湿砂场地爆炸成坑效应的现场试验与数值模拟研究

摘要

蓄水土坝坝顶、地基浅层等部位的含水土体受到爆炸作用时会形成爆坑,从而对岩土工程构筑物造成严重灾害。为了研究含水土中爆炸成坑效应的影响因素,开展一系列湿砂中的爆炸现场试验,同时利用光滑粒子流体动力学和有限元耦合方法（SPH-FEM）对爆坑试验进行评价。研究结果表明:根据药包的比例埋深,湿砂中的爆坑形态分为封闭爆炸、塌陷型漏斗坑和抛掷型爆坑。当比例埋深小于1.5 m/kg1/3时,易形成抛掷型爆坑,而发生封闭爆炸的临界比例埋深为2.3 m/kg1/3。对于抛掷型爆坑,可见直径试验值和数值计算的真实直径均与相应的Con Wep预测值表现出很好的一致性。通过SPH粒子的运动实现的爆炸鼓包过程与试验中抛掷物运动规律一致,发现利用数值计算的真实爆坑尺寸预测可见爆坑直径的方法满足工程应用要求。爆坑直径受土体的密度和强度参数的影响偏差都在10%以内,在试验基础上结合量纲分析法,推导了关于药量与埋深的爆坑直径经验公式。