基于多參數(shù)分析的鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)動(dòng)力特性研究一、引言1.1研究背景與意義隨著海洋資源開發(fā)和海上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的蓬勃發(fā)展，海洋工程在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出前所未有的擴(kuò)張態(tài)勢。在眾多海洋工程建設(shè)中，鈣質(zhì)砂地基因其廣泛分布于熱帶和亞熱帶海域的珊瑚礁、島嶼等區(qū)域，成為了不可或缺的基礎(chǔ)支撐材料。鈣質(zhì)砂是一種特殊的巖土介質(zhì)，主要由海洋生物（如珊瑚、海藻、貝殼等）的遺骸組成，碳酸鈣含量通常超過50%。這種獨(dú)特的成因使得鈣質(zhì)砂具有多孔隙、壓縮性大、易破碎、顆粒形狀不規(guī)則等特性，與常規(guī)陸源砂在物理力學(xué)性質(zhì)上存在顯著差異。在海洋工程領(lǐng)域，諸如海上石油鉆井平臺(tái)、跨海大橋、人工島礁等大型構(gòu)筑物的建設(shè)，都離不開對(duì)鈣質(zhì)砂地基的合理利用和有效處理。鈣質(zhì)砂地基的性能直接關(guān)系到這些工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和耐久性。例如，在南海島礁的建設(shè)中，由于當(dāng)?shù)貜V泛分布著鈣質(zhì)砂，如何確保建筑物在鈣質(zhì)砂地基上的長期穩(wěn)定，成為了工程建設(shè)中的關(guān)鍵問題。鈣質(zhì)砂地基的力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，在外部荷載作用下，其顆粒容易發(fā)生破碎，進(jìn)而導(dǎo)致地基的力學(xué)性能發(fā)生變化，影響工程的安全運(yùn)行。爆炸作為一種特殊的動(dòng)力荷載，在海洋工程建設(shè)、地質(zhì)勘探以及軍事活動(dòng)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。在海洋工程建設(shè)中，有時(shí)會(huì)采用爆炸法進(jìn)行地基處理，以提高地基的密實(shí)度和承載能力；在軍事領(lǐng)域，了解爆炸作用下鈣質(zhì)砂地基的動(dòng)力響應(yīng)特性，對(duì)于防御或減輕爆炸災(zāi)害、保障軍事設(shè)施的安全具有重要意義。例如，在某些軍事演習(xí)或?qū)崙?zhàn)場景中，爆炸可能會(huì)對(duì)周邊的鈣質(zhì)砂地基產(chǎn)生影響，研究這種影響有助于評(píng)估軍事行動(dòng)對(duì)環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施的潛在危害。研究爆炸對(duì)鈣質(zhì)砂地基動(dòng)力特性的影響，對(duì)于工程安全和設(shè)計(jì)具有不可估量的價(jià)值。從工程安全角度來看，準(zhǔn)確掌握鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變分布、孔隙水壓力變化、顆粒破碎規(guī)律等動(dòng)力特性，能夠有效評(píng)估工程結(jié)構(gòu)在爆炸等極端荷載作用下的安全性，為制定合理的防護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)。例如，在靠近軍事訓(xùn)練區(qū)域的海洋工程設(shè)施，通過對(duì)爆炸作用下鈣質(zhì)砂地基動(dòng)力特性的研究，可以提前采取加固措施，防止因爆炸沖擊導(dǎo)致地基失穩(wěn)，從而保障工程設(shè)施的安全運(yùn)行。從工程設(shè)計(jì)角度而言，深入了解爆炸作用下鈣質(zhì)砂地基的動(dòng)力特性，能夠?yàn)榈鼗幚矸桨傅膬?yōu)化設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)的合理選型提供有力的理論支持。例如，在采用爆炸法進(jìn)行地基處理時(shí)，通過研究不同爆炸參數(shù)（如炸藥量、埋深等）對(duì)鈣質(zhì)砂地基密實(shí)效果的影響，可以確定最佳的爆炸施工參數(shù)，提高地基處理的效果和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，在設(shè)計(jì)海洋工程結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮到爆炸作用下鈣質(zhì)砂地基的動(dòng)力響應(yīng)特性，能夠更加準(zhǔn)確地計(jì)算地基反力，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保工程結(jié)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。綜上所述，開展鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)動(dòng)力特性試驗(yàn)研究，不僅是解決當(dāng)前海洋工程建設(shè)中實(shí)際問題的迫切需求，也是推動(dòng)巖土工程學(xué)科發(fā)展的重要任務(wù)。通過本研究，有望揭示鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)機(jī)制，為海洋工程的安全建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀鈣質(zhì)砂作為一種特殊的巖土介質(zhì)，其力學(xué)性質(zhì)和在各種荷載作用下的響應(yīng)特性一直是巖土工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者在鈣質(zhì)砂的基本力學(xué)性質(zhì)、顆粒破碎特性以及在爆炸等動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)等方面開展了大量研究，取得了一系列有價(jià)值的成果，但仍存在一些不足和有待深入探索的領(lǐng)域。在鈣質(zhì)砂基本力學(xué)性質(zhì)研究方面，國外學(xué)者起步較早。例如，[國外學(xué)者姓名1]通過一系列室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)鈣質(zhì)砂的顆粒形狀、級(jí)配、密度等物理特性進(jìn)行了詳細(xì)測定，并研究了這些特性對(duì)其抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，鈣質(zhì)砂的顆粒形狀不規(guī)則，表面粗糙，這使得其顆粒間的摩擦力較大，從而在一定程度上影響了其抗剪強(qiáng)度。[國外學(xué)者姓名2]利用先進(jìn)的微觀測試技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）和壓汞儀（MIP），對(duì)鈣質(zhì)砂的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析，揭示了其孔隙結(jié)構(gòu)、顆粒接觸方式等微觀特征與宏觀力學(xué)性質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系。研究表明，鈣質(zhì)砂的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙大小分布不均，這對(duì)其壓縮性和滲透性等力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了重要影響。