Page 161 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 梁益帆，等： 大当量多点聚集爆炸成坑效应的真空室模拟试验系统 第 10 期

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图 8 两点爆源空气中同步爆破试验镜头
Fig. 8 Test footage of dual-point blast sources in simultaneous air detonation

3 大当量多点聚集爆炸成坑效应模型试验设计

r n 和气体
在多点爆源系统真空室模型试验方法中，模型的初始参数为原型试验爆源空腔半径大小
生成物总能量 E。爆腔大小满足几何相似律，可表示为：

r n = r n q 1/3 (4)
式中：q 为等效 TNT 当量；比例系数 r n 是与爆源的围岩强度和弹性参数有关的函数， r n = f(ρ,c p ,σ ∗ ) ρ 为
，
σ ∗ 为围岩抗压强度。
围岩密度， c p 为纵波速，
p a ，
大当量地下爆炸地冲击阶段完成时，爆炸空腔内形成的气体压力为 p n ，自由面上的气压为大气压
p a 的势能为 V n ，爆腔气体生成物的能量为 E。
由爆腔高压气体 p n 向外膨胀做功至自由面 A，爆腔体积为
根据地下抛掷爆炸理论 可知，这些参数之间的关系为：
[8]
Å ã (χ−1)/χ
A p a p n V n
= 1− E = (5)
E p n χ−1
0.7 /4.7 η ε 为岩
式中： χ 为气体绝热指数，取 χ = 1.4 ；爆炸空腔气体势能 A = 0.49q(1+5.8η )/r n η ε = η w +η CO 2 ，
ε
，
为岩石中 CO 气体的质量分数。
2
石中混合气体的质量分数， η w 为岩石中水的质量分数， η CO 2
r 可以得到模拟比尺：
在真空室爆炸模型试验中，根据原型试验爆腔半径 r n 和玻璃球半径
N = r n /r (6)
确定模型模拟比尺后，根据相似律，就可以确定模拟试验与原型试验中爆源势能、爆源压力、自由
面压力等参数之间的相似比尺关系：
(A) r (p n ) (p a )
4
= N , r = N, r = N (7)
(A) m (p n ) m (p a ) m
对于多点聚集爆炸，在爆源总当量保持不变的前提下，平均分为几个独立的爆源，基于每个独立爆
源试验参数，确定相似比尺，进而获得真空室模型试验参数。
[9]
本文以“Palanquin”地下核爆炸原型试验 为参照，分别开展了浅埋和深埋两组三点聚集爆炸成坑
作用的模型试验，主要目的是验证真空室多点爆炸模拟系统的可行性和探究多点聚集爆炸与单点爆炸
3 c p =4 000 m/s，
成坑作用的差异。美国“Palanquin”原型爆炸试验中，围岩类型为流纹岩， ρ =2 500 kg/m ，
1/3
σ ∗ =96 MPa。爆源当量为 4.3 kt，埋深为 85 m，比例埋深为 52.3 m/kt ，按照破碎岩体运动特征划分，该原

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