Page 32 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 刘万通，等： 爆破振动作用下人体动态响应与感知心电变化的原位试验 第 11 期

1 真实人体的原位爆破响应试验

1.1 试验场地及仪器
1.1.1 试验场地

本试验在精细爆破全国重点实验室江夏野
外 实 验 基 地 进 行 。 该 场 地 长 约 5 0 0 m ， 宽 约
④
400 m，是华中地区首个集爆破工程研究、振动
效应检测与安全评估于一体的综合性开放平台，
具备开展多尺度爆破试验的能力，可满足《爆破 ①
安全规程》中 A 级爆破工程的模拟需求，试验场 ②
③
地分布如图 1 所示，试验区域位于④号试验地。 ⑤
试验场的地层物理力学特性是影响爆破振
动效应的关键因素。场地勘察报告揭示，该区域
①~④: Blast testing zone; ⑤: Underwater blasting test zone
地层结构较为单一，表层为 50 cm 厚素填土，其
图 1 爆破试验场地
下为粉质黏土层，且未受明显工程扰动。为精确
Fig. 1 Blasting test site
获取地层参数，试验前实施了深度为 4 m 的钻孔
表 1 试验场地物理力学参数
取样，所得物理力学参数详见表 1。
Table 1 Geotechnical parameters
1.1.2 试验仪器
采用 DIC 测量系统研究爆破振动作用下的 地层 厚度/m 泊松比 天然重度/ 初始内聚力/ 初始内摩
−3
(kN·m ) kPa 擦角/(°)
人体动态响应。该方法通过高速摄像机连续采
素填土 0～0.5 18.0 4 18
集物体表面随机散斑在变形前后的图像序列，并
粉质黏土 0.5～3.5 0.3 19.0 34 13.8
利用相关算法对子区进行匹配，重建物体表面计
粉砂 3.5～4.0 0.25 19.1 0 28
算点的面内坐标，进而获取位移与应变场，实现
结构动态响应的全场测量 [18-19] 。试验硬件主要
包括 Phantom v1612 高速摄像机、长焦镜头及辅 Measurement point
P9
助照明设备；数据处理采用 GOM Correlate 软件，
实现从图像标定、预处理到位移与应变计算、结 P8
果可视化的全流程处理 [20] 。DIC 技术通过识别
P7
物体表面特征计算变形，因此需预先在被测物体
表面制作高质量的散斑图案。理想的散斑应具 P6
备良好的随机性、均匀分布性及高对比度，以避
P5
免识别误差。本试验研究对象为人体，试验前充 180 cm
分告知受试者试验内容、潜在风险（主要是心理
紧张），并获得书面知情同意，确保所有试验在绝 P4
对安全振动阈值内进行，参试人员高 180 cm，体
P3
重 80 kg，身体健康，未经常暴露于振动环境。鉴
于无法直接在皮肤表面制斑，且为保障 DIC 数 P2
据可靠性，采用高弹性白色紧身衣并直接绘制散
P1
斑图案，通过预试验验证其在中低频振动下与体
表运动具有良好的跟随性。参试人员及观测散
斑布置如图 2 所示。 Research participant
为确保 DIC 测量结果的可靠性，试验前在 图 2 参试对象及观测点布置
与实际拍摄相同距离和视场条件下，采用 GOM Fig. 2 Layout of test subjects and observation points

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