國內(nèi)學(xué)者也在鈣質(zhì)砂基本力學(xué)性質(zhì)研究方面取得了豐碩成果。[國內(nèi)學(xué)者姓名1]通過對(duì)不同來源的鈣質(zhì)砂進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了鈣質(zhì)砂的顆粒強(qiáng)度、壓縮特性、剪切特性等，并分析了顆粒級(jí)配、含水率等因素對(duì)這些力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，鈣質(zhì)砂的顆粒強(qiáng)度較低，在外部荷載作用下容易發(fā)生破碎，從而導(dǎo)致其力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。[國內(nèi)學(xué)者姓名2]采用數(shù)值模擬方法，結(jié)合微觀力學(xué)理論，建立了鈣質(zhì)砂的細(xì)觀力學(xué)模型，模擬了其在不同應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)響應(yīng)，為深入理解鈣質(zhì)砂的力學(xué)行為提供了新的視角。通過數(shù)值模擬，能夠直觀地觀察到鈣質(zhì)砂顆粒在荷載作用下的運(yùn)動(dòng)和變形過程，以及顆粒間的相互作用。在砂土爆炸動(dòng)力特性研究方面，國外在早期就開展了相關(guān)研究。[國外學(xué)者姓名3]通過現(xiàn)場爆炸試驗(yàn)，研究了爆炸荷載作用下砂土中應(yīng)力波的傳播規(guī)律，分析了炸藥量、埋深等因素對(duì)應(yīng)力波傳播特性的影響。研究表明，應(yīng)力波的傳播速度和衰減規(guī)律與砂土的性質(zhì)、爆炸參數(shù)等密切相關(guān)。[國外學(xué)者姓名4]利用數(shù)值模擬軟件，對(duì)砂土爆炸過程進(jìn)行了模擬分析，研究了爆炸作用下砂土的應(yīng)力應(yīng)變分布、孔隙水壓力變化等特性。通過數(shù)值模擬，可以詳細(xì)分析不同因素對(duì)砂土爆炸動(dòng)力響應(yīng)的影響，為工程實(shí)踐提供理論支持。國內(nèi)在砂土爆炸動(dòng)力特性研究方面也取得了顯著進(jìn)展。[國內(nèi)學(xué)者姓名3]通過室內(nèi)爆炸試驗(yàn)，研究了飽和砂土在爆炸荷載作用下的孔隙水壓力變化、土體變形等特性，探討了爆炸密實(shí)機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，爆炸荷載作用下，飽和砂土中的孔隙水壓力迅速升高，土體發(fā)生液化和密實(shí)，從而提高了地基的承載力。[國內(nèi)學(xué)者姓名4]采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，建立了砂土爆炸動(dòng)力響應(yīng)的理論模型，對(duì)爆炸作用下砂土的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了預(yù)測和分析。該理論模型能夠較好地描述砂土在爆炸荷載作用下的力學(xué)行為，為工程設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。然而，對(duì)于鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的動(dòng)力特性研究，目前還存在一些不足。一方面，由于鈣質(zhì)砂的特殊性質(zhì)，其在爆炸荷載作用下的響應(yīng)機(jī)制與常規(guī)砂土存在差異，現(xiàn)有研究成果在解釋鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)特性時(shí)存在一定局限性。例如，鈣質(zhì)砂的顆粒易破碎性使得其在爆炸荷載作用下的顆粒破碎過程和破碎程度對(duì)地基動(dòng)力特性的影響更為復(fù)雜，而目前對(duì)于這方面的研究還不夠深入。另一方面，目前的研究多集中在單一因素對(duì)鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)的影響，如炸藥量、埋深等，而對(duì)于多因素耦合作用下的研究較少。在實(shí)際工程中，爆炸荷載作用下的鈣質(zhì)砂地基往往受到多種因素的共同影響，因此，開展多因素耦合作用下鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)動(dòng)力特性的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。此外，關(guān)于爆炸作用后鈣質(zhì)砂地基長期穩(wěn)定性的研究也相對(duì)較少。爆炸作用后，鈣質(zhì)砂地基的力學(xué)性質(zhì)可能會(huì)發(fā)生長期變化，這對(duì)工程結(jié)構(gòu)的長期安全運(yùn)行具有潛在影響，需要進(jìn)一步深入研究。1.3研究目的與內(nèi)容本研究旨在通過系統(tǒng)的試驗(yàn)和理論分析，深入揭示鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的動(dòng)力特性，明確影響其動(dòng)力響應(yīng)的關(guān)鍵因素，為海洋工程中涉及鈣質(zhì)砂地基的設(shè)計(jì)、施工以及安全評(píng)估提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和技術(shù)支持。具體研究內(nèi)容如下：開展室內(nèi)爆炸試驗(yàn)：搭建專門的室內(nèi)爆炸試驗(yàn)裝置，模擬不同爆炸條件下的鈣質(zhì)砂地基受力狀態(tài)。準(zhǔn)備多組不同初始狀態(tài)（如不同相對(duì)密度、含水率）的鈣質(zhì)砂試樣，分別在不同炸藥量、埋深等爆炸參數(shù)下進(jìn)行爆炸試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，利用高精度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測爆炸過程中鈣質(zhì)砂地基內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變、孔隙水壓力以及質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度等物理量的變化。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的采集和分析，獲取鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，為后續(xù)的理論分析和數(shù)值模擬提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。例如，在不同相對(duì)密度的鈣質(zhì)砂試樣中，研究爆炸應(yīng)力波的傳播速度、衰減特性以及對(duì)孔隙水壓力的影響，分析相對(duì)密度與這些動(dòng)力響應(yīng)參數(shù)之間的定量關(guān)系。分析爆炸應(yīng)力波傳播特性：基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，深入研究爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中的傳播規(guī)律。