地下结构的爆炸振动效应与冲击破坏行为研究

IMECH-IR > 水动力学与海洋工程重点实验室(2009-2011)

	地下结构的爆炸振动效应与冲击破坏行为研究
	马维
会议录名称	中国力学学会学术大会'2009论文摘要集.中国力学学会,2009,p.282
	2009-08-24
页码	282
会议名称	中国力学学会学术大会'2009
会议日期	2009-08-24
会议地点	中国河南郑州
摘要	对爆源近区地下混凝土管道结构在爆炸冲击载荷作用下的动力学响应开展探索性实验研究。选用钢筋混凝土管道模拟地下结构，尺寸为：$\phi_{\hbox{内}}$800mm$\times$2000mm$\times$100mm。通过实验研究定量确定爆炸振动波载荷对地下结构产生的振动效应；定性确定爆炸冲击波载荷对地下管道结构和混凝土材料产生的动态破坏效应。爆炸当量分别为50 g和100 g TNT，爆炸距离取为0.1，0.3，1，7和10m。实验主要涉及地下管道结构在小药量爆炸点近区的破坏效应与爆炸药量和爆炸距离间关系的确定；混凝土材料破坏行为与药量和爆炸距离关系的确定；爆炸冲击波的影响范围以及爆炸振动波的有效影响范围与爆源特性的关系及爆炸响应函数的确定。从小当量地下结构爆炸实验观察到：地下结构的爆炸振动响应，即振动波波长和频率不同于土介质地表的波长和频率。与地表面上建筑物的波长和频率相比，振动波长持续作用时间明显缩短，且振动频率显著提高。这与地下结构的爆炸动力学响应，特别是爆源近距离的结构动力学响应存在着本质的区别。不同的爆炸距离和当量，地下爆炸对地下结构可以产生振动和冲击两种不同特征的动力学效应。在折算距离大于0.22$\sim$0.25 m/W$^{1/3}$时，100 g TNT当量的爆炸以产生振动效应为主。在折算距离小于0.22$\sim$0.25 m/W$^{1/3}$时，爆炸主要产生冲击效应；在爆炸距离小于1.5m/W$^{1/3}$时，地下爆炸振动波对结构产生的动力学响应的明显特征是管道结构发生径向变形。而且，管道上与爆源最近点是管道变形的对称点。管道的轴向和环向动力响应表现为相应方向上的刚体振动。在爆炸距离大于1.5 m/W$^{1/3}$，如等于2.15m/W1/3的情况下，爆炸振动波对管道结构产生的动力学响应主要表现为整体振动。结构的变形特征基本消失；地下爆炸冲击波载荷对爆源近区管道结构和混凝土材料可以产生三种破坏效应：在折算距离等于0.065 m/W$^{1/3}$时，低强度的冲击波载荷仅产生结构破坏效应。实验中观察到混凝土管道只沿其轴线方向上形成贯穿性裂纹，管道内外表面均无损伤和破碎现象；当折算距离等于0.027 m/W1/3时，较强冲击波载荷既引起管道的结构破坏，也产生混凝土材料的破坏。这时观察到沿混凝土管道轴线方向上，以及与轴线成30$^\circ$至50$^\circ$范围内形成贯穿性裂纹。同时在管道内表面出现直径约为210 mm的层裂区，最大层裂厚度约为8$\sim$12 mm；当折算距离等于0.022 m/W$^{1/3}$时，爆炸强冲击波载荷主要引起的混凝土材料破坏形式表现为破碎。即在管道上以爆源最近点为中心形成直径约为370 mm的贯穿性孔洞，还观察到该孔洞周边不同方向上有长度为230$\sim$410 mm不等的数条细裂纹形成。
关键词	小当量爆炸爆源近区管道结构结构与材料破坏行为折算距离
资助信息	国家自然科学基金重点(10632100)资助项目
语种	中文
文献类型	会议论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/43227
专题	水动力学与海洋工程重点实验室(2009-2011)
通讯作者	马维
推荐引用方式 GB/T 7714	马维. 地下结构的爆炸振动效应与冲击破坏行为研究[C]中国力学学会学术大会'2009论文摘要集.中国力学学会,2009,p.282,2009:282.

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