Page 172 - 《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

从图 18 可看出，式 (41) 可作为不同介质中化爆应力等效当量系数的上限，该曲线与黏土中的试验
结果符合较好，当比例埋深大于 0.2 m/kg 1/3 时最大相对误差仅 3.5%，对于混凝土和砂质黏土是偏安全的。
地下核爆的等效当量曲线明显不同于化爆，主要在于完全耦合临界深度较小。这可能是由于化爆
与核爆形成地冲击的机理不同，化爆产生大量高温高压气体直接对介质做机械功，而核爆通过等离子体
和气化岩体膨胀做功，因此化爆机械做功效率高于核爆，需更大埋深达到完全耦合。不同因素对化爆、
核爆耦合曲线的影响还需进一步研究。考虑到 η = η ，地下核爆等效当量系数可用图 17 中的 Boltzmann
Q
e
函数表示，即：
1.85
η Q = 1− (42)
e h/1.73 +1
h 的单位为 m/kt 。
1/3
式中：
8 填塞系数的对比

防护工程设计中需要确定地下爆炸的破坏半径，而利用填塞系数可直接计算，因此，不同介质中的
填塞系数具有重要的工程意义。利用第 3 节中不同系数的换算关系，将图 18 中的应力等效当量系数转
化为填塞系数，得到的结果见图 19，其中黄土和黏土中的填塞系数分别由图 10 [10] 和图 11 [12] 拟合得到。

2.8 2.2

2.6 η m =2.65(1−0.62e −3.2h − ) 2.0
2.4 Concrete [11]
Limestone [6]
2.2 1.8
Loess [10]
2.0 Clay [12]
−
η m η m =2(1−0.5e ) η m 1.6
−2h
1.8
1.6 − 1.4
η m =1.4(1−0.28e )
−3h
1.4 Exponential curve [22]
1.2 Numerical curve of USA
1.2 Experimental curve of Russia [4]
1.0 1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0 2 4 6 8 10
SDOB/(m·kg −1/3 ) SDOB/(m·kt −1/3 )
(a) η m of chemical explosion (b) η m of nuclear explosion
图 19 不同介质中填塞系数的对比
Fig. 19 Comparisons of η m in different media

从图 19 可以看出，混凝土中完全耦合时填塞系数约为 1.4，石灰岩中完全耦合时填塞系数约为 1.8，
而土中填塞系数达 2.4～2.6，说明随着埋深的增大，爆炸对土介质的压缩作用增强得更显著，即耦合入土
中的能量占比增长更快。考虑到封闭爆炸时核爆对岩石的压缩作用弱于同当量化爆，而图 19 中地下核
爆的填塞系数大于化爆，说明半埋爆炸时核爆对介质的压缩与化爆之比相较封闭爆炸时更小。
与浅埋或封闭爆炸相比，半埋爆炸产生的压缩、破坏区范围更易测得，因此利用以半埋爆为基准的
填塞系数可计算任意埋深处的爆炸压缩/破坏区范围。
填塞系数变化规律可用指数函数描述，从偏安全角度考虑，不同介质中化爆填塞系数可写为：


2.65(1−0.62e −3.2h ) 黏土、黄土

η m = 2(1−0.5e −2h ) 石灰岩 (43)

 −3h
1.4(1−0.28e ) 混凝土
1/3
h 的单位为 m/kg 。
式中：
地下核爆填塞系数可写为：

114901-15