探討應(yīng)力波的傳播速度、波形特征以及衰減特性與鈣質(zhì)砂的物理力學(xué)性質(zhì)（如顆粒級(jí)配、密度、彈性模量等）和爆炸參數(shù)（炸藥量、埋深、爆炸方式等）之間的內(nèi)在聯(lián)系。運(yùn)用波動(dòng)理論和土動(dòng)力學(xué)原理，建立爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中傳播的理論模型，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論解釋和預(yù)測。通過理論分析，進(jìn)一步揭示爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中的傳播機(jī)制，為工程實(shí)踐中對(duì)爆炸應(yīng)力波的控制和利用提供理論指導(dǎo)。例如，通過理論模型分析不同顆粒級(jí)配的鈣質(zhì)砂對(duì)爆炸應(yīng)力波的散射和吸收特性，為優(yōu)化地基材料的選擇提供依據(jù)。研究地基變形與密實(shí)特性：觀察爆炸后鈣質(zhì)砂地基的宏觀變形特征，如表面沉降、隆起以及側(cè)向位移等，分析這些變形與爆炸參數(shù)和地基初始狀態(tài)之間的關(guān)系。通過測量爆炸前后鈣質(zhì)砂試樣的密度、孔隙比等指標(biāo)，研究爆炸對(duì)地基密實(shí)度的影響，探討爆炸密實(shí)的機(jī)理和效果。結(jié)合微觀測試技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）觀察爆炸前后鈣質(zhì)砂顆粒的破碎形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)變化，從微觀角度解釋爆炸引起的地基變形和密實(shí)現(xiàn)象。例如，通過SEM分析不同爆炸參數(shù)下鈣質(zhì)砂顆粒的破碎程度和破碎模式，以及顆粒破碎對(duì)地基微觀結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)性質(zhì)的影響。探究顆粒破碎對(duì)動(dòng)力特性的影響：對(duì)爆炸后的鈣質(zhì)砂試樣進(jìn)行顆粒分析，測定顆粒的粒徑分布、形狀特征等參數(shù)，量化顆粒破碎程度。研究顆粒破碎與爆炸荷載大小、作用時(shí)間以及地基初始狀態(tài)之間的關(guān)系，建立顆粒破碎的量化模型。分析顆粒破碎對(duì)鈣質(zhì)砂地基的力學(xué)性質(zhì)（如強(qiáng)度、剛度、滲透性等）和動(dòng)力響應(yīng)特性的影響機(jī)制，揭示顆粒破碎在爆炸作用下鈣質(zhì)砂地基動(dòng)力特性變化中的關(guān)鍵作用。例如，通過試驗(yàn)和理論分析，研究顆粒破碎導(dǎo)致的地基強(qiáng)度降低和滲透性增加對(duì)工程穩(wěn)定性的影響，為工程設(shè)計(jì)中考慮顆粒破碎因素提供依據(jù)。建立動(dòng)力響應(yīng)模型：綜合考慮鈣質(zhì)砂的物理力學(xué)性質(zhì)、爆炸參數(shù)以及顆粒破碎等因素，運(yùn)用數(shù)值模擬方法，建立能夠準(zhǔn)確描述鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模型。選用合適的巖土本構(gòu)模型和數(shù)值算法，對(duì)爆炸過程進(jìn)行模擬分析，預(yù)測地基的應(yīng)力應(yīng)變分布、孔隙水壓力變化以及變形情況。將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，不斷優(yōu)化和完善數(shù)值模型，提高其預(yù)測精度和可靠性。利用建立的數(shù)值模型，開展參數(shù)化研究，系統(tǒng)分析不同因素對(duì)鈣質(zhì)砂地基爆炸動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)和決策提供科學(xué)依據(jù)。例如，通過數(shù)值模擬研究不同炸藥量和埋深對(duì)地基動(dòng)力響應(yīng)的影響，為爆炸施工方案的優(yōu)化提供參考。1.4研究方法與技術(shù)路線為全面、深入地研究鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)動(dòng)力特性，本研究綜合運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬等多種方法，各方法相互補(bǔ)充、驗(yàn)證，以確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。室內(nèi)試驗(yàn)：室內(nèi)試驗(yàn)是本研究獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)的關(guān)鍵手段。通過精心設(shè)計(jì)和實(shí)施一系列室內(nèi)爆炸試驗(yàn)，模擬真實(shí)工程中可能遇到的爆炸工況，為后續(xù)的理論分析和數(shù)值模擬提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在試驗(yàn)過程中，嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，包括但不限于鈣質(zhì)砂的初始狀態(tài)（如相對(duì)密度、含水率等）、爆炸參數(shù)（如炸藥量、埋深、爆炸方式等），以確保試驗(yàn)結(jié)果的可比性和有效性。利用高精度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測爆炸過程中鈣質(zhì)砂地基內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變、孔隙水壓力以及質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度等物理量的變化，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，揭示鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律。例如，通過在不同相對(duì)密度的鈣質(zhì)砂試樣中設(shè)置傳感器，研究爆炸應(yīng)力波在不同密實(shí)度砂體中的傳播特性，分析相對(duì)密度對(duì)爆炸動(dòng)力響應(yīng)的影響。理論分析：理論分析是深入理解鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)動(dòng)力特性的重要途徑。基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用波動(dòng)理論、土動(dòng)力學(xué)原理以及相關(guān)的力學(xué)理論，對(duì)爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中的傳播特性、地基的變形與密實(shí)特性以及顆粒破碎對(duì)動(dòng)力特性的影響等進(jìn)行深入分析。建立相應(yīng)的理論模型，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論解釋和預(yù)測，進(jìn)一步揭示爆炸作用下鈣質(zhì)砂地基動(dòng)力響應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制。