基于爆炸力学理论下的黄土爆炸作用分析及弹道坑空腔定位研究

莫德强，李晓辉，王林

（中国白城兵器试验中心，吉林白城，137000）

基于爆炸力学理论下的黄土爆炸作用分析及弹道坑空腔定位研究

莫德强，李晓辉，王林

（中国白城兵器试验中心，吉林白城，137000）

在靶场的地下，往往存在着一些弹坑，在靶场运行的过程中，往往需要对这些弹坑的位置进行确定，以使靶场能够更好的运营。本文以草原地区存在的黄土为例，对爆炸振动波的黄土中空腔坑定位进行了研究，通过一定实验方案，得出相应的实验结果，为其他工作者继续进行研究提供了一定帮助。

爆炸振动；黄土；空腔坑

0 引言

在靶场运行的过程中，需要通过相应的方式，定期的对地面进行检查，将空腔坑的位置确定下来，及时的将未爆炸的弹药清除，为射击的人群提供良好的射击环境。因此，对爆炸振动波的黄土中空腔坑定位进行研究具有重要意义。

1 实验方案

1.1 实验场地情况

本试验进行的过程中，草原黄土层符合黄土壤的条件,土壤主要由亚砂、亚粘土等构成。同时，选择研究的环境中，土壤分布的较为均匀，将弹药射入时，能够出现完整的空腔坑。本试验的过程中，利用TNT炸药柱进行测试，会得到了一个直径为1.3m左右的炸坑。

1.2 实验布设与相关设备

本次实验的布设过程中，主要选择了7个点，其中有5个点在同一水平面上，分别安装1～3号三轴传感器，以及1～2号两个爆炸试验点，一点作为3号爆炸点，与1号爆炸点处于同一纵向上，另一点作为四号爆炸点，与2号爆炸点处于同一纵向上，如图1所示。根据实验布设的情况，对三轴传感器的进行安装，具体参数如表1所示。本文研究中使用的三轴传感器是由成都交博科技有限公司生产的，其量程为0.001～35.5cm/s，工作频率为5～500Hz，精确度为±5%，采样率最高为50kSps。

图1 实验布设图

表1 三轴传感器安装参数表

2 三轴传感器横向振动分析

1号爆炸点：由于三个传感器以爆炸点的距离不同，测量的结果存在一定的差异。并记录下每个传感器测量出的最大振动速度，如表2所示。通过该表可以发现，传感器与爆炸点越近，振幅就会越低。通过表2可以发现，爆炸点与传感器的距离越远，测量出的速度就会越低，并根据递减的情况可以发现，其满足这一规律，其中u表示振动速度，kc表示相应的系数，r表示两者之间的距离，m表示TNT的使用数量，α表示衰减指数，在不同土壤以与实验环境中，这一数值会存在一定的差异。通过这一公式，绘制出相应的拟合曲线，可以推算出式中的 kc为 1.9，α为3.3。

表2 传感器测量出的最大振动速度

2号爆炸点：通过1号炸点的研究原理，得到2号爆炸点的最大振动速度。从1号传感器的角度来说，1号爆炸点产出现的空腔坑，对2号爆炸点声波的传播带来了很大的干扰，使振动速度极大地减缓。但从2、3号传感器的角度来说，产生的影响较小，能够将其忽略。由此可以说明，空腔坑会对声波的传播具有一定干扰，干扰程度受到距离的影响。

表3 2号爆炸点的最大振动速度

4号爆炸点：通过上述原理，测量出4号爆炸点的最大振动速度、横向波振幅变化情况，如表4。由于在对爆炸点布设时，1、4号两个爆炸点不在同一水平方向上，所以，不会对横向声波的传递带来干扰。通过最大振动速度可以发现，1好爆炸点出现的空腔坑，未对其产生影响，通过绘制出相应的拟合曲线，可以发现，kc非常接近1.9，α非常接近3.3。导致其中存在较小偏差的主要原因为：该点声波的传播方向与1、2两点的方向存在一定差异。

表4 2号爆炸点的最大振动速度

通过以上研究可以发现，所有横向波振幅变化基本一致的，都存在递减的规律，满足物理学中的相关的定律要求，衰减指数为3.3。

3 总结

通过本文的研究，可以得到以下结论：（1）在对空腔坑进行测量时，坑背面受到其他坑的干扰较大，可以利用这一声波，来确定出坑道的具体位置。（2）通过对空腔坑纵向声波的研究，可以确定出其大致的方向，结合横向波的研究方法，判断出空腔坑的准确位置。但在本文的研究当中，还存在着一些缺陷，如在对横向波研究时，两个爆炸点的距离在一定范围内时，会产生一定的干扰，对测量结果的准确性带来了影响。

[1]王志鹏，李海超，周双涛，等.黄土中爆炸空腔体积规律的数值模拟[J].爆破，2016，(04):73-77+126.

[2]任保祥，陶钢，徐利娜，等.黄土土壤中爆炸成坑作用的力学参数分析[J].兵器装备工程学报，2016，(10):164-168.

Explosion analysis of loess based on explosive mechanics and ballistics study on cavity orientation

Mo Deqiang,Li Xiaohui,Wang Lin
(Center of arms experiment baicheng China,Baicheng Jilin ,137000)

In the underground shooting range, there are often a number of craters, in the operation of the shooting range, often need to determine the locations of these craters, to allow the range to run them better. Based on the case study of the loess in the Prairie region, loess cavity hole location of blast vibration wave are studied through certain experiments, experimental results obtained for other workers continue to provide some help to.

blast vibration; The loess; The cavity pit