崔 溦，卢珊珊，宋慧芳，张社荣

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)

地下结构物的安全性是工程界关注的重要问题．以南水北调中线工程的大型输水箱涵为例，其单孔净尺寸达到 4.4,m×4.4,m，一旦受到损坏，将直接影响到沿线20多座大中城市的用水安全．

爆炸冲击荷载作用下，地下结构物的响应与地面结构物有很大不同，其最主要的差别在于必须考虑土与结构物的相互作用．虽然修正后的单自由度分析方法可以近似考虑这种相互作用，但在模型建立、参数选择以至计算结果上都存在较大复杂性和不确定性[1]．数值分析方法可以精确模拟爆炸冲击下地下结构物的响应，但现有的研究方法，无论是有限元、有限差分还是它们之间的耦合算法，一般将爆破过程与结构物响应割裂开来，直接将爆破荷载以压力的形式施加到结构物上，其计算精度难以得到保证[2-3]．精确模拟地下结构物爆破响应的主要难点在于数值模型必须包含药包周围的大变形土体与地下结构物的复杂体型，且要在计算精度与计算效率上都能满足工程要求[4]．

笔者以 SPH法模拟药包周围土体，以拉格朗日有限元法模拟复杂结构物，通过二者之间耦合研究大型输水箱涵在爆破荷载作用下的响应，以为工程设计与维护提供一定参考．

1 SPH与FE耦合算法

在采用常规有限元方法分析爆炸引起的大变形问题时，由于网格的剧烈扭曲经常会导致计算困难，为……