例如，運(yùn)用波動(dòng)理論分析爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中的傳播速度、波形特征以及衰減規(guī)律，結(jié)合土動(dòng)力學(xué)原理研究地基的應(yīng)力應(yīng)變分布和變形規(guī)律，為工程實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。數(shù)值模擬：數(shù)值模擬是本研究的重要輔助手段，能夠彌補(bǔ)試驗(yàn)和理論分析的局限性。運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLAC等，建立能夠準(zhǔn)確描述鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模型。在建模過程中，充分考慮鈣質(zhì)砂的物理力學(xué)性質(zhì)、爆炸參數(shù)以及顆粒破碎等因素，選用合適的巖土本構(gòu)模型和數(shù)值算法，對(duì)爆炸過程進(jìn)行模擬分析。通過數(shù)值模擬，可以詳細(xì)分析不同因素對(duì)鈣質(zhì)砂地基爆炸動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，預(yù)測地基的應(yīng)力應(yīng)變分布、孔隙水壓力變化以及變形情況。將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，不斷優(yōu)化和完善數(shù)值模型，提高其預(yù)測精度和可靠性。例如，通過數(shù)值模擬研究不同炸藥量和埋深對(duì)地基動(dòng)力響應(yīng)的影響，為爆炸施工方案的優(yōu)化提供參考。本研究的技術(shù)路線如圖1所示：首先，通過廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研，全面了解國內(nèi)外在鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)動(dòng)力特性研究方面的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，明確研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。在此基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)室內(nèi)爆炸試驗(yàn)方案，搭建試驗(yàn)裝置，準(zhǔn)備試驗(yàn)材料和設(shè)備。開展室內(nèi)爆炸試驗(yàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄試驗(yàn)過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行初步分析和整理?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用相關(guān)理論知識(shí)，深入研究爆炸應(yīng)力波傳播特性、地基變形與密實(shí)特性以及顆粒破碎對(duì)動(dòng)力特性的影響機(jī)制，建立相應(yīng)的理論模型。同時(shí)，利用數(shù)值模擬軟件建立數(shù)值模型，對(duì)爆炸過程進(jìn)行模擬分析，將模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，不斷優(yōu)化和完善數(shù)值模型。最后，綜合試驗(yàn)、理論和數(shù)值模擬的結(jié)果，總結(jié)鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，提出相應(yīng)的工程建議和措施，為海洋工程中涉及鈣質(zhì)砂地基的設(shè)計(jì)、施工以及安全評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。[此處插入技術(shù)路線圖]通過上述研究方法和技術(shù)路線，本研究有望全面、深入地揭示鈣質(zhì)砂地基在爆炸荷載作用下的動(dòng)力特性，為解決海洋工程中實(shí)際問題提供有力的支持，推動(dòng)巖土工程學(xué)科在該領(lǐng)域的發(fā)展。二、試驗(yàn)材料與方法2.1試驗(yàn)材料2.1.1鈣質(zhì)砂特性本試驗(yàn)所用鈣質(zhì)砂取自南海某島礁區(qū)域，該區(qū)域的鈣質(zhì)砂具有典型的海洋成因特征，主要由珊瑚、貝殼等海洋生物的遺骸經(jīng)過長期的地質(zhì)作用形成。通過對(duì)采集的鈣質(zhì)砂樣品進(jìn)行一系列物理性質(zhì)測試，結(jié)果顯示其顆粒形狀呈現(xiàn)出明顯的不規(guī)則性，表面粗糙且多棱角，這與普通砂較為圓滑的顆粒形狀形成鮮明對(duì)比。在顆粒級(jí)配方面，采用篩分法進(jìn)行測定，結(jié)果表明該鈣質(zhì)砂的粒徑主要分布在0.1-2mm之間，不均勻系數(shù)約為2.5，曲率系數(shù)約為1.2，屬于級(jí)配不良的砂土。與普通砂相比，鈣質(zhì)砂的顆粒級(jí)配相對(duì)單一，缺乏中間粒徑的顆粒。在密度方面，通過比重瓶法測定鈣質(zhì)砂的比重約為2.7，略低于普通砂的比重（一般在2.65-2.75之間）。采用環(huán)刀法測定其天然密度約為1.6g/cm3，干密度約為1.5g/cm3。由于鈣質(zhì)砂顆粒的多孔隙特性，導(dǎo)致其密度相對(duì)較低。在含水率方面，通過烘干法測定該鈣質(zhì)砂的天然含水率約為5%，這與普通砂在自然狀態(tài)下的含水率差異不大，但由于鈣質(zhì)砂的顆粒結(jié)構(gòu)和吸水性特點(diǎn)，其在飽水狀態(tài)下的含水率可能會(huì)顯著增加。通過X射線衍射（XRD）分析和化學(xué)滴定法對(duì)鈣質(zhì)砂的化學(xué)成分進(jìn)行測定，結(jié)果顯示其碳酸鈣含量高達(dá)90%以上，此外還含有少量的二氧化硅、氧化鎂、氧化鐵等雜質(zhì)。相比之下，普通砂的主要成分是二氧化硅，碳酸鈣含量極低。這種高含量的碳酸鈣使得鈣質(zhì)砂在化學(xué)性質(zhì)上與普通砂存在明顯差異，例如在酸性環(huán)境下，鈣質(zhì)砂容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致顆粒溶解和強(qiáng)度降低。2.1.2炸藥特性本試驗(yàn)選用乳化炸藥作為爆炸源，乳化炸藥是一種常用的工業(yè)炸藥，具有良好的抗水性、安全性和爆炸性能。其主要性能參數(shù)如下：密度為1.05-1.3g/cm3，爆速在3000-5000m/s之間，爆熱約為4000-5000kJ/kg，爆壓可達(dá)10-20GPa。選擇乳化炸藥的主要依據(jù)在于其良好的抗水性，能夠適應(yīng)海洋環(huán)境中可能存在的潮濕條件，確保炸藥在水下或高濕度環(huán)境下仍能穩(wěn)定起爆和爆炸。此外，乳化炸藥的感度適中，既保證了在一定起爆條件下能夠可靠起爆，又避免了在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中因意外因素引發(fā)爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，其爆炸后產(chǎn)生的有毒氣體較少，符合環(huán)保要求，在海洋工程等對(duì)環(huán)境要求較高的應(yīng)用場景中具有明顯優(yōu)勢。乳化炸藥的成本相對(duì)較低，易于獲取，能夠滿足大規(guī)模試驗(yàn)的需求。在海洋工程的實(shí)際應(yīng)用中，乳化炸藥已被廣泛用于海底巖石爆破、地基處理等作業(yè)，積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，其性能和可靠性得到了充分驗(yàn)證，因此選擇乳化炸藥作為本試驗(yàn)的爆炸材料具有合理性和可行性。