝参数模拟得到破坏临界条件下施加至坝体上的爆炸冲击载荷峰值压力临界值；基于雷管和炸药建立水下爆炸试验装置，在确定装药量及装药沉深和容器内充气压力条件下，进行系列爆炸试验，测量得到水下爆炸的冲击波峰值，并拟合得到装药量和水下冲击峰值压力之间的关系，最后估算得到坝体破坏药量，具有简单方便，成本低的特点。

技术领域

本发明属于爆炸技术领域，涉及一种用于水下爆炸试验的装置及水坝爆炸破坏用药量的估算方法。

背景技术

战时大型水坝一旦受到爆炸破坏，进而导致多个水利工程发生连溃，将造成巨大的人员损伤和经济损失。因此，研究大坝工程的抗爆安全问题对最大限度降低损失以及进行大坝安全性评估具有十分重要的理论指导意义。由于经费和场地受限，难以通过原型爆炸试验研究得到爆炸荷载作用下大型坝体毁伤的机理；传统的结构模型试验也难以真实揭示爆炸原型的力学行为和破坏过程。土工离心机通过高速旋转增加模型重力，使模型介质体产生与原型相近的自重应力，模型的变形及破坏机制与原型相似，从而可模拟复杂的岩土工程及动力学问题，目前成为研究爆炸工程力学的常用手段之一，但是其昂贵的成本和试验费用成为其大面积推广使用的限制。

此外在进行水下爆炸试验中，爆炸装置处于水下超重的环境中，超重环境和高静水压力的外界条件，会影响雷管等爆炸装置的爆炸性能，甚至出现拒爆现象，急需要研制安全可靠、缩比爆炸装置，实现高静水压力环境下水下爆破的精确模拟。

发明内容

本发明公开了一种基于水下爆炸试验量测结果的坝体破坏药量估算方法，根据水坝爆炸的特点，建立了缩比的水下爆炸试验装置，通过系列爆炸试验并对其进行多项式拟合，估算得到了坝体爆炸破坏时的破坏药量。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于水下爆炸试验量测结果的坝体破坏药量估算方法，包括以下步骤：

【1】根据水坝的坝体结构、材料参数和炸药布放点的水深h，用ANSYS软件模拟得到破坏临界条件下施加至坝体上的爆炸冲击载荷峰值压力临界值P*；

【2】基于电雷管和炸药建立缩比的水下爆炸试验装置，在保持装药沉深H和容器内充气压力P₀条件下，进行系列装药量W_i的爆炸试验，测量得到第i次水下爆炸的冲击峰值压力P_i；其中P₀的等效水柱高度为H₀，h＝H+H₀；

【3】采用最小二乘法多项式拟合的方法，根据步骤【2】得到的装药量W_i和P_i实测结果，拟合得出二者的关系式：

P＝f(W) (1)

【4】将步骤【1】中的爆炸冲击载荷峰值压力临界值P*代入公式(1)，计算得到对应的临界破坏药量值W*；

所述的爆炸试验装置包括爆炸密封容器、爆炸组件和传感器，容器包括上盖板、底座和外壁，上盖板设置有中心通孔、传感器通孔和气压阀，爆炸组件和传感器分别穿过中心通孔和传感器通孔后设置在容器腔内；所述的爆炸组件和传感器通过密封接头密封固联在容器的上盖板上；所述的容器下半部盛有水，上半部分充有高压气体。

进一步的，所述的爆炸组件包括电雷管、起爆连接件、导爆索和炸药，所述的电雷管和导爆索之间通过起爆连接件固联；

所述的起爆连接件包括导爆索接头、雷管套和螺套；导爆索接头的尾端设置有外螺纹，中心设置有通孔，导爆索设置在导爆索接头的中心通孔内；雷管套包括大直径的前端和小直径的尾端；雷管套的前端中部设置有容纳雷管的空腔，雷管套的尾端设置有中心通孔，用于穿接雷管起爆线；螺套穿过雷管套的尾端，通过内螺纹和导爆索接头尾端的外螺纹配合联接，将雷管压贴在导爆索的端面上。