Page 161 - 《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

积存在一个最大值，对应的埋深被称为最佳埋深。当埋深大于最佳埋深时，爆心上方介质的重力效应更
加明显，被抛出坑外的介质减少，落回坑内的增多，因此表观坑尺寸逐渐减小。最佳埋深爆炸是浅埋爆
炸的特殊情况。
当埋深增大至几乎没有介质抛掷时，达到深埋爆炸。深埋爆炸在介质内部形成一个爆炸空腔，在地
表处由于反射稀疏波的作用将形成一个鼓包，即反向成坑。通常爆炸空腔上方的介质会向空腔内塌陷，
塌陷作用向上传至地表时，将在地表形成塌陷成坑。若爆炸当量较小，则有可能形成永久的反向成坑。
从爆炸空腔延伸至地表的疏松介质被称为烟囱体，爆炸气体可沿其中的缝隙缓慢释放至空气中。
若爆炸后地表没有明显可见的变化，则达到封闭爆炸。封闭爆炸在介质内形成爆炸球腔，爆炸破坏
区与地表未连通，因此，爆炸产物被封闭在地下，一般不会泄露至空气中。爆腔上方介质有可能向腔体
内塌陷，但不会形成连通至地表的烟囱体。

2 耦合系数的定义

2.1 能量耦合系数
爆炸产生的高压气体推动周围介质向外运动，在此过程中爆炸空腔内壁上的压力不断做功，将爆炸
能量转化为介质的机械能。当空腔扩张停止后，除去介质破坏所消耗的能量，机械能一部分作为静弹性
势能存储在介质中，一部分以动能形式不断向外传播，介质耦合能量即为该部分动能。非封闭爆炸产生
的空气冲击波与地面相互作用会产生感生地冲击，本文所指耦合能量不包含感生地冲击耦合能量。
不同埋深爆炸的爆室压力、气体作用时间等均不相同，因此耦合入介质中的能量也不同。定义能量
耦合系数 η 为相同介质、相同爆炸当量情况下，浅埋爆炸耦合能量与封闭爆炸耦合能量之比 ，即：
[2]
e
W sh
η e = (1)
W sc
式中：W 为浅埋爆炸耦合能量，W 为封闭爆炸耦合能量。
c
h
s
s
2.2 地冲击参数耦合系数
地冲击参数耦合系数 η ，定义为相同介质、相同当量、相同爆心距情况下地下爆炸地冲击参数与封
p
闭爆炸地冲击参数之比 [15] ，即：
(σ,v,a,u,I) h
η p = (2)
(σ,v,a,u,I) c
式中：σ、v、a、u 和 I 分别为地冲击的峰值应力、峰值粒子速度、峰值加速度、峰值质点位移以及冲量；下
标 h 和 c 分别代表浅埋爆炸和封闭爆炸的情况。
根据计算所用的地冲击参数不同，可分为应力耦合系数 η 、粒子速度耦合系数 η 、加速度耦合系
p,σ p,v
数 η 、位移耦合系数 η p, u 和冲量耦合系数 η 等。
I
p,a
p,
[4]
地下爆炸地冲击随距离按指数衰减，地冲击粒子速度、应力、加速度的衰减规律 可分别写为：
Å ã −n 1
r
v = A (3)
Q 1/3
Å ã −n 2
r
σ = B (4)
Q 1/3
Å ã −n 3
r
aQ 1/3 = C (5)
Q 1/3
3
式中：Q 为爆炸当量，A、B 和 C 为衰减系数，n 、n 和 2 n 为衰减指数，通常均由试验确定。
1
大量试验表明，随着埋深的增大，衰减系数增大，而衰减指数变化不大 [5-6] ，因此可利用耦合系数对不
同埋深爆炸进行换算。封闭爆炸与半埋爆炸的试验数据较丰富，因此通常利用封闭爆炸或半埋爆炸地
冲击衰减规律计算浅埋爆炸地冲击。以封闭爆炸为例，设封闭爆炸地冲击的衰减系数为 A 、B 和 c C ，当
c
c
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