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2025,
45(4):
041101. doi: 10.11883/bzycj-2024-0118
摘要:
随着新型弹药和大口径重炮的大规模使用，由爆炸冲击所致非接触式杀伤模式正在快速替代原先由子弹、破片等造成的直接接触性杀伤，其杀伤威力大、精度高等特点对作战人员和装备更具威胁。本文聚焦于爆炸冲击波检测评估技术，尤其关注个体防护领域。综述了包括实爆试验和激波管试验等典型爆炸冲击波测试环境，分析了电测法和非电测法等测试方法和手段的优劣；探讨了压阻式、压电式和光纤等多类型传感器的研究现状，强调了传感器向小型化、智能化的发展趋势，并提出了发展新型传感技术的迫切需求。介绍了结合人工智能技术的冲击波信号处理和超压场重构技术，研究了包括压缩感知技术、深度神经网络技术等新技术的应用落地成果；概述了国外典型便携式爆炸冲击波传感系统的整体情况，总结建议尽快开发具有我国自主知识产权的便携式爆炸冲击检测评估系统，以期提升作战人员在极端环境下的综合防护和紧急救治能力。
随着新型弹药和大口径重炮的大规模使用，由爆炸冲击所致非接触式杀伤模式正在快速替代原先由子弹、破片等造成的直接接触性杀伤，其杀伤威力大、精度高等特点对作战人员和装备更具威胁。本文聚焦于爆炸冲击波检测评估技术，尤其关注个体防护领域。综述了包括实爆试验和激波管试验等典型爆炸冲击波测试环境，分析了电测法和非电测法等测试方法和手段的优劣；探讨了压阻式、压电式和光纤等多类型传感器的研究现状，强调了传感器向小型化、智能化的发展趋势，并提出了发展新型传感技术的迫切需求。介绍了结合人工智能技术的冲击波信号处理和超压场重构技术，研究了包括压缩感知技术、深度神经网络技术等新技术的应用落地成果；概述了国外典型便携式爆炸冲击波传感系统的整体情况，总结建议尽快开发具有我国自主知识产权的便携式爆炸冲击检测评估系统，以期提升作战人员在极端环境下的综合防护和紧急救治能力。
2025,
45(4):
041401. doi: 10.11883/bzycj-2024-0165
摘要:
为阐明装药结构中纵向气隙对炸药爆轰输出性能的影响，基于激光照明结合超高速分幅成像技术研究了HMX基炸药爆轰正向驱动及滑移驱动下钢板的变形及损伤情况，并通过密排光纤测速技术测量了钢板的运动速度，实现了气隙影响下钢板附带损失的量化表征。结果表明，纵向气隙宽度为0.05、0.10和0.20 mm时，爆轰正向驱动下，钢板的运动模式发生了显著变化，中心点的运动趋势由阶跃式上升转变为斜波式上升，且爆轰波的超前时间大幅度增加，钢板有明显的变形和破坏击穿现象；爆轰滑移驱动下，钢板的运动模式和爆轰波的超前时间基本不变，钢板没有出现明显的变形和击穿现象。爆轰正向驱动下，前驱冲击波和两侧爆轰波构成的楔形波系是造成底部钢板破坏击穿的关键；爆轰滑移驱动下，前驱冲击波和爆轰波作用于侧面钢板的动量分量较小，不会造成明显的变形和损伤。
为阐明装药结构中纵向气隙对炸药爆轰输出性能的影响，基于激光照明结合超高速分幅成像技术研究了HMX基炸药爆轰正向驱动及滑移驱动下钢板的变形及损伤情况，并通过密排光纤测速技术测量了钢板的运动速度，实现了气隙影响下钢板附带损失的量化表征。结果表明，纵向气隙宽度为0.05、0.10和0.20 mm时，爆轰正向驱动下，钢板的运动模式发生了显著变化，中心点的运动趋势由阶跃式上升转变为斜波式上升，且爆轰波的超前时间大幅度增加，钢板有明显的变形和破坏击穿现象；爆轰滑移驱动下，钢板的运动模式和爆轰波的超前时间基本不变，钢板没有出现明显的变形和击穿现象。爆轰正向驱动下，前驱冲击波和两侧爆轰波构成的楔形波系是造成底部钢板破坏击穿的关键；爆轰滑移驱动下，前驱冲击波和爆轰波作用于侧面钢板的动量分量较小，不会造成明显的变形和损伤。
2025,
