Page 168 - 《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

4.4 国外规范中的耦合系数
美国工程兵水道试验站编写的技术手册 TM5- 1.2
855-1 [15] 中给出了通过大量化爆得到的以封闭爆为
1.0
基准的土与混凝土中地冲击参数耦合系数 η 的曲
p
线，见图 13。手册中指出，该曲线适用于所有地冲 0.8
击参数。可以看出，混凝土中半埋爆时 η 为 p 0.82， η p 0.6
当比例埋深约为 0.1 m/kg 时达到完全耦合；土中
1/3
0.4
1/3
半埋爆时 η 为 p 0.43，当比例埋深约为 0.55 m/kg 时
0.2 Concrete
达到完全耦合，与图 11 [12] 中完全耦合深度一致。 Soil
EM1110-345-434 [21] 中给出了花岗岩中半埋
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
爆炸的应变衰减规律：
SDOB/(m·kg −1/3 )
Å ã −2
r [15]
ε = 863 (32) 图 13 TM5-855-1 中的地冲击参数耦合系数
Q 1/3
Fig. 13 η p in TM5-855-1 [15]
式中：r 为爆心距，m；Q 为爆炸当量，kg；ε 为微应变。
该教范指出，当比例埋深大于 0.14 m/kg 1/3 时，地下爆炸在花岗岩中产生的应变不再随埋深变化，即
达到完全耦合 [21] ，此时应变随比例距离的变化为：
Å ã −2
r
ε = 1887 (33)
Q 1/3
根据式 (32)～(33)，假定按平面波计算地冲击粒子速度与应力，则以封闭爆为基准的半埋爆地冲击
应力与粒子速度耦合系数为：
η p,v = η p,σ = 0.457 (34)
4.5 地下核爆耦合系数

[2] η e 的计算公式：
美国国防部核子局 给出了以封闭爆炸为基准的地下核爆炸能量耦合系数
 −0.106
0.0146 h h＜−0.05 m/kt 1/3


1/3
η e = 0.059exp(21.455h) −0.05 m/kt ≤h≤0.05 m/kt 1/3 (35)

 0.36 1/3
min(0.504h ,1) h＞0.05 m/kt
h 的单位为 m/kt ，负值代表地面以上爆炸。
1/3
式中：
式 (35) 由数值模拟得到，其所用算法综合考虑了武器特征、岩体介质性质以及爆炸位置等因素的影
响。根据式 (35) 可绘制能量耦合系数曲线，如
图 1 4 所 示 。 从 图 1 4 可 看 出 ， 当 比 例 埋 深 为
6.7 m/kt 1/3 时，爆炸能量达到完全耦合。半埋爆 1
炸的能量耦合系数为 0.059，换算得到完全耦合
时耦合能量约为半埋爆炸的 17 倍。
美国空军设计手册（AD295408） [22] 中根据 η e 0.1
核爆试验给出半埋核爆与封闭核爆之间的等效
当量系数为 0.06，根据式 (22)，等效当量系数与
能量耦合系数相同，因此试验结果与图 14 中半
0.01
埋爆炸能量耦合系数 0.059 一致。此外，还指出 0 2 4 6 8 10
封闭核爆与封闭化爆之间的地冲击换算当量系 SDOB/(m·kt −1/3 )
数为 0.16，即封闭核爆耦合入岩体中的能量仅为 图 14 美国地下核爆能量耦合系数
同当量化爆的 0.16 倍。 Fig. 14 η e of underground nuclear explosions of USA

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