Page 63 - 《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

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
L s /m L s /m
(g) 20.0 ms (h) 23.0 ms

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
L s /m L s /m
(i) 27.0 ms (j) 30.0 ms
图 7 隧道内爆炸冲击波典型时刻的压力云图
Fig. 7 Pressure contour plots of shock wave from an internal tunnel explosion at characteristic instants

爆心汇聚叠加，形成橄榄形的强压区向周围扩散，反射波的传播速度比沿隧道轴线传播的入射波快；如图 7(c)～(d)
所示，壁面反射波追赶入射波形成马赫波，导致拱顶附近流场更复杂，马赫波强度显著提高，持续时间显
著增长，压力云图呈现多峰结构；如图 7(e)～(f) 所示，隧道内壁面多次反射的弱冲击波与主冲击波叠加，
导致隧道截面等效中心处的冲击波强度高于拱顶位置；如图 7(g)～(h) 所示，隧道内弱冲击波与壁面发生
反射，影响平面波的形成；第 3 阶段为一维传播阶段，如图 7(i)～(j) 所示，冲击波能量进一步耗散，冲击波
强度降低，形成稳定的平面波，可用平面波衰减规律描述。
3.2 沿隧道轴线距离对平面波形成距离的影响
1 kg 温压炸药分别在隧道内沿隧道轴线到隧道口距离 L 为 e 1.0、3.0 和 5.0 m 处爆炸，隧道内各测点
冲击波超压峰值 Δp 与传播距离 L 的关系如图 8 所示。沿隧道轴线不同距离处爆炸冲击波超压峰值
m
s
Δp 随传播距离的增大而衰减。在冲击波传播前期，冲击波传播流场复杂，相同传播距离处径向各测点
m
Δp 的偏差普遍较大，但传播一定距离后各测点 Δp 的偏差减小。以相同传播距离处径向各测点峰值超
m
m
压 Δp 的平均偏差小于 10%，作为稳定平面波的形成条件 [21] ，给出 1 kg 温压炸药在 L =1.0, 3.0, 5.0 m 处
m
e
爆炸冲击波平面波的形成位置，发现平面波形成距离均为 14.5 m，平面波形成距离与 L 无关。
e
150 150 150

140 y=0.6 m 140 y=0.6 m 140 y=0.6 m
y=1.2 m
y=1.2 m
y=1.2 m
130 y=1.8 m 130 y=1.8 m 130 y=1.8 m
120
120
120
Δp m /kPa 110 y=2.4 m Δp m /kPa 110 y=2.4 m Δp m /kPa 110 y=2.4 m
100
100
100
90 90 90
80 14.5 m 80 14.5 m 80 14.5 m
70 70 70
6 8 10 12 14 16 18 20 22 6 8 10 12 14 16 18 20 22 6 8 10 12 14 16 18 20 22
L s /m L s /m L s /m
(a) L e =1.0 m (b) L e =3.0 m (c) L e =5.0 m
图 8 距隧道口不同距离处爆炸冲击波平面波形成位置
Fig. 8 Locations of planar wave formation for shock waves at different distances away from the tunnel portal
3.3 沿隧道轴线距离对冲击波特征参量的影响
计算得到 1 kg 温压炸药分别在 L =0, 0.5, 0.8, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 m 处爆炸的冲击波超压峰值 Δp 与
m
e
传播距离的关系，如图 9 所示。由于在平面波形成前，冲击波超压有振荡现象，冲击波传播流场复杂，难
以定量描述规律，如图 7 所示。当 L ＜0.8 m 时，隧道中心测点冲击波超压峰值受沿隧道轴线距离的影响
e
较大；相同传播距离处，冲击波超压峰值的差别随 L 的增大逐渐减小，L ＞0.8 m 后趋于稳定。
e
e
爆炸时，从隧道端口泄出能量的大小与球状冲击波超出隧道端口的体积有关，隧道截面的形状决定
隧道内爆炸冲击波的形状，因而可以将沿隧道轴线的距离转换成隧道等效圆直径的倍数 [22] ，并由此来说

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