爆炸荷载作用下高强混凝土的毁伤性态与地冲击效应_论文

维普资讯 http://www.cqvip.com 前 沿动态   学术动态  2 0 年第 2 08 期  爆炸荷载作用下高强混凝土的毁伤性态 与地冲击效应  张继春  ( 土木学院)   1 概 述  混凝土材料是一种应用广泛 的传统工程材料 , 也是国防及重要基础设施 的主要原料 。在  近 1 余年来世界多个热点地 区进行 的局部 战争 中, O 钻地武器和 由工业炸药制作的巨型炸弹  ( 装药 量达 数千 公斤 ) 的使 用对深 埋 地下 的 防御 工事 和指 挥 中心 的安全 形成 了很 大威胁 。如 何  在提高钻地武器 的侵彻破坏能力 的同时 , 研究提出与之相应的工程 防护技术 , 已成为各国关注  的一个 热点 问题 。   美、 、 德 、 英 法、 俄等国在研制使用钻地 弹方面投入 了大量 的人力和财力 , 成功开发 出十余  种不同类型和型号的钻地弹 , 以美 国的发展尤为迅速。例如 : 国研制的 B U一 1 侵彻弹  且 美 L 13 装填 2 5 g 8 k 高爆炸药 , 钻地深度超过 6 m厚混凝土 ; B 2 钻地弹的装药量 3 6g 可 以侵  G U一 8 0k , 彻 3m 深 的土层 和 6 深 的混 凝 土结 构 ; 0 m 目前研 制 的常 规洲 际 弹 道 导 弹和 常规 潜 射 弹道 导 弹  均采用多弹头 、 小装药量( 10 g 、 约 0k )深钻地 ( 钻地混凝土 1m、 8 钻土 9m 以上)其钻地爆炸的  0 , 地 冲击效应几乎与封闭爆炸时相近 , 达到相同当量地面爆炸地冲击效应 的 3 倍左右 , 0 加上运  用多弹爆炸聚集的冲击效应原理 , 可提高装药爆炸效能 5 倍 , ~6 能在地下深处产生大范围的  高应力区, 通常要比单弹爆炸所产生应力峰高 出 3 倍 , ~4 有时可达 8 倍或更高。由美 国空军  研 究 实验 室开发 的 B U 一16 1先 进单一 战 斗部 ( UP 长 24 直 径 3 0 L 1/ 3 A ) .m、 7 mm, P XN高 能  装 P 炸 药 19 g 有穿 透 3 4 强 化混 凝土结 构 。 0k , .m   钻地 弹的使 用 已使 得毁 伤深 埋地 下 的坚 固结构 物 ( 筑 物 ) 为 可 能 , 构 成 同时 又给 防护技 术  带 来 了更大 难 度 。就 当前 的 防护 技术 而 言 , 了采 用 异形 表 面 技术 和 弹道 偏转 技 术 外 , 弹  除 遮 层、 高强混凝土( 单轴抗压强度 8 0 0MP ) 0 ~10 a和钢纤维混凝 土的应用能增强工程抗毁 能力。   然而 , 精确 制导航 的钻 地武 器却 完全 能够 实现定 点 的重 复打 击 , 初 次受 到 钻 地 弹 的冲击 、 在 爆  炸作用后 , 即使防护工程未被破坏 , 其混凝土的性态很可能发生 明显变化 , 防护工程 的下部结  构在爆炸波作用下也可能产生一定程度的损伤甚至局部破坏 , 因而 防护工程结构怎样具有抗  重复 打击 能力是 一个值 得 重视 的 问题 。   为此 , 需要首先解决冲击与爆炸侵彻作用下混凝土毁伤性 态及其动态力学性质等一系列  应用基础问题 , 包括 : 不同爆炸条件下( 不同装药当量 、 装药几何尺寸与埋深)混凝土的破坏形  , 态 以及爆炸 作用 在多 大范 围 内造 成 混凝 土 的损 伤及其 损伤 程度 、 凝 土爆炸损 伤机 理 、 损混  混 受 凝土强度弱化的物理机制及其规律 , 混凝土强度弱化指标同装药参数的关系, 爆炸破碎过程中   形成的地冲击强度及其作用特征 、 能量传递规律等科学问题 , 开展这方面的研究工作既可为常  规武 器触 地及 不 同钻 地深 度爆 炸 时 的成 坑和地 冲 击效应 与武 器 战斗部 的设计 和地 下 防御 工事  的设 计提供 基 础数 据 , 是进行 现 有地下 防御 工程 结构 的安 全评 价 和加 固技 术 研究 与 应用 的  也 前提 。   * 作者简介 : 张继 春 , , 男 教授 。   ?   3    ? 维普资讯 http://www.cqvip.com 前 沿动 态  学术 动态  20 0 8年第 2期  2 国 内外研 究现状及 分析  介质的爆炸冲击破坏效应最早是从研究岩石开始 的。自上世纪 6 年代以来 , 0 国内外对爆  炸作用下岩体 的破坏和冲击效应进行了广泛研究 。这期 间美 国开展 了大量 的现场化爆试验 ,   其 中 比较 著 名 的有 C NS E E化 爆 试 验 、 X D KMP NY 化爆 试 验 、 R MIE C) A P E—D C   O 化  IE HR W 爆试验 、 D L   U T化爆试验等, MI D EG S 正是在 以上试验数据的基础上 , 美国在爆炸地冲击效应  研究上取得 了丰硕 的研究成果 , 发表了大量的、 可资借鉴的文献和技术报告 , 形成了系列 的指  导性文件和手册 。俄罗斯在地冲击试验研究上也做了大量的行之有效的工作 , 梁霍夫 等人在  各种岩石中进行了平面波、 球面波和柱面波的地冲击效应研究 , 并充分考虑到现场地质情况和  介质的物理力学性质 , 给出了较为简明和适用的地 冲击效应研究 , 并充分考虑到现场地质情况  和介质 的物理力学性质 , 给出了较为简明和适用 的地冲击效应计算方法 。为了确定 岩体的动  态本构关系和地冲击的衰减规律 , 并确定岩石 中坑道破坏标准, 我国先后进行了 l 0多次岩石  中的代爆试验 , 取得了可喜的成果 , 但与美 、 俄等国相 比, 无论在试验规模还是在数量上都有一  定差距 。Y u g on 基于现场试验数据于 17 年提出并于之后的 1 余年间多次按照新的试验参  99 0 数和侵彻效应数据修正得出 了冲击爆 炸侵彻土 、 岩石、

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