爆炸离心模型试验研究进展与展望

由于能量比尺和原型应力模拟的优势,采用离心机进行爆炸试验具有无可比拟的优越性。在简要介绍土工离心机的发展历程的基础上,对爆炸离心模型试验较关注的问题——模型箱、爆炸源、离心模型比尺、数据采集、科氏加速度等方面的研究进行了归纳,对已有的研究领域进行总结并对以后的发展提出了自己的看法——模型箱设计需考虑防风措施、能量比尺仍需采取更精确方法验证、需制作稳定性好及质量有保证的微型炸药源等。

爆炸离心模型试验边界效应研究

离心模型试验中由于采用的模型箱尺寸有限,无法满足原位试验的半无限体要求,由此而形成边界效应问题,爆炸离心试验中此问题尤为突出。为比选边界材料,依托清华大学50 g-t土工离心机,进行了数次爆炸离心模型试验,通过加速度场分析,选择较合适的边界材料。最后通过试验确定,在50 g离心加速度2.5 g炸药爆炸离心模型试验中,边界上加入该边界材料后,离爆心20 cm内的试验成果可以接受。

黏性土爆炸成坑和地冲击传播的离心模型试验研究

以往研究结果表明化爆是一种体积效应引起的热力学现象,根据这一现象可以确定爆炸离心模型试验的能量比尺为1/N3(N为离心机加速度)。采用清华大学50 g.t土工离心机进行黏性土爆炸成坑和地冲击传播规律的离心模型试验,给出试验过程中实测加速度波形,对测试结果进行分析,得出黏性土中爆炸成坑和地冲击传播的一些认识:弹坑形成过程基本不受科氏加速度影响,但弹坑抛出物以及分布形态受科氏加速度影响;弹坑体积大小明显与重力加速度有关,小比尺模拟必须增加重力加速度来模拟。结果证明对于研究爆炸相关问题,土工离心机是一个非常有效的试验工具。

爆炸荷载下隧道口动力离心模型试验研究

城市生命线工程如地铁隧道已经成为恐怖袭击的目标,抗爆防爆问题成为热点研究问题之一。文中采用清华大学50g-t土工离心机进行了爆炸离心模型试验,研究了隧道口区域在爆炸荷载作用下土体-结构物系统的动力响应规律。通过测量和分析土体位移得到了弹坑塑性区的界限,分析结构的应变响应,得出塑性区与结构的相对位置是影响结构响应的主要因素之一。

爆炸荷载下浅埋隧道离心模型试验研究

城市基础设施的防爆抗震减灾问题已成为需要高度重视和热点研究问题之一。文中基于清华大学50g-t土工离心机,进行了爆炸荷载下浅埋隧道离心模型试验研究。再现和揭示了近区爆炸荷载作用下隧道结构受荷机理,分析得到了隧道结构的破坏模式,继而确定了防护原则,并初步进行了结构防护试验。