45(4):
041402. doi: 10.11883/bzycj-2024-0163
摘要:
为获得间隙尺寸对金属飞片起爆TATB基钝感炸药到爆轰距离的影响，采用激光测速技术和太赫兹波测速技术，对不同间隙飞片起爆TATB基钝感炸药的动作过程开展了实验研究，获得了钛飞片在0～20 mm间隙内的速度发展历程、击靶速度及形貌，给出了TATB基钝感炸药在不同起爆间隙下的到爆轰距离。结果表明：随着起爆间隙的增大，TATB基钝感炸药的到爆轰距离呈非单调变化特征，与飞片的速度及结构特性相关。飞片起爆炸药的5个速度阶段中，飞片主体与层裂层融合完成阶段的飞片起爆能力最强，隔层起爆次之，层裂层发生前的速度衰减阶段及层裂层与飞片主体融合过程中的飞片起爆能力最弱。
为获得间隙尺寸对金属飞片起爆TATB基钝感炸药到爆轰距离的影响，采用激光测速技术和太赫兹波测速技术，对不同间隙飞片起爆TATB基钝感炸药的动作过程开展了实验研究，获得了钛飞片在0～20 mm间隙内的速度发展历程、击靶速度及形貌，给出了TATB基钝感炸药在不同起爆间隙下的到爆轰距离。结果表明：随着起爆间隙的增大，TATB基钝感炸药的到爆轰距离呈非单调变化特征，与飞片的速度及结构特性相关。飞片起爆炸药的5个速度阶段中，飞片主体与层裂层融合完成阶段的飞片起爆能力最强，隔层起爆次之，层裂层发生前的速度衰减阶段及层裂层与飞片主体融合过程中的飞片起爆能力最弱。
2025,
45(4):
041403. doi: 10.11883/bzycj-2024-0132
摘要:
薄片炸药加载技术是实验室考核X射线辐照下空间结构动态响应的重要手段。为实现新型空间飞行器结构考核所需的超低比冲量化爆加载载荷，研制了以PETN为主炸药、高聚物橡胶为黏结剂的超薄片炸药。薄片炸药中PETN的质量分数为90%～92%，厚度范围为0.15～0.50 mm，密度范围为1.63～1.68 g/cm3，爆速范围为7.44～7.71 km/s。基于炸痕法的爆轰性能实验结果表明：厚度为0.15～0.50 mm的薄片炸药可由装药线密度为0.2 g/m的柔爆索可靠引爆，厚度为0.20～0.50 mm的炸药条均能可靠传爆。利用冲击摆测量装置对不同直径、不同厚度薄片炸药的比冲量特性进行了测试，结合理论分析，得出薄片炸药的比冲量与厚度成正比，比例系数为3 418.56 Pa·s/mm，成功实现了厚度为0.20 mm、比冲量约为680 Pa·s超薄片炸药的研制。
薄片炸药加载技术是实验室考核X射线辐照下空间结构动态响应的重要手段。为实现新型空间飞行器结构考核所需的超低比冲量化爆加载载荷，研制了以PETN为主炸药、高聚物橡胶为黏结剂的超薄片炸药。薄片炸药中PETN的质量分数为90%～92%，厚度范围为0.15～0.50 mm，密度范围为1.63～1.68 g/cm3，爆速范围为7.44～7.71 km/s。基于炸痕法的爆轰性能实验结果表明：厚度为0.15～0.50 mm的薄片炸药可由装药线密度为0.2 g/m的柔爆索可靠引爆，厚度为0.20～0.50 mm的炸药条均能可靠传爆。利用冲击摆测量装置对不同直径、不同厚度薄片炸药的比冲量特性进行了测试，结合理论分析，得出薄片炸药的比冲量与厚度成正比，比例系数为3 418.56 Pa·s/mm，成功实现了厚度为0.20 mm、比冲量约为680 Pa·s超薄片炸药的研制。
2025,
45(4):
041404. doi: 10.11883/bzycj-2024-0218
摘要:
为了预测密闭环境活性材料与炸药环状复合后内爆准静态压力，基于已有的考虑后燃效应的碳氢氧氮炸药内爆准静态压力计算模型，提出了一种适用于活性材料与炸药环状复合内爆的准静态压力计算模型；然后开展了活性材料与炸药复合装药和含铝炸药的内爆试验，利用试验获得的数据对模型精度进行了验证；最后对比分析两种炸药内爆准静态压力试验结果，将计算模型推广至一般含铝炸药，并利用文献数据进行了验证。研究结果表明，所建立的考虑后燃的复合炸药准静态压力修正模型结果与试验数据、文献数据吻合较好，平均误差为9.1%，最大误差为15.8%；对一般含铝炸药的计算结果平均误差为12.1%，最大误差20.6%。
