向思南 （安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232000）

爆炸产物的运动方向具有与药包表面垂直或大体垂直的规律，利用这个规律，将药包制成具备空穴样式的特殊形状，爆破发生时由于空穴闭合会产生冲击、高压、碰撞，从而形成高密度、高速度运动的气体流或金属流，该射流沿空穴轴线向外射出。这种效应被称为空穴效应、聚能效应或诺尔曼效应。

通常在民用爆破中，一般要求聚能流在介质中产生一定的深度和破碎物，而在军用爆破中，一般要求聚能流在介质中产生一定的深度和宽度。

1 聚能爆炸切割技术的研究现状

1.1 管道切割方面的研究现状

在深部开采中，各种管道在遇卡时需要切断以便进行打捞。华建等针对普光气田难以打捞遇卡油管的问题，研制了应用于高温、高压、高含硫的环境的聚能切割弹，工程实践显示这种聚能切割弹能对合金油管能进行有效切割。

冻结管常因后续工程的需要在立井工程结束后被爆破，吕小师等依托焦作某矿回风井冻结管爆破的工程实际，设计了能使聚能流分布在圆环形对称轴上的爆破筒，这种环向聚能切割弹可以处理狭小空间爆破项目，并且具有适用性。

对于水平井中连续油管的解卡工作，高强等设计了聚能切割弹和连接装置马笼头，认为5.08cm(2英寸)连续油管切割弹进行切割作业后，不会对外层套管造成损伤。

天然气输气管道止裂控制试验中采用普通方法会由于气压高而不安全，王铭锋等设计了线性聚能切割器，将聚能爆炸切割技术应用于该试验并取得成功。

1.2 光面爆破方面的研究现状

针对传统光面爆破方法由于周边孔钻孔效率低下的问题，周阳等改进了传统光面爆破方法，在周边孔中应用聚能爆炸切割技术，利用射流让周边孔形成光滑的轮廓线，提升了周边孔间距，在张吉怀铁路吉首隧道的应用中取得了一定的经济效益。

1.3 拆除爆破方面的研究现状

对于全钢大型体育馆的拆除难题，易克等详细介绍了在沈阳市绿岛全钢结构体育馆的爆破作业中进行的聚能爆炸切割技术。

传统钻孔爆破方法，存在不经济、无效率、不安全问题，王成通过力学分析计算了关键位置切口，在清河门大桥拆除中应用了聚能爆炸切割技术，解决了上述问题。

由于水的传热效率大于空气，药型罩会将能量更多地传递给介质，导致射流的能量减小，同时水中射流阻力增大，可能导致切割失败。由此，王鑫等采用有限元仿真软件对金属射流的形成及切割过程进行了模拟，阐述了水下聚能爆炸切割技术的设计要点和影响因素，认为该技术在废弃海洋平台拆除中存在应用前景。

1.4 板材切割方面的研究现状

刘宁等采用数值仿真和切割试验的方法，研究了聚能切割索对不同铝板的切割效果，发现了被切割对象屈服强度和侵彻深度成负相关。

夏治园等选用SPH法对钛合金板切割进行数值仿真，核定了聚能切割器的结构参数，并分析钛合金板边界初始应力状态对于切割效果的影响。结果显示以下三种方式可以提高聚能切割效力：①采用较薄的药型罩；②采用外壳包裹炸药；③对钛合金板底部施加约束或在边界处施加拉应力。

航空航天和军工等行业大量采用镁合金替代铝合金，对于飞行器需要分离时，切割性能就需要研究。肖旅等对不同力学性能的VW63Z镁合金试板进行线型分离切割试验，研究抗拉强度和伸长率因素对聚能爆炸切割的影响，发现伸长率对镁合金板侵彻深度影响较大，二者呈负相关。

1.5 军事方面的研究现状

防坦克地雷在长期储存后，可靠性、安全性会下降。传统销毁方法相比柔性聚能切割器存在环境污染、资源浪费的问题，因此，谢全民等提出了使用柔性聚能切割器快速、安全地实现废旧地雷销毁的方法，该方法确定了地雷最佳切割部位，并被试验证明有效。

蒙皮破孔损伤是典型的飞机战伤，由于在野外条件下的战场抢修中，对电源、气源和水等存在要求，董世康等设计了一种新型聚能切割索，这为抢修工作提供了更好的方式。

由于部队的多样化任务的要求，为了快速突入对障碍物等进行破拆，以便有效处置后续问题。陈治民等提出了一种模块化的军事工程切割方案和综合效能评估方法，可为聚能切割装置设计提供参考。

1.6 理论方面的研究现状

李晓杰等推导了爆炸切割射流参数的解析解，对端部起爆、顶部同步起爆、顶部高速起爆和外表高速起爆问题给出理论解法。工程实践显示，这些理论还成功应用于线性聚能切割器的设计。

2 聚能爆炸切割技术的展望

在管道切割方面，还存在以下问题待解决。

①聚能爆炸切割技术解卡后续工作的配套工具研制。

②超深井、大斜度井的切割工艺研制。

③全尺寸爆破试验的成缝阶段中，切口质量不高，毛刺多的原因追溯和解决方案。

在光面爆破方面，光面爆破的聚能切割爆炸技术国内已经有若干案例，社会期待在光面爆破方面应用聚能爆炸切割技术的标准出台。

在拆除爆破方面，良好的线性聚能切割器对钢板的切割效果举足轻重，需要进一步研究良好的线性聚能切割器；每种材料每种工况的摩擦系数影响切口角度，切口倾斜角度可以针对某个工程进行更加简便、精确优化的方法需要研究。

在板材切割方面和军事应用方面，存在对象过于典型的问题，接下来的研究应该是克服各种型号、材料的制约来进行通用性的研究或者是对各种对象进行深度挖掘。

在理论方面，对于变截面装药切割器的理论解析方法还有待进一步发展。

3 结语

目前，聚能爆炸切割技术被广泛运用于民用领域和军用领域，通过以上综述，发现聚能爆炸切割技术普遍具有较传统工作方法，更多经济效益和更好的社会效益。而目前国内聚能切割应用状况显示了该方法还有待发展，在我们推广这项技术的过程中，应该找到劳动者、企业家、社会三方面的最大公约数，才能使聚能爆炸切割技术在全国遍地开花。