条形装药开口爆炸应力波试验研究和理论分析

  • 获奖名称: 条形装药开口爆炸应力波试验研究和理论分析
  • 获奖等级: 一等奖
  • 获奖类别: 国家科学技术进步奖
  • 授奖单位: 国务院
  • 完成单位: 中国科学院力学研究所、长江水利水电科学研究院
  • 获奖年度: 1986
  • 获奖人员: 刘殿中、刘宪德、朱传统、佟锦嶽、熊长汉、季月伦
  • 成果简介:项目背景情况 本项目为《七七工程设计》的分项目,七七工程主要研究岩石中的爆炸作用机理,以及岩石爆炸的安全防护技术,为军方提出并立项,长江水利水电科学研究院防护科配合军方完成了条形装药开口爆炸应力波试验研究和理论分析的研究。项目组在现场开展了大量的测试工作,根据测试数据,分析了应力波的作用机理,分析了炸药爆炸所产生的应力波在岩石介质中的传播形式及其能量的分配规律,研究了应力波传播形式的波动方程。为我国地下工程的防护设计积累了数据。 主要技术创新 (1)深入了解了爆炸应力波的作用规律。炸药包爆炸所产生的应力波,在介质中的传播形式及其能量的分配是不同的,在靠近爆源3~7倍药包半径的距离内,以冲击波的形式出现,占爆炸能量的60%以上;在距爆源120~150倍药包半径的距离内,以压缩波的形式出现,占爆炸能量的30%以上;直到距爆源超过药包半径150倍的距离后,才以地震波的形式出现,只占爆炸能量的10%左右。 (2)距离药包越近,爆轰波作用在周围介质上压力最大,以超声速传播冲击应力波;随距离增加,压力有所下降,在波阵面上部出现亚声速冲击应力波,下部为塑性应力波(固体发生塑性变形);距离再增加,压力随之降低,传播形式为弹性应力波。 (3)爆区背面和正面岩石介质中应力波的峰值随着埋深的增加不断减少,但都随着冲击波增大而增大,当冲击波压力达到一定值后岩石介质中应力波的峰值增加幅度降低。 推广应用情况 岩石介质中应力波作用在结构不同位置、不同时间的荷载呈现不均匀分布,在埋深较浅的部位变为冲击波和介质中应力波耦合作用,随着深度的增加主要体现为应力波单独作用。本课题得到了不同地下工程结构典型部位的应力波荷载随冲击波的变化趋势、典型介质中的地下隧洞结构荷载取值依据,依据模型相似定律可以推广至相似的原型结构,可为类似的工程设计提供参考,对我国的防护设计起到了重要的指导作用。
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