Page 135 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 贾永胜，等： 水下钻孔爆破孔底复合垫层装药结构的损伤控制模型 第 11 期

件下养护 28 d 后，测定其单轴抗压强度，F1 的强度范围为 50～60 MPa，F2 的强度范围为 60～70 MPa，

F3 的强度范围为 70～80 MPa。对铁砂混凝土试件按照炮孔孔径批量加工成一定尺寸的圆柱形试件
（图 4）。

表 2 铁砂混凝土配比及物理参数
Table 2 Iron sand concrete mix proportion and physical parameters
配比 物理参数
编号 密度/ 纵波波速/ 波阻抗/ 铁砂混凝土到细砂
水泥 水 铁砂 减水剂/%
−1
−3
−1
−3
(g·cm ) (m·s ) (g·cm ·m·s ) 垫层的透射系数
F1 1 0.43 1.4（0.1～0.5 mm） 1 2.1 3 774 7 925.4 0.697 9
F2 1 0.32 2.0（0.5～1.0 mm） 1 2.6 4 082 10 613.2 0.572 0
F3 1 0.26 2.6（1.0～2.5 mm） 1 3.2 4 651 14 883.2 0.444 1
1.4 水下爆破试验装置及压电陶瓷检测系统
现场爆破均从海床基岩面一次爆破至设计底标高，设计标高为−25～−33 m。试验采用水介质爆炸
罐来模拟深水环境，如图 5(a) 所示。爆炸罐可模拟 200 m 水深（罐内压 2 MPa），承载 10 g TNT 当量，完
全满足本次试验要求。试验时，岩样试块从侧面入口放入，置于罐内水平支架上。岩样装药完成后，接
好雷管脚线，拧紧侧面法兰盘后开始注水。水位升至顶部后，拧紧顶部法兰盘，启动外接水压泵继续向
容器内注水，调节至罐内压强升至 0.3 MPa 以模拟水下 30 m 的深水爆破环境。
为评估爆后岩样的损伤程度，采用压电陶瓷检测系统（lead zirconate titanate，PZT），压电传感器被广
泛应用于结构健康与损伤检测 [23] 。爆炸后的岩体损伤会改变结构的力学特性或应力波传播路径，而压电
陶瓷可通过激励-传感闭环，将这些变化转化为可分析的电信号，从而实现损伤的识别、定位与定量 [24-25] 。
本实验的压电陶瓷系统如图 5(b) 所示。

Water inlet valve Initiation system Before blasting After blasting

Pressurization and pressure relief device Actuator Sensor PC

Link

Signal Signal
Sample inlet Observation window PZT patch transmitting receiving
channel
channel
(a) Explosion container tank (b) PZT monitoring system
图 5 水下爆炸装置及压电信号监测系统
Fig. 5 Underwater explosion device and piezoelectric signal monitoring system

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