为了预测密闭环境活性材料与炸药环状复合后内爆准静态压力，基于已有的考虑后燃效应的碳氢氧氮炸药内爆准静态压力计算模型，提出了一种适用于活性材料与炸药环状复合内爆的准静态压力计算模型；然后开展了活性材料与炸药复合装药和含铝炸药的内爆试验，利用试验获得的数据对模型精度进行了验证；最后对比分析两种炸药内爆准静态压力试验结果，将计算模型推广至一般含铝炸药，并利用文献数据进行了验证。研究结果表明，所建立的考虑后燃的复合炸药准静态压力修正模型结果与试验数据、文献数据吻合较好，平均误差为9.1%，最大误差为15.8%；对一般含铝炸药的计算结果平均误差为12.1%，最大误差20.6%。
2025,
45(4):
041405. doi: 10.11883/bzycj-2024-0117
摘要:
选用粉煤灰中的漂珠作为敏化剂和惰性添加剂来制备低爆速乳化炸药，研究了漂珠粒径和含量对乳化炸药爆炸特性和安全性的影响；采用探针法、铅柱压缩法和空中爆炸测试法分别测得添加不同粒径含量漂珠乳化炸药的爆速、猛度和空中爆炸冲击波参数，并通过储存期实验和热分析实验对乳化炸药进行安全性测试。结果表明，乳化炸药的爆速、猛度、冲击波峰值压力、正冲量和正压作用时间均随漂珠含量的增加呈先增大后降低的趋势。当漂珠质量分数为15%时，乳化炸药的爆轰性能最佳；当漂珠质量分数为45%时，炸药的爆速显著降低，爆速范围在2191 ～2312 m/s，可满足爆炸焊接用炸药的使用条件。此外，漂珠含量相同时，添加D50=79 μm漂珠的乳化炸药爆轰性能要高于添加D50=116 μm和D50=47 μm漂珠的乳化炸药。储存期和热分析实验结果表明，添加漂珠的低爆速乳化炸药储存期显著优于传统添加黏土颗粒的低爆速乳化炸药，漂珠的加入并未引发乳化基质产生新的热分解反应，添加15%漂珠的乳化炸药的热分解活化能比乳化基质只增加了0.3%，说明漂珠的加入并未对乳化基质热稳定性产生明显影响。
选用粉煤灰中的漂珠作为敏化剂和惰性添加剂来制备低爆速乳化炸药，研究了漂珠粒径和含量对乳化炸药爆炸特性和安全性的影响；采用探针法、铅柱压缩法和空中爆炸测试法分别测得添加不同粒径含量漂珠乳化炸药的爆速、猛度和空中爆炸冲击波参数，并通过储存期实验和热分析实验对乳化炸药进行安全性测试。结果表明，乳化炸药的爆速、猛度、冲击波峰值压力、正冲量和正压作用时间均随漂珠含量的增加呈先增大后降低的趋势。当漂珠质量分数为15%时，乳化炸药的爆轰性能最佳；当漂珠质量分数为45%时，炸药的爆速显著降低，爆速范围在
2025,
45(4):
041406. doi: 10.11883/bzycj-2024-0109
摘要:
针对典型CL-20基高爆速压装炸药（C-1, 94.5% CL-20+5.5%助剂）的发射安全性问题，开展了400 kg大型落锤试验对压装炸药C-1的冲击响应特性进行研究。同时，采用改进的应力率表征法及下限值法、特性落高法分别对该炸药的落锤冲击响应特性进行表征，并与同类压装炸药JO-8和JH-2进行了对比。得到了不同落高下3种压装炸药底部实测应力曲线及表征参数，并讨论了3种炸药撞击感度的差异及C-1炸药撞击感度的影响因素。结果表明，改进的应力率表征法对炸药撞击感度的表征具有一定的有效性和普适性，与其他方法对撞击感度规律的反映具有一致性。C-1炸药的特性落高（H50）为1 m，分别为JO-8和JH-2炸药特性落高的62.50%和50.00%；C-1炸药不发生爆轰对应的后坐应力峰值（σ0）为748.90 MPa，分别为JO-8和JH-2的85.42%和64.33%；C-1的安全应力率参数（C0）为344 GPa2/s，分别为JO-8和JH-2的45.87%和39.14%。CL-20的分子结构、C-1药柱的力学性能和热-化特性是造成其撞击感度高于JO-8和JH-2撞击感度的主要因素。