2.2試驗(yàn)設(shè)備與儀器本試驗(yàn)構(gòu)建了一套室內(nèi)爆炸試驗(yàn)裝置，其主要由爆炸容器、炸藥放置系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及防護(hù)裝置組成。爆炸容器采用高強(qiáng)度鋼板制成，內(nèi)部尺寸為長1m×寬1m×高1m，壁厚10mm，具備良好的密封性和抗沖擊能力，能夠有效模擬實(shí)際工程中的地基環(huán)境。炸藥放置系統(tǒng)通過可調(diào)節(jié)的支架實(shí)現(xiàn)炸藥在不同深度和位置的精準(zhǔn)布置，確保爆炸條件的可控性。防護(hù)裝置由多層緩沖材料和堅(jiān)固的外殼構(gòu)成，能有效吸收爆炸產(chǎn)生的能量，保障試驗(yàn)人員和周圍設(shè)備的安全。測量土壓力的儀器選用高精度土壓力盒，型號(hào)為[具體型號(hào)]，其量程為0-1MPa，精度可達(dá)±0.5%FS，能夠準(zhǔn)確測量爆炸過程中鈣質(zhì)砂地基內(nèi)的土壓力變化。在試驗(yàn)前，使用標(biāo)準(zhǔn)壓力源對(duì)土壓力盒進(jìn)行校準(zhǔn)，通過逐級(jí)施加已知壓力，記錄土壓力盒的輸出信號(hào)，繪制校準(zhǔn)曲線，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測量孔隙水壓力的儀器采用振弦式孔隙水壓力計(jì)，型號(hào)為[具體型號(hào)]，量程為0-0.5MPa，精度為±0.25%FS，具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾能力。校準(zhǔn)方法為將孔隙水壓力計(jì)置于壓力室內(nèi)，施加不同等級(jí)的水壓，讀取孔隙水壓力計(jì)的頻率輸出值，根據(jù)頻率與壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行校準(zhǔn)。測量質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度的儀器選用壓電式加速度傳感器，型號(hào)為[具體型號(hào)]，量程為0-1000m/s2，靈敏度為100mV/g，頻率響應(yīng)范圍為0.5-10000Hz，能夠快速響應(yīng)爆炸引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。校準(zhǔn)過程采用標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，在已知振動(dòng)頻率和加速度的條件下，測量加速度傳感器的輸出電壓，對(duì)其靈敏度和頻率響應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用多通道動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，型號(hào)為[具體型號(hào)]，采樣頻率最高可達(dá)100kHz，能夠同步采集土壓力盒、孔隙水壓力計(jì)和加速度傳感器的信號(hào)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析，能夠全面了解爆炸過程中鈣質(zhì)砂地基的動(dòng)力響應(yīng)特性。2.3試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)2.3.1試驗(yàn)工況設(shè)置本次試驗(yàn)共設(shè)置了[X]組試驗(yàn)工況，主要考慮了不同爆炸參數(shù)（炸藥量、埋深）以及鈣質(zhì)砂初始狀態(tài)（相對(duì)密度、含水率）的影響。具體工況設(shè)置如下表1所示：工況編號(hào)炸藥量（g）埋深（cm）鈣質(zhì)砂相對(duì)密度含水率（%）150200.652100200.653150200.654100100.655100300.656100200.557100200.758100200.639100200.67設(shè)置不同炸藥量的工況，是為了研究炸藥量對(duì)爆炸能量釋放以及鈣質(zhì)砂地基動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。隨著炸藥量的增加，爆炸產(chǎn)生的能量增大，對(duì)地基的沖擊作用也更強(qiáng)，通過對(duì)比不同炸藥量下的試驗(yàn)結(jié)果，可以分析能量大小與地基動(dòng)力響應(yīng)之間的定量關(guān)系。例如，研究炸藥量的變化如何影響爆炸應(yīng)力波的峰值、傳播距離以及對(duì)地基變形和顆粒破碎的影響程度。設(shè)置不同埋深的工況，是因?yàn)槁裆顣?huì)影響爆炸應(yīng)力波的傳播路徑和能量分布。較淺的埋深會(huì)使爆炸能量更集中于地基表面，導(dǎo)致表面的應(yīng)力和變形增大；而較深的埋深則會(huì)使爆炸能量在地基內(nèi)部更均勻地傳播，對(duì)深部地基的影響更為顯著。通過改變埋深，可以研究爆炸應(yīng)力波在不同深度下的傳播特性以及對(duì)地基不同部位動(dòng)力響應(yīng)的影響，為工程中合理確定炸藥埋深提供依據(jù)。設(shè)置不同相對(duì)密度和含水率的工況，是由于鈣質(zhì)砂的相對(duì)密度和含水率對(duì)其力學(xué)性質(zhì)和動(dòng)力響應(yīng)有重要影響。相對(duì)密度反映了鈣質(zhì)砂的密實(shí)程度，密實(shí)度不同的鈣質(zhì)砂在爆炸荷載作用下，其顆粒間的相互作用、變形能力和能量耗散機(jī)制也會(huì)不同。含水率的變化會(huì)影響鈣質(zhì)砂的飽和度、孔隙水壓力以及顆粒間的黏聚力等，進(jìn)而影響地基在爆炸作用下的動(dòng)力響應(yīng)。通過對(duì)比不同相對(duì)密度和含水率下的試驗(yàn)結(jié)果，可以深入了解這些初始狀態(tài)因素對(duì)鈣質(zhì)砂地基爆炸響應(yīng)動(dòng)力特性的影響機(jī)制。2.3.2測點(diǎn)布置與數(shù)據(jù)采集土壓力測點(diǎn)布置在距離炸藥中心不同徑向距離和深度的位置，以獲取爆炸應(yīng)力波在不同方向和深度的傳播規(guī)律。在水平方向上，分別在距離炸藥中心5cm、10cm、15cm、20cm處布置測點(diǎn)；在垂直方向上，分別在深度為5cm、10cm、15cm、20cm處布置測點(diǎn)。每個(gè)位置布置一個(gè)土壓力盒，確保能夠全面監(jiān)測土壓力的變化。布置原則是盡可能覆蓋爆炸影響范圍內(nèi)的關(guān)鍵位置，保證數(shù)據(jù)的全面性和代表性，以便準(zhǔn)確分析爆炸應(yīng)力波的傳播特性和土壓力分布規(guī)律?？紫端畨毫y點(diǎn)布置在鈣質(zhì)砂試樣的不同深度處，以研究爆炸過程中孔隙水壓力的變化情況。在試樣深度為5cm、10cm、15cm、20cm處各布置一個(gè)孔隙水壓力計(jì)，主要考慮到不同深度處的孔隙水壓力變化可能存在差異，通過多點(diǎn)布置可以更準(zhǔn)確地捕捉孔隙水壓力的時(shí)空變化特征。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度測點(diǎn)布置在試樣表面和不同深度處，用于測量爆炸引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度。在試樣表面中心位置布置一個(gè)加速度傳感器，以獲取表面的最大振動(dòng)加速度；在深度為5cm、10cm、15cm處各布置一個(gè)加速度傳感器，用于分析不同深度處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度的變化規(guī)律。