炸坑的形成机理解析

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图5.29拉伸破坏区D点处等效应力、失效应力与损伤因子变化时程曲线图5.30内爆抛掷效应数值计算模型在不同炸药埋深条件下，炸药内爆对跑道毁伤效应如图5.31所示。图5.32炸药埋深对炸坑深度和直径的影响从能量角度出发，炸点位于混凝土面层、碎石层与土基层时炸药爆炸后跑道结构各层材料能量吸收情况如图5.33所示。

将活性聚能侵彻体爆燃反应等效为一定埋深处炸药爆炸，除可对跑道产生破坏，形成裂纹外，还可通过内爆，形成炸坑，对跑道介质产生抛掷。

活性聚能侵彻体作用跑道目标内爆抛掷效应数值计算模型如图5.30所示，混凝土面层厚度为400 mm，碎石层厚度为300 mm，土基层厚度为800 mm。药柱材料为TNT，直径为7 mm，质量为0.6 kg。炸药埋深H选择100～800 mm，以模拟活性聚能侵彻体在跑道内不同深度处内爆效应及炸坑形成过程。

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图5.29　拉伸破坏区D点处等效应力、失效应力与损伤因子变化时程曲线

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图5.30　内爆抛掷效应数值计算模型

在不同炸药埋深条件下，炸药内爆对跑道毁伤效应如图5.31所示。从图中可以看出，埋深较浅时，炸药于接近混凝土上表面处爆炸，能量向上耗散严重，混凝土面层仅形成较小抛掷坑，裂纹数量少，分布集中，如图5.31（a）和（b）所示。炸点深度增加，爆炸能量向自由面逸散较少，形成的裂纹数量增加，抛掷坑呈典型漏斗状，如图5.31（c）和（d）所示。随着炸点深度继续增加至碎石层，炸药远离自由表面，在内爆载荷作用下，混凝土面层产生一定程度的隆起，形成大量裂纹，毁伤面积增加，内爆空腔呈典型葫芦状，如图5.31（e）和（f）所示。随着炸点深度继续增加至碎石层底部和土基层，深层介质中形成空腔效应，但混凝土面层仅产生少量裂纹，产生局部隆起效应，如图5.31（g）和（h）所示。以上分析表明，炸点过浅或过深，对跑道毁伤效应均不理想，只有在适当埋深条件下，才可最大程度发挥反跑道战斗部的内爆毁伤威力。

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图5.31　不同埋深条件下炸药内爆对跑道毁伤效应

炸药埋深对炸坑深度和直径的影响如图5.32所示。从图中可以看出，在炸药量一定的条件下，随着炸药埋深的增加，爆轰波也随之向跑道底部作用，因此炸坑深度不断增加。但由于距自由面层的距离随之增加，炸坑直径先增大后减小。炸药埋深为400 mm时，炸坑直径达到最大，而后开始减小；在炸药埋深为600 mm时，炸坑形状呈类似葫芦；炸药埋深为800 mm时，爆腔显著增大，破坏主要集中于碎石层，混凝土面层仅产生一定程度的局部破坏。

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图5.32　炸药埋深对炸坑深度和直径的影响

从能量角度出发，炸点位于混凝土面层、碎石层与土基层时炸药爆炸后跑道结构各层材料能量吸收情况如图5.33所示。从图5.33（a）可以看出，炸点位于混凝土面层时，爆炸能量基本全被混凝土面层吸收，炸药爆炸瞬间，混凝土面层吸收的能量瞬时达到最大值，随后缓慢降低。炸点位于碎石层时，如图5.33（b）所示，混凝土面层和碎石层吸收大部分能量，特别是混凝土面层吸收能量依然较多，且各层吸收的总能量明显大于炸点位于混凝土面层内的情况，其主要原因在于，炸点离自由面较远，能量耗散较少。然而，当炸点位于土基层时，如图5.33（c）所示，碎石层吸收能量最多，土基层吸收能量增加，混凝土面层吸收能量最少。其主要原因在于，炸点深度进一步增加，爆炸能量主要集中于跑道结构内部，由于碎石层与土基层介质强度相对较弱，爆腔形成于跑道内部，炸点距混凝土面层较远，造成混凝土面层仅形成小面积鼓包，而未产生抛掷效应。

综上分析可知，活性聚能侵彻体进入跑道目标结构内部发生爆燃反应，随着炸点深度增加，炸坑直径先增加后减小，炸坑深度则持续增加。从综合毁伤效应角度看，炸点位于碎石层时，对跑道目标毁伤效应最佳。这就要求活性聚能侵彻体侵彻混凝土面层时不发生反应或活性聚能侵彻体头部发生少量反应，剩余活性聚能侵彻体进入碎石层后，一次性释放全部化学能，从而实现对跑道目标大炸坑、高隆起、裂纹密集的综合高效毁伤。

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图5.33　炸点深度对跑道目标各层能量吸收的影响

炸坑的形成机理解析

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