Page 24 - 《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

通过分析背爆面破坏的情况发现：柴油量为 50% 时，配筋最大挠度和背爆面剥离性损伤范围均明显
大于柴油量为 100% 的工况。这是因为，油库充装 50% 的柴油时，油库内部与顶盖存在空腔，爆炸产生
的冲击波经由混凝土-空气界面进行传播，相比于混凝土-液体界面，混凝土与空气之间的波阻抗差异远
大于混凝土与液体之间的波阻抗，导致只有少量的冲击波透射，更多的冲击波被重新反射至混凝土盖板
当中，形成强拉伸波，从而导致更严重的层裂和剥离 [16] 。
2.2 油气种类对模型破坏模式的影响

图 9 为装油量分别为 50 % 的柴油和 50 % 的汽油的爆炸过程，由图可知，汽油的燃烧更剧烈，火球
范围更大。两种油气在爆炸过程中均未对油库主体结构造成破坏，但汽油爆炸后燃烧影响的地面范围
更广，燃烧持续时间更长，可能会对周围地面设施造成破坏。

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(a) 50% diesel

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(b) 50% gasoline

图 9 柴油、汽油爆炸过程对比
Fig. 9 Comparison of diesel and gasoline explosion processes
2.3 炸药位置对油库结构破坏损伤的影响
如 2.1 节所述，当炸药位于顶盖中心起爆时，虽然随着油气含量不同，破坏程度存在差异，但均为顶
盖迎爆面的贯穿性冲切破坏和背爆面的剥离性损伤，油库主体结构未发生破坏。
当炸药在两库之间的土体表面爆炸时，仅在爆炸中心形成最大直径 55 cm、最大深度 28 cm 的爆坑，
爆坑整体呈现漏斗形状，如图 10 所示。这是由于爆炸产生的冲击波使得土体破碎形成自由面，然后冲
击波在自由面反射形成拉伸波 [17] ，土体发生层裂破坏，最后，由于爆炸能量充足，在膨胀气体的作用下土
体抛撒形成漏斗状爆坑。试验发现，爆炸并未对两侧油库主体及顶盖造成明显破坏损伤。
炸药在油库底部中心起爆时，为实现炸药爆炸和油气爆炸对油库结构破坏损伤的解耦，试验时，在
油库内部装满水介质，并通过高速摄影机记录油库顶盖部分的破坏演化过程（图 11）。结果表明，该工况
下油库破坏情况最严重，最开始，顶盖中心出现与工况 1、3 类似的冲切破坏，内部水从顶盖坡口处涌出，
由于其内部环境封闭，TNT 炸药爆炸产生的冲击波不断反射叠加并作用于顶盖 [18] ，导致顶盖冲切破坏范
围不断扩大，进而使得内部液体不断向竖向涌出形成水柱，随着顶盖的完全破坏，油库内水介质开始向
水平方向抛洒，逐渐演化成水球状，最终完全抛洒殆尽，水柱最大高度约 15 m，抛洒范围的最大半径约
12 m。
图 12 为爆炸后油库主体的破坏情况，由图可知，其破坏损伤模式主要表现为内部介质的完全抛洒，
顶盖的大范围、贯穿性的冲切破坏，库体长边壁面中心范围的冲切破坏以及库体角隅处的开裂破坏，符
合混凝土结构在爆炸荷载下容易在节点、根部以及中部发生破坏的特征。具体地，油库顶盖发生大范围
贯穿性冲切破坏，横向破坏范围贯穿整个顶板，纵向破坏范围约 1.5 m，碎片被完全抛撒飞散，残余部分
均完全开裂，但由于钢筋结构的连接，并未被抛撒；库体长边壁面中心部分被贯穿性冲切破坏，破坏长度
约 80 cm，但由于土体的约束作用，碎块基本维持在原位置并未被抛撒；库体短边壁面未发生明显的破

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