水下聚能控界爆破方法及机理研究

摘要

为控制水下爆破的开挖边界，实现开挖边界平面裂纹快速成型，基于水下多点双向聚能装药开展平面劈裂研究。针对水介质中的爆炸能量传播特性，设计了水下小药量聚能装药，药型罩前端设计空气仓用于射流成型，并通过2D和3D数值仿真及混凝土劈裂验证试验，对水下聚能装药的作用时序和平面劈裂机制进行了详细研究。结果表明:设计工况下水下聚能装药作用时序为爆炸冲击波、头部激波、聚能射流、水楔作用和气泡脉动作用。多重协同作用形成高效作用时序，结合炮孔表面切槽可在主劈裂面形成拉应力集中区，使得劈裂裂纹在主劈裂面优先起裂并扩展，实现对断裂位置的精确控制。现场试验在小装药量(39 g/m)工况下对混凝土目标实现了平面劈裂，劈裂裂纹与设计主劈裂面高度重合，且与仿真结果匹配较好，验证了装药方法的可行性与数值仿真的可靠性。该方法可为水下环境和陆上爆破危害严格控制区域的控界爆破提供参考。

关键词

水下爆破 / 聚能爆破 / 定向预裂 / 平面劈裂