Page 160 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 张效晗，等： 地下爆炸耦合系数与填塞系数确定方法 第 11 期

定方法，分析不同物理量的完全耦合机理和临界埋深确定方法，给出不同介质中等效当量系数和填塞系
数的计算公式，并对尚待解决的问题和下一步研究方向进行展望。

1 地下爆炸分类

在爆炸发生后，爆心附近进行着十分强烈的物理与化学作用。爆炸产生的高压气体推动药室附近
介质迅速向外扩张，在爆心处形成爆炸成坑（空腔），从成坑（腔）向外，介质发生破坏并依次形成压实区
（破碎区）、径向裂纹区与弹性区，通常将弹性区边界内侧统称为非弹性区或塑性区。介质受到压缩的同
时形成地冲击并向远处传播，地冲击经过破碎区与径向裂纹区不断衰减，到达弹性边界时地冲击幅值小
于介质强度，衰减为弹性波，弹性波又被称为地震波 [16] 。地下防护工程选址应位于爆炸弹性区内。
成坑（腔）效应是地下爆炸最显著的现象。在当量不变的情况下，爆炸埋深的不同会导致成坑（腔）
形态发生明显变化，同时耦合入介质中的地冲击强度也不一样。因此，成坑（腔）效应与地冲击大小存在
密切关系。根据成坑大小与形态不同，可区分近地爆炸、半埋爆炸、浅埋爆炸、深埋爆炸以及封闭爆炸
等不同类型，如图 1 所示。
Crater radius

Crater radius
Lip edge
Burial depth
Ground surface Height of burst

Crater depth True crater
Visible crater
(a) Near-earth explosion (b) Semi-buried explosion (c) Shallow-buried explosion

Ground surface

Ejecta blanket Collapse chimney
Cavity

(d) Optimal depth of burial (e) Deep-buried explosion (f) Contained explosion
图 1 成坑形态随爆炸埋深的变化
Fig. 1 Variation of crater shapes with explosion burial depth

近地爆炸的装药中心位于地表之上，爆炸后大部分能量耗散于空气中，形成空气冲击波。空气冲击
波作用于地表后会在地下形成感生地冲击，并在地表形成爆炸成坑。
半埋爆炸的装药中心正好位于地面。大部分能量仍以冲击波的形式传入空中，一部分则以地冲击
的形式传入下方岩土介质。装药下方介质受到强烈压缩作用，形成爆炸成坑。地表处介质向外扩张至
成坑半径，在成坑半径外侧，由于介质的塑性变形以及破碎介质的流动形成高于地面的唇沿。
浅埋爆炸爆心位于地表以下，但埋深较浅，其最显著特征是能将大量破碎介质抛入空中，因此又被
称为抛掷爆炸。爆心上方介质被抛掷的同时，爆心下方介质受到强烈压缩而形成凹陷坑，该过程的机理
与半埋爆炸成坑相同。爆炸后期部分被抛掷的介质落回坑内，抬高坑底。另外，有部分抛掷物落在成坑
边缘，形成高于地面的唇沿。由回落物堆积后形成的新的成坑表面被称为表观成坑，而在爆炸初期受到
压缩形成的成坑被称为真实成坑，表观成坑尺寸小于真实成坑。
随着浅埋爆炸埋深的增加，有更多介质被抛出坑外，而落回坑内的较少，因此形成的表观坑尺寸随
埋深增加而增大。但随着埋深增加，爆心上方介质的重力也在增大，对抛掷作用产生抑制，因此成坑体

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