Page 58 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 陈飞翔，等： 温压炸药隧道内爆炸结构约束对冲击波及爆炸火团的影响规律 第 12 期

the attenuation pattern of the shock wave overpressure peak remains unaffected by charge mass. In contrast, the impulse
exhibits a growth trend proportional to the increase in charge mass. Under the influence of the tunnel portal energy dissipation
effect (tunnel effect), explosion-induced fireballs exhibit a consistent propagation tendency toward the proximal tunnel portal.
The confinement imposed by tunnel walls restricts the lateral expansion of the fireball perpendicular to the tunnel axis while
facilitating the formation of a high-temperature tip along the longitudinal axis. Especially, the temperature distribution along
the tunnel axis maintains axial symmetry despite directional propagation biases. A fitting formula was established to
characterize the relationship between the maximum axial propagation distance of explosion fireballs at different temperatures
and the explosive mass, enabling the prediction of axial spread limits for fireballs at specific temperatures in typical
thermobaric explosive detonations within tunnel-confined environments.
Keywords: thermobaric explosive; shock wave; energy release effect; fireball temperature; tunnel confinement

温压炸药成分包含快速反应的理想组分（TNT、RDX、CL-20 等）和缓慢反应的非理想组分（铝粉、黏结
剂等）。理想组分爆轰反应完全后，铝粉继续与爆炸产物及空气中的氧气发生后燃反应放热，增强冲击
波能量的同时可提高爆炸火团温度及持续时间。 相比单质炸药，温压炸药爆炸产生的冲击波衰减较慢，
[1]
正压作用时间更长，超压峰值和冲量更高 。在密闭建筑、地下工事等受限空间内，温压炸药爆炸冲击波
经壁面反射叠加和角隅汇聚后形成的超压峰值显著高于自由空间爆炸相同比例爆距时的超压峰值，同时，
由于铝粉的持续后燃，产生相比单质炸药显著增强的准静态压力。因此，温压炸药在密闭建筑、地下工事等
[2]
受限空间内爆炸的毁伤效应相比单质炸药具有显著优势 。隧道作为国防和民用基础设施中的典型受限
空间 ，研究温压炸药在隧道内爆炸产生的冲击波的传播规律和火团的热效应演化特征具有重要意义。
[3]
[4]
温压炸药的爆炸过程可以分为 3 个阶段 ：爆轰反应阶段、无氧燃烧阶段和有氧燃烧阶段。爆轰反
应阶段主要进行高能炸药分子形式的氧化还原反应；无氧燃烧阶段主要进行爆轰产物与铝粒子的氧化
还原反应；前 2 个阶段主要贡献冲击波能；有氧燃烧反应阶段的持续时间较长，显著影响爆炸冲击波的
冲量以及爆炸火球的持续时间，进而增强热效应和压力强度。与传统高爆炸药相比，温压炸药爆炸冲击
波随传播距离衰减较慢。李世民等 [5] 基于二次反应理论，采用 AUTODYN 对温压炸药自由场爆炸进行
了数值模拟研究，发现相对于传统高能炸药 TNT，温压炸药爆炸冲击波超压衰减较慢，正压作用时间更
长，正向冲量更高，根据数值结果拟合得到了温压炸药自由场爆炸冲击波超压峰值随比例爆距的衰减公
式。茅靳丰等 [6] 对 100 kg 温压炸药在坑道口部爆炸开展了数值模拟，发现温压炸药爆炸冲击波衰减缓
慢，超压峰值最高可达同质量 TNT 的 1.52 倍，并且拟合得到了描述超压峰值沿坑道纵深衰减的经验公式。
温压炸药爆炸释能过程受环境影响显著。Trzciński 等 [7] 研究发现，温压炸药毁伤效能更多体现在
密闭空间或者半密闭空间。对温压炸药爆炸毁伤威力的评估指标主要包括冲击波超压、冲击波冲量、爆
炸火团温度、爆炸火团尺寸和爆炸火团持续时间等参数。温压炸药在密闭和半密闭空间内爆炸时，结构
的约束会增强冲击波反射，抑制爆轰产物扩散，减少热损失，增强铝粉与氧气发生有氧燃烧反应，结构的
约束效应能够使温压炸药的爆炸效应显著增强 。耿振刚等 [9] 利用 AUTODYN 软件建立了温压炸药坑
[8]
道内爆炸的二维轴对称数值模型，研究发现温压炸药爆炸冲击波在坑道内的超压峰值和冲量平均值分
别为空旷地面的 13.55 倍和 15.21 倍。纪玉国等 [10 开展了不同质量温压炸药爆炸试验，研究了温压炸药
隧道内爆炸火团高温区域的演化特征，通过建立药量与隧道等效圆直径的关系表征隧道对火团的约束
作用。Gogulya 等 [11] 研究发现，金属铝粉在内爆炸作用下能够被冲击波撞击到墙壁上形成新的燃烧区
域。Maiz 等 [12] 采用光谱方法表征了传统和创新的温压炸药在密闭和半密闭环境中产生的火团的热效
应，发现温压炸药爆炸火团温度显著高于其他类型炸药，且高温持续时间明显延长。闫潇敏等 [13] 使用热
电偶研究了半封闭隧道内温压炸药爆炸的热效应，温压炸药的后燃效应显著增大了冲击波冲量，并且爆
炸火团温度更高、高温持续时间更长。
综上所述，尽管研究人员已经对隧道内爆炸冲击波的传播规律进行了大量研究，但鲜有考虑沿隧道
轴线距离和装药质量对温压炸药爆炸冲击波超压和冲量传播分布的影响。目前，针对隧道口泄能效应

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