Page 177 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 杨石刚，等： 柱形装药接触爆炸作用下钢纤维混凝土靶成坑效应预测模型 第 9 期

2.2.3 爆坑尺寸
为了进一步分析装药量 Q 和长径比 l/d 联合作用对 SFRC 损伤程度的影响，将损伤程度以迎爆面爆
坑直径 D 和深度 H 为主要度量指标进行分析。图 8 为不同装药量 Q 和长径比 l/d 联合作用下 SFRC 靶
体爆坑尺寸的发展规律。由图可知，当 l/d 的取值范围为 1～5 时，长径比和装药量对 SFRC 靶体破坏程
度具有显著影响。在 l/d 一定时，爆坑尺寸随 Q 的增大而显著增大。以 l/d=1 为例，随着 Q 从 1 kg 增至

11 kg，D 和 H 分别由 0.40 和 0.061 m 增大至 1.04 和 0.174 m。
1.2 0.25

l/d=1 l/d=2 l/d=3 l/d=4 l/d=5 l/d=1 l/d=2 l/d=3 l/d=4 l/d=5

1.0 0.98 1.04
0.9 0.20
0.8 0.72 0.7 0.76 0.152 0.163 0.174
0.62 0.64 0.62 0.64 0.15 0.136 0.12 0.132
0.6
D/m 0.6 0.52 0.54 0.52 H/m 0.106 0.11 0.106 0.116
0.4 0.48 0.46 0.48 0.5 0.52 0.10 0.086 0.099 0.08 0.83 0.099
0.4
0.4
0.4 0.32 0.42 0.061 0.074 0.077
0.26 0.38 0.051 0.061 0.068 0.068 0.078 0.083
0.055
0.2 0.2 0.22 0.3 0.05 0.032 0.051 0.061
0.18 0.03 0.028
0 0
1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11
Q/kg Q/kg
(a) D (b) H
图 8 不同装药量 Q 和长径比 l/d 下 SFRC 靶爆坑尺寸对比
Fig. 8 Comparison of diameter and depth of SFRC under different Q and l/d
在 Q 一定时，增大 l/d 能够显著降低靶体损伤程度。以 Q=1 kg 为例，随着 l/d 增至 2、3、4 和 5 时，对
应 D 依次为 0.26、0.22、0.2 和 0.18 m，降幅为 35%、45%、50% 和 55%（相较于 l/d=1）；H 依次为 0.051、
0.032、0.03 和 0.028 m，降幅为 16.39%、47.54%、50.82% 和 54.1%（相较于 l/d=1）。同理，当 Q=3, 5, 7, 9,
11 kg 且 l/d 由 1 增至 5 时，D 降幅分别为 51.61%、47.22%、53.33%、48.98% 和 50%；H 降幅分别为
51.88%、55.15%、55.26%、52.15% 和 52.3%。由此可见，不同装药量 Q 下，l/d 由 1 增至 5 可使爆坑尺寸减
小约 50%。

3 SFRC 靶成坑效应计算模型
在未发生贯穿爆炸时，靶体厚度对结构的爆坑直径和深度无明显影响，迎爆面破坏主要源于爆炸压
缩应力波的直接作用。就爆炸成坑而言，主要影响因素包括装药量 Q、长径比 l/d 和 SFRC 抗压强度，而
钢纤维掺量（0～3%）与配筋参数对其影响对较小 [4-5] 。此外，装药垂直于靶体表面爆炸的毁伤机制表明，
起主导破坏作用的装药段为靠近介质表面的有效装药高度 h ，其对应的有效装药量 Q 计算公式 [20] 如下：
e
e
1
Q e = γS h e = nγπd 3
4
l/d = n (3)
3 …
Q
d =
πn
2
3
式中：Q 为有效装药量，kg；γ 为炸药密度，kg/m ；S 为装药面积，m ；h 为有效装药高度，m；d 为柱状装药
e
e
直径，m；l 为实际装药高度，m；Q 为装药量，kg。有效装药高度 h 由起爆方式和装药长径比 n 确定：对于
e
底部起爆，当 n≤1 时，h = l；当 n＞1 时，h = d。对于中心起爆，当 n≤1.8 时，h = l；当 n＞1.8 时，h = 1.8d。
e e e e
由式 (3) 可知，在 Q 一定时，随着 n 增大，d 逐渐减小。因此，装药长径比的差异本质上反映了等效
装药量的变化。在计算柱状装药对 SFRC 作用时，需考虑长径比的影响，将实际装药量 Q 转换为有效装
药量 Q 。
e
095201-8