针对典型CL-20基高爆速压装炸药（C-1, 94.5% CL-20+5.5%助剂）的发射安全性问题，开展了400 kg大型落锤试验对压装炸药C-1的冲击响应特性进行研究。同时，采用改进的应力率表征法及下限值法、特性落高法分别对该炸药的落锤冲击响应特性进行表征，并与同类压装炸药JO-8和JH-2进行了对比。得到了不同落高下3种压装炸药底部实测应力曲线及表征参数，并讨论了3种炸药撞击感度的差异及C-1炸药撞击感度的影响因素。结果表明，改进的应力率表征法对炸药撞击感度的表征具有一定的有效性和普适性，与其他方法对撞击感度规律的反映具有一致性。C-1炸药的特性落高（H50）为1 m，分别为JO-8和JH-2炸药特性落高的62.50%和50.00%；C-1炸药不发生爆轰对应的后坐应力峰值（σ0）为748.90 MPa，分别为JO-8和JH-2的85.42%和64.33%；C-1的安全应力率参数（C0）为344 GPa2/s，分别为JO-8和JH-2的45.87%和39.14%。CL-20的分子结构、C-1药柱的力学性能和热-化特性是造成其撞击感度高于JO-8和JH-2撞击感度的主要因素。
2025,
45(4):
043301. doi: 10.11883/bzycj-2024-0248
摘要:
缩比模型试验是研究弹体侵彻规律的重要手段，模型试验结果与原型之间的尺寸效应是建立侵深计算方法必须解决的问题。依据已有基础理论推导了钻地弹侵彻岩石类靶体介质的应力与应变状态演化和弹体侵彻阻抗函数，得到了表征尺寸效应的弹径系数公式，并在常规钻地弹侵彻速度范围内对弹形系数和弹径系数作了简化分析，提出了常规钻地弹侵彻岩石类介质的实用计算公式，系数可直接由弹靶参数确定。结果表明，弹体侵彻阻抗的主要影响因素是靶体波阻抗，尺寸效应是由于靶体破坏区范围不满足几何相似律，弹形系数可简化为弹头长径比的线性函数，平头弹弹形系数为0.57，弹径系数由侵彻空腔半径与破碎区半径之比决定，对于常规钻地弹，弹径系数可取1.2~1.4。侵深理论公式与试验结果对比符合较好，具有较高的可靠性。
缩比模型试验是研究弹体侵彻规律的重要手段，模型试验结果与原型之间的尺寸效应是建立侵深计算方法必须解决的问题。依据已有基础理论推导了钻地弹侵彻岩石类靶体介质的应力与应变状态演化和弹体侵彻阻抗函数，得到了表征尺寸效应的弹径系数公式，并在常规钻地弹侵彻速度范围内对弹形系数和弹径系数作了简化分析，提出了常规钻地弹侵彻岩石类介质的实用计算公式，系数可直接由弹靶参数确定。结果表明，弹体侵彻阻抗的主要影响因素是靶体波阻抗，尺寸效应是由于靶体破坏区范围不满足几何相似律，弹形系数可简化为弹头长径比的线性函数，平头弹弹形系数为0.57，弹径系数由侵彻空腔半径与破碎区半径之比决定，对于常规钻地弹，弹径系数可取1.2~1.4。侵深理论公式与试验结果对比符合较好，具有较高的可靠性。
2025,
45(4):
043302. doi: 10.11883/bzycj-2024-0136
摘要:
针对钻地武器战斗部侵彻爆炸作用下块石混凝土遮弹层的抗力评估与工程设计，首先，提出了块石混凝土遮弹层的有限元建模方法，其可靠性通过含不同粗骨料类型（刚玉和玄武岩）、粒径（5~15、5~20、35~45和65~75 mm）和体积分数（15%和30%）的超高性能混凝土（ultra-high performance concrete, UHPC）靶体的准静态和弹体侵彻试验进行验证。然后，以小直径炸弹SDB（small-diameter bomb）侵彻半无限厚块石混凝土靶体为基准工况，定量分析了块石类型（刚玉、玄武岩和花岗岩）和无量纲块石粒径（0.3~2.2倍弹径）对侵彻深度的影响，并确定了最优设计原则。