基于爆炸力學理論下的黃土爆炸作用分析及彈道坑空腔定位研究

莫德強，李曉輝，王林

（中國白城兵器試驗中心，吉林白城，137000）

基于爆炸力學理論下的黃土爆炸作用分析及彈道坑空腔定位研究

莫德強，李曉輝，王林

（中國白城兵器試驗中心，吉林白城，137000）

在靶場的地下，往往存在著一些彈坑，在靶場運行的過程中，往往需要對這些彈坑的位置進行確定，以使靶場能夠更好的運營。本文以草原地區存在的黃土為例，對爆炸振動波的黃土中空腔坑定位進行了研究，通過一定實驗方案，得出相應的實驗結果，為其他工作者繼續進行研究提供了一定幫助。

爆炸振動；黃土；空腔坑

0 引言

在靶場運行的過程中，需要通過相應的方式，定期的對地面進行檢查，將空腔坑的位置確定下來，及時的將未爆炸的彈藥清除，為射擊的人群提供良好的射擊環境。因此，對爆炸振動波的黃土中空腔坑定位進行研究具有重要意義。

1 實驗方案

1.1 實驗場地情況

本試驗進行的過程中，草原黃土層符合黃土壤的條件,土壤主要由亞砂、亞粘土等構成。同時，選擇研究的環境中，土壤分布的較為均勻，將彈藥射入時，能夠出現完整的空腔坑。本試驗的過程中，利用TNT炸藥柱進行測試，會得到了一個直徑為1.3m左右的炸坑。

1.2 實驗布設與相關設備

本次實驗的布設過程中，主要選擇了7個點，其中有5個點在同一水平面上，分別安裝1～3號三軸傳感器，以及1～2號兩個爆炸試驗點，一點作為3號爆炸點，與1號爆炸點處于同一縱向上，另一點作為四號爆炸點，與2號爆炸點處于同一縱向上，如圖1所示。根據實驗布設的情況，對三軸傳感器的進行安裝，具體參數如表1所示。本文研究中使用的三軸傳感器是由成都交博科技有限公司生產的，其量程為0.001～35.5cm/s，工作頻率為5～500Hz，精確度為±5%，采樣率最高為50kSps。

圖1 實驗布設圖

表1 三軸傳感器安裝參數表

2 三軸傳感器橫向振動分析

1號爆炸點：由于三個傳感器以爆炸點的距離不同，測量的結果存在一定的差異。并記錄下每個傳感器測量出的最大振動速度，如表2所示。通過該表可以發現，傳感器與爆炸點越近，振幅就會越低。通過表2可以發現，爆炸點與傳感器的距離越遠，測量出的速度就會越低，并根據遞減的情況可以發現，其滿足這一規律，其中u表示振動速度，kc表示相應的系數，r表示兩者之間的距離，m表示TNT的使用數量，α表示衰減指數，在不同土壤以與實驗環境中，這一數值會存在一定的差異。通過這一公式，繪制出相應的擬合曲線，可以推算出式中的 kc為 1.9，α為3.3。

表2 傳感器測量出的最大振動速度

2號爆炸點：通過1號炸點的研究原理，得到2號爆炸點的最大振動速度。從1號傳感器的角度來說，1號爆炸點產出現的空腔坑，對2號爆炸點聲波的傳播帶來了很大的干擾，使振動速度極大地減緩。但從2、3號傳感器的角度來說，產生的影響較小，能夠將其忽略。由此可以說明，空腔坑會對聲波的傳播具有一定干擾，干擾程度受到距離的影響。

表3 2號爆炸點的最大振動速度

4號爆炸點：通過上述原理，測量出4號爆炸點的最大振動速度、橫向波振幅變化情況，如表4。由于在對爆炸點布設時，1、4號兩個爆炸點不在同一水平方向上，所以，不會對橫向聲波的傳遞帶來干擾。通過最大振動速度可以發現，1好爆炸點出現的空腔坑，未對其產生影響，通過繪制出相應的擬合曲線，可以發現，kc非常接近1.9，α非常接近3.3。導致其中存在較小偏差的主要原因為：該點聲波的傳播方向與1、2兩點的方向存在一定差異。

表4 2號爆炸點的最大振動速度

通過以上研究可以發現，所有橫向波振幅變化基本一致的，都存在遞減的規律，滿足物理學中的相關的定律要求，衰減指數為3.3。

3 總結

通過本文的研究，可以得到以下結論：（1）在對空腔坑進行測量時，坑背面受到其他坑的干擾較大，可以利用這一聲波，來確定出坑道的具體位置。（2）通過對空腔坑縱向聲波的研究，可以確定出其大致的方向，結合橫向波的研究方法，判斷出空腔坑的準確位置。但在本文的研究當中，還存在著一些缺陷，如在對橫向波研究時，兩個爆炸點的距離在一定范圍內時，會產生一定的干擾，對測量結果的準確性帶來了影響。

[1]王志鵬，李海超，周雙濤，等.黃土中爆炸空腔體積規律的數值模擬[J].爆破，2016，(04):73-77+126.

[2]任保祥，陶鋼，徐利娜，等.黃土土壤中爆炸成坑作用的力學參數分析[J].兵器裝備工程學報，2016，(10):164-168.

Explosion analysis of loess based on explosive mechanics and ballistics study on cavity orientation

Mo Deqiang,Li Xiaohui,Wang Lin
(Center of arms experiment baicheng China,Baicheng Jilin ,137000)

In the underground shooting range, there are often a number of craters, in the operation of the shooting range, often need to determine the locations of these craters, to allow the range to run them better. Based on the case study of the loess in the Prairie region, loess cavity hole location of blast vibration wave are studied through certain experiments, experimental results obtained for other workers continue to provide some help to.

blast vibration; The loess; The cavity pit