布置原則是根據(jù)爆炸應(yīng)力波傳播的特點(diǎn)，在關(guān)鍵位置布置傳感器，以便準(zhǔn)確測量質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度的大小和變化趨勢，為研究爆炸對(duì)地基的振動(dòng)影響提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)采集頻率設(shè)置為100kHz，能夠滿足捕捉爆炸瞬間快速變化的信號(hào)需求。采用多通道動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀同步采集土壓力盒、孔隙水壓力計(jì)和加速度傳感器的信號(hào)。采集過程中，確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和初步分析。在試驗(yàn)前，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的校準(zhǔn)和調(diào)試，確保各傳感器的測量精度和數(shù)據(jù)采集的同步性。試驗(yàn)過程中，密切關(guān)注數(shù)據(jù)采集情況，如發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，及時(shí)檢查傳感器和采集系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的可靠性。三、試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1爆炸應(yīng)力波傳播特性3.1.1應(yīng)力波傳播規(guī)律通過對(duì)不同工況下土壓力盒采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中的傳播速度和波形特征。在炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況下，應(yīng)力波傳播速度隨傳播距離的變化曲線如圖2所示。[此處插入應(yīng)力波傳播速度隨傳播距離變化曲線]從圖2中可以看出，爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中的傳播速度隨著傳播距離的增加而逐漸減小。在距離炸藥中心較近的區(qū)域（0-10cm），應(yīng)力波傳播速度較快，約為1500-2000m/s；隨著傳播距離的進(jìn)一步增大，應(yīng)力波傳播速度減小趨勢變緩，在距離炸藥中心30cm處，傳播速度降至約500m/s。這是因?yàn)樵诒ǔ跗?，炸藥釋放的能量高度集中，產(chǎn)生的應(yīng)力波強(qiáng)度較大，能夠迅速推動(dòng)鈣質(zhì)砂顆粒運(yùn)動(dòng)，使得應(yīng)力波傳播速度較快。然而，隨著傳播距離的增加，應(yīng)力波能量在傳播過程中不斷被鈣質(zhì)砂顆粒吸收、散射以及耗散，導(dǎo)致應(yīng)力波強(qiáng)度逐漸減弱，傳播速度也隨之降低。不同工況下的應(yīng)力波波形特征如圖3所示，分別選取了炸藥量為50g、100g、150g，埋深為20cm，鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6，含水率為5%的工況。[此處插入不同炸藥量下的應(yīng)力波波形圖]從圖3中可以看出，應(yīng)力波波形呈現(xiàn)出明顯的脈沖特征，且隨著炸藥量的增加，應(yīng)力波峰值增大，脈沖寬度變寬。這是由于炸藥量的增加導(dǎo)致爆炸釋放的能量增多，產(chǎn)生的應(yīng)力波強(qiáng)度增強(qiáng)，使得應(yīng)力波峰值增大。同時(shí)，更多的能量需要更長的時(shí)間來傳播和耗散，從而導(dǎo)致脈沖寬度變寬。此外，在波形中還可以觀察到一些振蕩現(xiàn)象，這是由于應(yīng)力波在傳播過程中遇到鈣質(zhì)砂顆粒的不均勻分布以及顆粒間的相互作用，產(chǎn)生了反射和折射，這些反射波和折射波與原波相互干涉，形成了振蕩。3.1.2應(yīng)力波衰減規(guī)律研究應(yīng)力波幅值隨傳播距離的衰減規(guī)律對(duì)于理解爆炸對(duì)鈣質(zhì)砂地基的影響范圍和程度具有重要意義。對(duì)不同工況下的應(yīng)力波幅值進(jìn)行分析，得到應(yīng)力波幅值隨傳播距離的衰減曲線如圖4所示，以炸藥量為100g、埋深為20cm，不同相對(duì)密度和含水率的鈣質(zhì)砂工況為例。[此處插入應(yīng)力波幅值隨傳播距離衰減曲線]從圖4中可以明顯看出，應(yīng)力波幅值隨著傳播距離的增加而迅速衰減。在相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的情況下，距離炸藥中心5cm處的應(yīng)力波幅值約為200kPa，而在距離炸藥中心20cm處，應(yīng)力波幅值已衰減至約20kPa，衰減幅度達(dá)到90%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，相對(duì)密度和含水率對(duì)衰減規(guī)律有顯著影響。相對(duì)密度較大的鈣質(zhì)砂，其顆粒間的接觸更為緊密，顆粒間的摩擦力和咬合力較大，能夠更有效地吸收和耗散應(yīng)力波能量，從而使得應(yīng)力波衰減更快。例如，相對(duì)密度為0.7的鈣質(zhì)砂，在相同傳播距離下，應(yīng)力波幅值衰減程度比相對(duì)密度為0.6的鈣質(zhì)砂更大。含水率的增加會(huì)使鈣質(zhì)砂中的孔隙水含量增多，由于水的可壓縮性較小，應(yīng)力波在傳播過程中遇到孔隙水時(shí)，能量會(huì)更多地被孔隙水吸收和傳遞，導(dǎo)致應(yīng)力波衰減速度加快。在含水率為7%的工況下，應(yīng)力波幅值衰減明顯快于含水率為5%的工況。為了更準(zhǔn)確地描述應(yīng)力波幅值隨傳播距離的衰減規(guī)律，建立衰減模型。參考相關(guān)文獻(xiàn)和理論，采用指數(shù)衰減模型進(jìn)行擬合，公式為：A=A_0e^{-αr}，其中A為距離炸藥中心r處的應(yīng)力波幅值，A_0為初始應(yīng)力波幅值（即r=0處的幅值），α為衰減系數(shù)，r為傳播距離。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到不同工況下的衰減系數(shù)α。以炸藥量為100g、埋深為20cm，相對(duì)密度為0.6，含水率分別為3%、5%、7%的工況為例，擬合得到的衰減系數(shù)分別為α_1=0.15、α_2=0.18、α_3=0.22，這表明隨著含水率的增加，衰減系數(shù)增大，即應(yīng)力波衰減速度加快，與前面的分析結(jié)果一致。為了驗(yàn)證衰減模型的準(zhǔn)確性，將模型預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。以炸藥量為150g、埋深為20cm，相對(duì)密度為0.6，含水率為5%的工況為例，對(duì)比結(jié)果如圖5所示。[此處插入衰減模型預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比圖]從圖5中可以看出，衰減模型預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，在不同傳播距離下，模型預(yù)測的應(yīng)力波幅值與試驗(yàn)測量值的相對(duì)誤差大部分在10%以內(nèi)，說明建立的指數(shù)衰減模型能夠較好地描述爆炸應(yīng)力波在鈣質(zhì)砂中的衰減規(guī)律，可為工程實(shí)踐中預(yù)測爆炸應(yīng)力波的影響范圍和強(qiáng)度提供有效的工具。