最后，开展了3种典型钻地武器（SDB、WDU-43/B和BLU-109/B）的侵彻效应分析，定量对比了普通强度混凝土（normal strength concrete, NSC）、超高性能混凝土和刚玉块石混凝土（corundum rubble concrete, CRC）的抗侵彻能力，提出了原型战斗部侵彻爆炸作用下刚玉块石混凝土遮弹层的工程设计方法。结果表明：块石粒径为1.3~1.7倍弹径的CRC遮弹层抗侵彻性能最优；3种战斗部侵彻作用下，最优设计CRC遮弹层的侵彻深度分别为0.29、0.78和0.68 m，较NSC和UHPC遮弹层分别降低了61.8%~69.1%和43.3%~58.0%；3种战斗部侵彻爆炸作用下，CRC遮弹层的临界贯穿厚度及临界震塌厚度分别为0.55、1.41和1.48 m及1.11、2.26和3.17 m，与NSC和UHPC遮弹层相比，临界贯穿厚度分别降低了58.5%~61.2%和43.2%~58.1%，临界震塌厚度分别降低了61.8%~69.2%和34.7%~40.5%。
针对钻地武器战斗部侵彻爆炸作用下块石混凝土遮弹层的抗力评估与工程设计，首先，提出了块石混凝土遮弹层的有限元建模方法，其可靠性通过含不同粗骨料类型（刚玉和玄武岩）、粒径（5~15、5~20、35~45和65~75 mm）和体积分数（15%和30%）的超高性能混凝土（ultra-high performance concrete, UHPC）靶体的准静态和弹体侵彻试验进行验证。然后，以小直径炸弹SDB（small-diameter bomb）侵彻半无限厚块石混凝土靶体为基准工况，定量分析了块石类型（刚玉、玄武岩和花岗岩）和无量纲块石粒径（0.3~2.2倍弹径）对侵彻深度的影响，并确定了最优设计原则。最后，开展了3种典型钻地武器（SDB、WDU-43/B和BLU-109/B）的侵彻效应分析，定量对比了普通强度混凝土（normal strength concrete, NSC）、超高性能混凝土和刚玉块石混凝土（corundum rubble concrete, CRC）的抗侵彻能力，提出了原型战斗部侵彻爆炸作用下刚玉块石混凝土遮弹层的工程设计方法。结果表明：块石粒径为1.3~1.7倍弹径的CRC遮弹层抗侵彻性能最优；3种战斗部侵彻作用下，最优设计CRC遮弹层的侵彻深度分别为0.29、0.78和0.68 m，较NSC和UHPC遮弹层分别降低了61.8%~69.1%和43.3%~58.0%；3种战斗部侵彻爆炸作用下，CRC遮弹层的临界贯穿厚度及临界震塌厚度分别为0.55、1.41和1.48 m及1.11、2.26和3.17 m，与NSC和UHPC遮弹层相比，临界贯穿厚度分别降低了58.5%~61.2%和43.2%~58.1%，临界震塌厚度分别降低了61.8%~69.2%和34.7%~40.5%。
2025,
45(4):
045101. doi: 10.11883/bzycj-2024-0192
摘要:
格构柱是工程结构中的主要承重构件，为评估格构柱在冲击载荷下的防护性能并优化其设计，对格构柱沿不同冲击方向进行了二次冲击试验，并与相同总能量下的单次冲击试验进行了对比，分析了格构柱在冲击荷载下的受力和变形特点。随后，基于试验验证的有限元模型对足尺格构柱进行连续二次冲击模拟，得到了总能量不变时遭受2次连续冲击的格构柱的动力响应，分析了不同能量分配对冲击力、残余位移和残余动能的影响。结果表明：总能量相同时，单次冲击作用下格构柱的位移大于二次冲击，数值模拟中，最优能量分配可使沿不同方向冲击的构件残余位移减小约12%；当格构柱第1次受到的冲击能占比越大，第2次受到的冲击能占比越小时，格构柱吸收的总能量越小。最终，基于试验与数值模拟结果，提出受损柱能承受第2次冲击的最大冲击速度的计算方法。
