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深埋防护工程静动耦合作用下安全层厚度计算理论与方法

2023-07-13王明洋徐天涵蒋海明熊自明

同济大学学报(自然科学版) 2023年6期
关键词:围岩

王明洋,徐天涵,蒋海明,高 磊,熊自明,卢 浩

(1.陆军工程大学 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏 南京 210007;2.南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094)

地下战略防护工程是战时首脑指挥的重要依托场所,也是保存战争实力,确保反击能力的关键。现有地下防护工程大都建设于较厚的岩层下面,具有较高的抗毁生存能力,一般常规武器的精确打击难以对其造成毁伤。为此,各国竞相发展大规模钻地武器。与空爆和触地爆相比,地下爆炸可以大大增加耦合入岩体介质中的能量,产生更强的地冲击,对地下防护工程造成威胁[1-3]。地下爆炸的耦合程度可以用耦合系数来表示,其定义为地下爆炸的地冲击参数与封闭爆炸地冲击参数之比。由于爆炸问题的复杂性,耦合系数一般通过试验或数值模拟给出[4-9]。目前使用较多的是美国学者给出的地冲击能量耦合系数曲线,其中封闭爆炸的地冲击能量是触地爆的17倍[3]。根据耦合系数还可以将地下爆炸转化为等效的封闭爆炸以计算地下爆炸地冲击。

地下爆炸会在爆心周围形成爆炸空腔,使岩体介质从空腔往外发生破坏,依次形成破碎区与径向裂纹区。为避免地下防护工程因地冲击受损破坏,需要将其埋设在地表一定深度以下。若只考虑爆炸近区的破坏效应,防护工程应当布置在径向裂纹区外,即弹性区。目前国内外已提出了多种确定地下防护工程最小安全埋深的方式,主要包括直接观测归纳数据、计算地冲击应力与质点速度、数值计算、统计概率等[10-11]。……

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