胡 晶，陈祖煜，魏迎奇，张雪东，梁建辉，黄志杰

（1.中国水利水电科学研究院 岩土工程研究所，北京 100048；2.北京航空航天大学 交通科学与工程学院，北京 100083）

1 研究背景

水下爆炸威胁着水工结构的安全，堤坝、船闸等结构破坏会带来严重的二次灾害，而合理的运用水下爆炸荷载可以方便地拆除围堰等临时挡水结构。除了爆炸威力的差异，气泡脉动是水下爆炸区别于空爆的重要现象。试验表明，水下爆炸产生的冲击波和气泡几乎各占50%的能量［1］，两者均会对结构产生毁伤作用。气泡半径可达数米，作用时间为秒级，其反复的振荡运动可引起结构的整体变形。

目前，水工结构的水下爆炸以冲击波研究为主，一些学者采用LS-DYNA，AUTODYN等商业软件研究拱坝［2-3］、面板堆石坝［4］、混凝土重力坝［5-6］等水工结构的水下爆炸作用效应，考虑了水深［7-8］、爆距［7］、炸药当量［8］、蓄水高度［9］、坝高［9］和坝型［11-12］等诸多因素对坝体动力响应及破坏模式的影响。然而这些研究均主要关注冲击波对坝体的破坏作用，在数值模拟中忽视了静水压力及重力效应，没有分析气泡脉动对结构的影响。

Snay［13］认为常规试验手段无法同时满足Mach数与Froude数相似，水下爆炸冲击波及气泡脉动只有在离心环境才满足相似，刘文韬等［14］通过数值模拟也验证了这一结论。但是，离心机在水下爆炸研究领域的应用一直未能获得足够的重视。Vanadit等［15］、张雪东等［16］采用离心机研究了坝体承受水下爆炸荷载作用下的动力响应，Vanadit等［15］更是成功观测到了重力坝3种典型的破坏模式，遗憾的是，该试验均未能布置高速摄像机装置，没有直观地展现气泡脉动对结构毁伤的作用。……