格构柱是工程结构中的主要承重构件，为评估格构柱在冲击载荷下的防护性能并优化其设计，对格构柱沿不同冲击方向进行了二次冲击试验，并与相同总能量下的单次冲击试验进行了对比，分析了格构柱在冲击荷载下的受力和变形特点。随后，基于试验验证的有限元模型对足尺格构柱进行连续二次冲击模拟，得到了总能量不变时遭受2次连续冲击的格构柱的动力响应，分析了不同能量分配对冲击力、残余位移和残余动能的影响。结果表明：总能量相同时，单次冲击作用下格构柱的位移大于二次冲击，数值模拟中，最优能量分配可使沿不同方向冲击的构件残余位移减小约12%；当格构柱第1次受到的冲击能占比越大，第2次受到的冲击能占比越小时，格构柱吸收的总能量越小。最终，基于试验与数值模拟结果，提出受损柱能承受第2次冲击的最大冲击速度的计算方法。
2025,
45(4):
045201. doi: 10.11883/bzycj-2024-0089
摘要:
为给深部应力作用下爆破破岩工程提供新型破岩方法，开展了4组不同围压作用下的等离子体砂岩爆破实验，通过CT扫描和三维重构，对比分析了岩石内部三维裂纹的形态结构和分布状况，研究了等离子体爆破破岩技术在不同围压作用下的破岩效果，并通过LS-DYNA进行了数值模拟，建立了等离子体等效炸药模型，补充验证了耦合应力场中等离子体爆破的作用规律，探究了不同围压作用下等离子体爆破破岩机理以及在爆破过程中岩体内部的裂纹扩展、分布及损伤演化规律。结果表明：相同电压作用下，随着三向围压的升高，岩石表面裂纹的数量和分布范围都呈逐渐减小的趋势，砂岩内部裂纹的复杂程度和贯通程度显著降低。由于在等离子体爆破产生的动态应力场和围压作用产生的静态应力耦合场中，等离子体爆破产生的冲击波在爆炸初始阶段发挥主要作用，不同围压作用下岩石的裂纹形态和中心膨胀区域未出现明显差异，随着冲击波的衰减，三向围压在等离子体爆破过程的中后期发挥决定作用，抑制岩体的裂纹扩展和损伤演化。同时，围压越高，其对岩体内部裂纹扩展的抑制效果越显著，导致岩石内部三维裂纹的体分形维数和损伤度与围压均近似呈线性减小关系。
为给深部应力作用下爆破破岩工程提供新型破岩方法，开展了4组不同围压作用下的等离子体砂岩爆破实验，通过CT扫描和三维重构，对比分析了岩石内部三维裂纹的形态结构和分布状况，研究了等离子体爆破破岩技术在不同围压作用下的破岩效果，并通过LS-DYNA进行了数值模拟，建立了等离子体等效炸药模型，补充验证了耦合应力场中等离子体爆破的作用规律，探究了不同围压作用下等离子体爆破破岩机理以及在爆破过程中岩体内部的裂纹扩展、分布及损伤演化规律。结果表明：相同电压作用下，随着三向围压的升高，岩石表面裂纹的数量和分布范围都呈逐渐减小的趋势，砂岩内部裂纹的复杂程度和贯通程度显著降低。由于在等离子体爆破产生的动态应力场和围压作用产生的静态应力耦合场中，等离子体爆破产生的冲击波在爆炸初始阶段发挥主要作用，不同围压作用下岩石的裂纹形态和中心膨胀区域未出现明显差异，随着冲击波的衰减，三向围压在等离子体爆破过程的中后期发挥决定作用，抑制岩体的裂纹扩展和损伤演化。同时，围压越高，其对岩体内部裂纹扩展的抑制效果越显著，导致岩石内部三维裂纹的体分形维数和损伤度与围压均近似呈线性减小关系。
2025,
45(4):
045202. doi: 10.11883/bzycj-2024-0071
摘要:
