Page 18 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 宋 鹏，等： 激波与油气爆炸耦合作用下浅埋混凝土油库的破坏损伤模式 第 6 期

positive pressure duration of the shock wave is significantly prolonged. When the explosion is initiated at the bottom of the

depot, both the cover and the entire depot structure are severely damaged. Reflected wave superposition at the corners leads to
significant shear cracking at the edges of the main structure. Compared with the explosion of 50% diesel, the explosion of 50%
gasoline produces a larger fireball and a longer combustion duration, but does not cause damage to the main structure of
the oil depot.
Keywords: shallow-buried oil depot; reinforced concrete structure; damage mode; shock wave

燃油的存储主要有露天储罐、埋地式储库等形式，其中浅埋式混凝土结构油库相比其他形式的油库
具有结构强度高、耐候性好、便于维护和隐蔽性强的优点 [1-2] ，应用前景广泛，因此有必要研究武器打击
下浅埋式混凝土结构油库的破坏损伤模式。
对爆炸载荷下大型燃油储罐的爆炸特性及破坏机理已有大量研究。路胜卓等 [3] 通过缩比模型试验
和数值模拟的方法，研究了爆炸冲击波荷载下缩比油罐模型的破坏机理，试验表明，迎爆面破坏荷载最大，
发生塑性变形，变形区域周围形成不规则的塑性铰线，其余区域则出现弹性振动过程，顶端位置出现应
力集中现象，是整体结构抗爆的最薄弱部位。张博一等 通过数值模拟的方法研究了爆炸载荷下大型浮
[4]
顶储油罐的动力响应及破坏机理，发现迎爆面顶部罐体出现凹陷和屈曲变形，且变形区域周围出现不规
[5]
则的塑性铰坏。王世茂等 通过模型试验对半地下覆土立式油罐内部油气爆炸冲击荷载进行了研究，发
现随着油气体积分数的增大，爆炸超压荷载先增大后减小，在油气体积分数为 1.71% 时最大。蔡运雄等 [6]
通过模型模拟了立式拱顶油罐油气内爆炸试验，发现油气体积分数为 1.7% 时爆炸危险性最高；油气爆
炸超压特性受点火位置影响较大，位置越靠近油罐底部，爆炸威力越大。
对爆炸载荷下混凝土结构的动力响应及破坏机理的研究也十分广泛。匡志平等 [7] 采用数值模拟方

法研究了三层框架结构在爆炸荷载作用下的动力响应及破坏形式，结果表明，在结构节点、柱子根部和
跨中以及梁的跨中等部位破坏较为严重，且增大结构的截面积，可以有效提高构件的抗爆性能；孙加超等 [8]
通过试验和数值模拟相结合的方法，研究了基于细观建模的素/钢筋混凝土板在不同爆炸荷载下的结构
响应及破坏形式，结果表明：在低药量爆炸荷载下，混凝土板的破坏主要表现为纵横塑性铰线破坏；在高
[9]
药量爆炸荷载下，混凝土板的破坏形式表现为以爆坑为中心产生环向与径向裂纹。汪维等 通过模型试
验和数值模拟结合的方式，分析了钢筋混凝土板在近场爆炸载荷作用下从开裂、底部层裂碎片形成、钢
筋屈服到局部震塌的动态演变过程，结果表明，随着爆炸载荷的不断增强，钢筋混凝土板的破坏形式呈
现出由整体弯曲破坏逐渐转变为板中央局部冲切破坏的演化规律。Pan 等 [10] 在对爆炸载荷下浅埋混凝
土板的破坏形式的研究中也得到了类似的结论。
综上所述，对爆炸载荷下油库的破坏模式及机理研究主要针对各类大型储罐，关于浅埋式混凝土结
构油库的研究鲜有报道，且现有对爆炸载荷下混凝土动力响应的研究主要针对单一构件，并未考虑爆炸
载荷直接作用于油库整体及其内部可燃介质下的破坏形式。因此，本文中采用模型试验方法，构建混凝
土油库试验模型，研究爆炸载荷与内部油气爆炸耦合作用下浅埋式混凝土油库的结构破坏，分析不同的
油气类型、油气含量、爆源位置下浅埋油库的破坏情况和损伤模式，揭示爆炸激波与油气爆炸耦合作用
下浅埋式混凝土油库破坏的损伤机理。研究结果可为浅埋式混凝土结构油库的防护效能及设计提供数
据支持、为此类油库的建造及平面布置提供理论依据。

1 试 验

1.1 试验模型设计
试验选取油库和低阻航空炸弹作为原型，根据 Hopkinson 比例定律 [11] 进行缩比，可根据以下公式计
算模型尺寸及对应 TNT 当量：

061411-2