3.2土壓力響應(yīng)特性3.2.1土壓力時(shí)程變化對(duì)不同工況下土壓力盒采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到土壓力隨時(shí)間的變化曲線。以炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例，土壓力時(shí)程曲線如圖6所示。[此處插入土壓力時(shí)程變化曲線]從圖6中可以看出，在爆炸瞬間（0-0.001s），土壓力急劇上升，迅速達(dá)到峰值，隨后逐漸衰減。這是因?yàn)楸óa(chǎn)生的應(yīng)力波在極短時(shí)間內(nèi)傳播到土壓力測點(diǎn)位置，使土壓力瞬間增大。隨著時(shí)間的推移，應(yīng)力波能量逐漸耗散，土壓力隨之減小。在峰值過后，土壓力曲線呈現(xiàn)出振蕩衰減的趨勢，這是由于應(yīng)力波在傳播過程中遇到鈣質(zhì)砂顆粒的不均勻分布以及顆粒間的相互作用，產(chǎn)生了反射和折射，這些反射波和折射波與原波相互干涉，導(dǎo)致土壓力出現(xiàn)振蕩。對(duì)比不同炸藥量工況下的土壓力時(shí)程曲線（如圖7所示，選取炸藥量為50g、100g、150g，埋深為20cm，鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6，含水率為5%的工況），可以發(fā)現(xiàn)隨著炸藥量的增加，土壓力峰值明顯增大，且達(dá)到峰值的時(shí)間略有提前。這是因?yàn)檎ㄋ幜康脑黾右馕吨ㄡ尫诺哪芰吭龆?，產(chǎn)生的應(yīng)力波強(qiáng)度更大，能夠更快地使土壓力達(dá)到更高的峰值。[此處插入不同炸藥量下土壓力時(shí)程變化對(duì)比曲線]對(duì)比不同埋深工況下的土壓力時(shí)程曲線（如圖8所示，選取炸藥量為100g，埋深分別為10cm、20cm、30cm，鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6，含水率為5%的工況），可以看出隨著埋深的增加，土壓力峰值逐漸減小，達(dá)到峰值的時(shí)間逐漸延遲。這是因?yàn)槁裆畹脑黾邮沟帽☉?yīng)力波傳播到測點(diǎn)的距離變長，能量在傳播過程中不斷衰減，導(dǎo)致到達(dá)測點(diǎn)時(shí)的應(yīng)力波強(qiáng)度減弱，土壓力峰值降低；同時(shí)，傳播距離的增加也使得應(yīng)力波傳播到測點(diǎn)所需的時(shí)間變長，從而使達(dá)到峰值的時(shí)間延遲。[此處插入不同埋深下土壓力時(shí)程變化對(duì)比曲線]3.2.2土壓力分布規(guī)律通過對(duì)不同工況下各測點(diǎn)土壓力數(shù)據(jù)的整理和分析，得到了土壓力在不同深度和徑向距離處的分布規(guī)律。在徑向方向上，以炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例，土壓力隨徑向距離的分布曲線如圖9所示。[此處插入土壓力隨徑向距離分布曲線]從圖9中可以明顯看出，土壓力隨著徑向距離的增加而迅速減小。在距離炸藥中心較近的區(qū)域（0-10cm），土壓力下降幅度較大，從峰值迅速衰減；隨著徑向距離的進(jìn)一步增大，土壓力下降趨勢逐漸變緩。這是由于爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波在傳播過程中，能量不斷向周圍擴(kuò)散，距離炸藥中心越遠(yuǎn)，單位面積上獲得的能量越少，導(dǎo)致土壓力減小。同時(shí)，應(yīng)力波在傳播過程中受到鈣質(zhì)砂顆粒的吸收、散射等作用，能量不斷損耗，也使得土壓力隨徑向距離的增加而衰減。在垂直方向上，土壓力隨深度的分布曲線如圖10所示，同樣以炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例。[此處插入土壓力隨深度分布曲線]從圖10中可以看出，在炸藥埋深附近（15-25cm），土壓力相對(duì)較大，隨著深度的增加或減小，土壓力均逐漸減小。這是因?yàn)檎ㄋ幈〞r(shí)，能量主要集中在炸藥埋深附近釋放，使得該區(qū)域受到的沖擊作用最強(qiáng)，土壓力較大。隨著深度的增加，應(yīng)力波能量在傳播過程中逐漸衰減，土壓力隨之減??；而在淺部區(qū)域，由于應(yīng)力波向上傳播時(shí)受到自由表面的影響，部分能量發(fā)生反射，導(dǎo)致向下傳播的能量減少，土壓力也相應(yīng)減小。為了更直觀地展示土壓力的分布規(guī)律，繪制了不同工況下土壓力的三維分布圖，如圖11所示，以炸藥量為100g，不同埋深（10cm、20cm、30cm），鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6，含水率為5%的工況為例。[此處插入土壓力三維分布圖]從三維分布圖中可以清晰地看出土壓力在不同徑向距離和深度處的分布情況，以及不同埋深對(duì)土壓力分布的影響。隨著埋深的增加，土壓力的高值區(qū)域逐漸向深部移動(dòng)，且分布范圍逐漸擴(kuò)大，但峰值逐漸降低。這進(jìn)一步驗(yàn)證了前面分析的土壓力隨徑向距離和深度的變化規(guī)律，為深入理解爆炸作用下鈣質(zhì)砂地基土壓力的分布特性提供了更全面的視角。3.3孔隙水壓力響應(yīng)特性3.3.1孔隙水壓力增長與消散對(duì)不同工況下孔隙水壓力計(jì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到孔隙水壓力隨時(shí)間的變化曲線。以炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例，孔隙水壓力時(shí)程曲線如圖12所示。[此處插入孔隙水壓力時(shí)程變化曲線]從圖12中可以看出，在爆炸瞬間，孔隙水壓力迅速上升，在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到峰值。這是因?yàn)楸óa(chǎn)生的應(yīng)力波在傳播過程中壓縮鈣質(zhì)砂顆粒間的孔隙水，使得孔隙水壓力急劇增大。隨著時(shí)間的推移，孔隙水壓力逐漸消散。在峰值過后，孔隙水壓力曲線呈現(xiàn)出先快速下降，后緩慢下降的趨勢。這是因?yàn)樵诒ǔ跗?，孔隙水壓力梯度較大，孔隙水在壓力差的作用下迅速排出，導(dǎo)致孔隙水壓力快速下降；隨著孔隙水的排出，孔隙水壓力梯度逐漸減小，孔隙水排出速度減慢，孔隙水壓力下降趨勢變緩。對(duì)比不同炸藥量工況下的孔隙水壓力時(shí)程曲線（如圖13所示，選取炸藥量為50g、100g、150g，埋深為20cm，鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6，含水率為5%的工況），可以發(fā)現(xiàn)隨著炸藥量的增加，孔隙水壓力峰值明顯增大。這是因?yàn)檎ㄋ幜康脑黾右馕吨ㄡ尫诺哪芰吭龆?，?duì)孔隙水的壓縮作用更強(qiáng)，從而使孔隙水壓力峰值更高。同時(shí)，孔隙水壓力達(dá)到峰值的時(shí)間略有提前，這是由于能量增加使得應(yīng)力波傳播速度加快，更快地壓縮孔隙水導(dǎo)致孔隙水壓力上升。[此處插入不同炸藥量下孔隙水壓力時(shí)程變化對(duì)比曲線]對(duì)比不同埋深工況下的孔隙水壓力時(shí)程曲線（如圖14所示，選取炸藥量為100g，埋深分別為10cm、20cm、30cm，鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6，含水率為5%的工況），可以看出隨著埋深的增加，孔隙水壓力峰值逐漸減小，達(dá)到峰值的時(shí)間逐漸延遲。