岩石中存在许多微裂纹和微孔洞，这些微裂纹和微孔洞在动荷载作用下会萌生、扩展和聚并，导致岩石失稳和破坏。在进行爆破开挖时，预留岩体会受到循环爆破产生的动荷载影响，产生累积损伤，从而导致岩体强度降低，甚至破坏。为了模拟这一物理过程，将现有的能够较好地描述岩石动态损伤的岩石动态损伤本构模型通过二次开发嵌入到FLAC中，用于分析锁固型岩质边坡在循环爆破作用下的损伤效应及稳定性。结果表明：考虑岩质边坡累积损伤效应后，随着循环爆破次数的增加，边坡稳定性逐渐降低。对于锁固型岩质边坡，锁固段的破坏首先发生在两端，然后向中间扩散，岩体在其中呈现递进破坏模式。由于考虑了岩质边坡的累积损伤，每次爆破后边坡的安全系数都会减小。当不考虑累积损伤时，边坡的安全系数基本不变。另外，锁固段在软弱夹层中的位置影响边坡的破坏模式和稳定性。因此，在进行类似工程活动时，应考虑岩体的累积损伤效应，避免工程事故的发生。
岩石中存在许多微裂纹和微孔洞，这些微裂纹和微孔洞在动荷载作用下会萌生、扩展和聚并，导致岩石失稳和破坏。在进行爆破开挖时，预留岩体会受到循环爆破产生的动荷载影响，产生累积损伤，从而导致岩体强度降低，甚至破坏。为了模拟这一物理过程，将现有的能够较好地描述岩石动态损伤的岩石动态损伤本构模型通过二次开发嵌入到FLAC中，用于分析锁固型岩质边坡在循环爆破作用下的损伤效应及稳定性。结果表明：考虑岩质边坡累积损伤效应后，随着循环爆破次数的增加，边坡稳定性逐渐降低。对于锁固型岩质边坡，锁固段的破坏首先发生在两端，然后向中间扩散，岩体在其中呈现递进破坏模式。由于考虑了岩质边坡的累积损伤，每次爆破后边坡的安全系数都会减小。当不考虑累积损伤时，边坡的安全系数基本不变。另外，锁固段在软弱夹层中的位置影响边坡的破坏模式和稳定性。因此，在进行类似工程活动时，应考虑岩体的累积损伤效应，避免工程事故的发生。
2025,
45(4):
045401. doi: 10.11883/bzycj-2024-0142
摘要:
为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律，并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性，利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先，根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型，并依据前人实验方案进行了数值模拟，以此验证了该数学模型的可靠性；其次，依序进行了模拟关键参数的优化，并得到了关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度的最合理设置分别为0.2 m、0.05 ms和1900 K，通过拟合得到了工作面爆炸超压峰值及其到达时间与爆心距之间的函数关系。通过正交试验分析了瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性。极差分析结果表明，温度、瓦斯体积分数和瓦斯积聚区压力3个主控因素的极差值依次减小，温度对于爆炸超压衰减的影响最显著，其中R值达到5.928。运用方差分析对影响瓦斯爆炸超压衰减率的主控因素进行了显著性研究，结果表明，温度的方差值最大，瓦斯积聚区压力的方差值次之，瓦斯体积分数的方差值最小，其中温度的显著值F达到31.835，其余两项不显著。
为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律，并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性，利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先，根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型，并依据前人实验方案进行了数值模拟，以此验证了该数学模型的可靠性；其次，依序进行了模拟关键参数的优化，并得到了关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度的最合理设置分别为0.2 m、0.05 ms和
