地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法及系统，该方法包括：检测地下核爆远区待分析毁伤效应的目标位置的岩石类型；获取所述岩石类型对应岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n；计算地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k

【技术实现步骤摘要】
地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及爆炸加载
，尤其涉及一种地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法及系统。

技术介绍

[0002]核爆炸根据爆炸当量、爆炸相对于地面、水面的位置，爆炸方式分为空中核爆炸、高空核爆炸、地面核爆炸、地下核爆炸和水下核爆炸等五种，地下核爆炸属于其中一种。地下核爆炸是指地面以下一定深度的核爆炸。按比深不同可分为浅层地下核爆炸和封闭式地下核爆炸。
[0003]浅层地下核爆炸，又称为“接触爆炸”，其主要力学效应为形成弹坑和土石介质中的冲击波，冲击波衰减成压缩波和地表波，引起强烈的地运动；封闭式地下核爆炸，简称为“封闭爆炸”，其主要是在爆点周围形成空腔，并在周围介质中传播冲击波、压缩波和地震波。对封闭爆炸时，会形成非弹性区和弹性区，非弹性区包括爆炸空腔、汽化区、液化区、破碎区以及裂纹区，裂纹区之外为弹性区。
[0004]地下爆炸非弹性破坏区之外变形主要集中于界面及软弱区，耗散过程主要集中于强度较低的岩块的块间间隙，由于块间体积占总的岩体体积的很小部分，其变形对于地震波动过程的“弹性”描述影响不大，利用经典弹性理论能高精度确定地下爆炸辐射出的爆炸地震作用的参数。但是在离爆心足够大的距离上，观察到事实上的局部不可逆现象，这些非线性现象与地质体的块状构造密切相关。试验均已证实，爆炸“激活岩块”诱发的应变扩展的范围会超出传统理论大约一个数量级的估计数值。在远大于比例距离上的巷道周边监测到尺度为数十厘米～米级的块体局部运动和转角，甚至出现地下隧道的大体积坍塌。岩体“块体性”的激活尺度由爆炸当量决定，岩块被“激活”意味着该岩块相对于周围岩块发生了转动或移动，远区局部不可逆现象的产生正是块体受限转动以及裂隙间填充物被破坏的结果。因此，在评价地下爆炸岩体的稳定性及地下结构稳定性时，尤其是地下战略防护建造选址、设计及施工非常有必须考虑距爆炸较远区的这种“长程作用”可能会出现的局部不可逆变形破坏特点。
[0005]可见，如何实现地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析估计，对评价地下爆炸岩体的稳定性及地下结构稳定性时，尤其是地下战略防护建造选址、设计及施工具有重要意义。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法及系统。
[0007]本专利技术的一个方面，提供了一种地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法，所述方法包括：
[0008]检测地下核爆远区待分析毁伤效应的目标位置的岩石类型；
[0009]获取所述岩石类型对应岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n；
[0010]计算地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k
d
；
[0011]根据第一爆炸反应参数A、第二爆炸反应参数n以及特征能量因子k
d
估计地冲击毁伤效应产生的局部不可逆位移的边界范围。
[0012]进一步地，所述方法还包括：
[0013]计算地下核爆远区的地冲击能量因子k
地冲击能量因子
；
[0014]根据所述地冲击能量因子k
地冲击能量因子
和所述待分析毁伤效应的目标位置的岩体中激活岩块的岩块尺度确定对应岩块运动的位移大小。
[0015]进一步地，所述获取所述岩石类型对应岩体中的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n包括：
[0016]查找预设的映射关系表以获取与所述岩石类型对应岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n，所述映射关系表中包括不同岩石类型与岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n之间的对应关系。
[0017]进一步地，所述计算地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k
d
包括：
[0018]根据预设的特征能量因子计算模型计算地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k
d
，公式如下：
[0019][0020]式中，L
*
为激活岩块的岩块尺度，υ0(r)为距离爆心为r距离位置的最大运动速度，υ0(r)＝A(r/Q
1/3
)
‑
n
，t
c
为爆炸扰动波的持续时间，A，B，m，n为通过核爆炸效应场地试验确定的爆炸反应参数，C
p
为纵波速度，Q为地下核爆炸的爆炸当量。
[0021]进一步地，所述根据第一爆炸反应参数A、第二爆炸反应参数n以及特征能量因子k
d
估计地冲击毁伤效应产生的局部不可逆位移的边界范围包括：
[0022]根据预设的边界范围计算模型计算地冲击毁伤效应产生的局部不可逆位移的边界范围，公式如下：
[0023][0024]式中，r
d
为不可逆位移的边界范围，C
p
为纵波速度，Q为地下核爆炸的爆炸当量。
[0025]进一步地，所述计算地下核爆远区的地冲击能量因子k
地冲击能量因子
包括：
[0026]根据预设的地冲击能量因子计算模型计算地下核爆远区的地冲击能量因子k
地冲击能量因子
，公式如下：
[0027][0028]式中，W为因扰动作用岩块上等效动能，M为岩块的质量，C
p
为纵波速度，为辐射源区静能量，L
*
为对应于岩体中激活岩块的岩块尺度，U0为邻近块体面之间的相对位移。
[0029]进一步地，所述根据所述地冲击能量因子k
地冲击能量因子
和所述待分析毁伤效应的目标位置的岩体中激活岩块的岩块尺度确定对应岩块运动的位移大小包括：
[0030]根据预设的位移计算模型计算岩体中激活岩块的岩块尺度确定对应岩块运动的位移大小，公式如下：
[0031][0032]其中，U为岩块运动的位移，L
*
为激活岩块的岩块尺度。
[0033]本专利技术的另一个方面，提供了一种地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析系统，所述系统包括用于实现如上所述的地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法的功能模块。
[0034]本专利技术实施例提供的地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法及系统，通过获取地下核爆远区待分析毁伤效应的目标位置的岩石类型对应岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n，并根据第一爆炸反应参数A、第二爆炸反应参数n以及地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k
d
估计地冲击毁伤效应产生的局部不可逆位移的边界范围，本专利技术能够实现对地下核爆远区地冲击毁伤效应产生的局部不可逆位移的边界范围的分析估计，实现地下核爆远区地冲击毁伤效应的破坏程度分析。
[0035]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下核爆远区地冲击毁伤效应的分析方法，其特征在于，所述方法包括：检测地下核爆远区待分析毁伤效应的目标位置的岩石类型；获取所述岩石类型对应岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n；计算地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k
d
；根据第一爆炸反应参数A、第二爆炸反应参数n以及特征能量因子k
d
估计地冲击毁伤效应产生的局部不可逆位移的边界范围。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：计算地下核爆远区的地冲击能量因子k
地冲击能量因子
；根据所述地冲击能量因子k
地冲击能量因子
和所述待分析毁伤效应的目标位置的岩体中激活岩块的岩块尺度确定对应岩块运动的位移大小。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述岩石类型对应岩体中的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n包括：查找预设的映射关系表以获取与所述岩石类型对应岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n，所述映射关系表中包括不同岩石类型与岩体的第一爆炸反应参数A和第二爆炸反应参数n之间的对应关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k
d
包括：根据预设的特征能量因子计算模型计算地下核爆诱发岩块局部不可逆位移的特征能量因子k
d
，公式如下：式中，L
*
为激活岩块的岩块尺度，υ0(r)为距离爆心为r距离位置的最大运动速度，υ0(r)＝A(r/Q
1/3
)
‑
n
，t
c
为爆炸扰动波的持续时间，A，B，m，n为通过核爆炸效应场地试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红晓，李杰，王振，康楠，邓树新，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：