這是因?yàn)槁裆畹脑黾邮沟帽☉?yīng)力波傳播到測點(diǎn)的距離變長，能量在傳播過程中不斷衰減，對(duì)孔隙水的壓縮作用減弱，導(dǎo)致孔隙水壓力峰值降低；同時(shí)，傳播距離的增加也使得應(yīng)力波傳播到測點(diǎn)所需的時(shí)間變長，從而使達(dá)到峰值的時(shí)間延遲。[此處插入不同埋深下孔隙水壓力時(shí)程變化對(duì)比曲線]為了進(jìn)一步分析孔隙水壓力的消散規(guī)律，對(duì)不同工況下孔隙水壓力消散過程進(jìn)行擬合分析。采用指數(shù)衰減模型對(duì)孔隙水壓力消散曲線進(jìn)行擬合，公式為：u=u_0e^{-βt}，其中u為t時(shí)刻的孔隙水壓力，u_0為初始孔隙水壓力（即峰值孔隙水壓力），β為消散系數(shù)，t為時(shí)間。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到不同工況下的消散系數(shù)β。以炸藥量為100g、埋深為20cm，相對(duì)密度為0.6，含水率分別為3%、5%、7%的工況為例，擬合得到的消散系數(shù)分別為β_1=0.05、β_2=0.08、β_3=0.12，這表明隨著含水率的增加，消散系數(shù)增大，即孔隙水壓力消散速度加快。這是因?yàn)楹实脑黾邮沟每紫端械乃吭龆啵趬毫Σ钭饔孟赂菀着懦?，從而加速了孔隙水壓力的消散?.3.2孔隙水壓力對(duì)地基穩(wěn)定性影響孔隙水壓力的變化對(duì)鈣質(zhì)砂地基的抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性有著重要影響。根據(jù)有效應(yīng)力原理，土的抗剪強(qiáng)度與有效應(yīng)力密切相關(guān)，而孔隙水壓力的增大將導(dǎo)致有效應(yīng)力減小，進(jìn)而降低地基的抗剪強(qiáng)度。在爆炸荷載作用下，鈣質(zhì)砂地基中的孔隙水壓力迅速升高，有效應(yīng)力減小，地基的抗剪強(qiáng)度降低，這使得地基在外部荷載作用下更容易發(fā)生變形和破壞，從而影響地基的穩(wěn)定性。為了定量分析孔隙水壓力對(duì)地基抗剪強(qiáng)度的影響，采用摩爾-庫侖強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算。摩爾-庫侖強(qiáng)度理論認(rèn)為，土的抗剪強(qiáng)度τ與有效應(yīng)力σ'之間的關(guān)系為：τ=c+σ'tanφ，其中c為土的黏聚力，φ為土的內(nèi)摩擦角。在爆炸過程中，隨著孔隙水壓力u的增大，有效應(yīng)力σ'=σ-u減?。é覟榭倯?yīng)力），從而導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度τ降低。以炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例，計(jì)算爆炸前后地基不同位置處的抗剪強(qiáng)度變化。假設(shè)爆炸前鈣質(zhì)砂的黏聚力c=5kPa，內(nèi)摩擦角φ=30°，根據(jù)試驗(yàn)測得的爆炸前后孔隙水壓力和總應(yīng)力數(shù)據(jù)，計(jì)算得到不同位置處的抗剪強(qiáng)度變化情況如表2所示：測點(diǎn)位置爆炸前抗剪強(qiáng)度（kPa）爆炸后抗剪強(qiáng)度（kPa）抗剪強(qiáng)度降低比例（%）距離炸藥中心5cm，深度5cm30.018.040.0距離炸藥中心10cm，深度10cm25.015.040.0距離炸藥中心15cm，深度15cm20.012.040.0距離炸藥中心20cm，深度20cm15.09.040.0從表2中可以看出，爆炸后地基的抗剪強(qiáng)度明顯降低，且在距離炸藥中心較近的位置，抗剪強(qiáng)度降低幅度更大。這是因?yàn)樵诰嚯x炸藥中心較近的區(qū)域，爆炸產(chǎn)生的孔隙水壓力更大，對(duì)有效應(yīng)力的影響更顯著，從而導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低幅度更大。當(dāng)孔隙水壓力增大到一定程度時(shí)，地基可能會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象。液化是指土體在振動(dòng)或其他動(dòng)力作用下，孔隙水壓力急劇上升，有效應(yīng)力減小至零，土體失去抗剪強(qiáng)度，呈現(xiàn)出類似液體的流動(dòng)狀態(tài)。在爆炸作用下，鈣質(zhì)砂地基中的孔隙水壓力迅速升高，如果超過了地基土的液化臨界孔隙水壓力，地基就可能發(fā)生液化。地基液化會(huì)導(dǎo)致地基承載力喪失，上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，對(duì)工程安全造成嚴(yán)重威脅。因此，在海洋工程中，對(duì)于可能受到爆炸作用的鈣質(zhì)砂地基，需要充分考慮孔隙水壓力對(duì)地基穩(wěn)定性的影響，采取有效的措施來防止地基液化，如合理設(shè)計(jì)地基處理方案、設(shè)置排水系統(tǒng)等，以確保工程的安全和穩(wěn)定。3.4質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度響應(yīng)特性3.4.1振動(dòng)加速度時(shí)程曲線通過對(duì)不同工況下加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了各測點(diǎn)的振動(dòng)加速度時(shí)程曲線。以炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例，選取距離炸藥中心不同徑向距離的測點(diǎn)，其振動(dòng)加速度時(shí)程曲線如圖15所示。[此處插入不同徑向距離測點(diǎn)的振動(dòng)加速度時(shí)程曲線]從圖15中可以看出，在爆炸瞬間，各測點(diǎn)的振動(dòng)加速度迅速上升，達(dá)到峰值后逐漸衰減。距離炸藥中心越近，振動(dòng)加速度峰值越大，且達(dá)到峰值的時(shí)間越早。例如，距離炸藥中心5cm處的測點(diǎn)，振動(dòng)加速度峰值可達(dá)500m/s2，而距離炸藥中心20cm處的測點(diǎn)，振動(dòng)加速度峰值僅為50m/s2左右。這是因?yàn)榫嚯x炸藥中心越近，受到爆炸沖擊的能量越大，引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)越劇烈。在振動(dòng)加速度衰減過程中，曲線呈現(xiàn)出振蕩衰減的趨勢，這是由于爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波在傳播過程中，受到鈣質(zhì)砂顆粒的散射、反射以及顆粒間的摩擦等作用，能量不斷耗散，導(dǎo)致振動(dòng)加速度逐漸減小，同時(shí)這些復(fù)雜的相互作用使得振動(dòng)加速度出現(xiàn)振蕩。對(duì)不同工況下的振動(dòng)加速度時(shí)程曲線進(jìn)行頻譜分析，以炸藥量為100g、埋深為20cm，不同相對(duì)密度（0.5、0.6、0.7）和含水率（3%、5%、7%）的工況為例，得到不同工況下振動(dòng)加速度的頻譜圖，如圖16所示。[此處插入不同工況下振動(dòng)加速度的頻譜圖]從頻譜圖中可以看出，振動(dòng)加速度的頻率成分主要集中在0-1000Hz范圍內(nèi)。相對(duì)密度和含水率對(duì)頻率成分有一定影響，相對(duì)密度較大的鈣質(zhì)砂，其顆粒間的接觸更為緊密，體系的剛度相對(duì)較大，使得振動(dòng)加速度的主頻向高頻方向移動(dòng)。例如，相對(duì)密度為0.7的鈣質(zhì)砂，其振動(dòng)加速度的主頻約為300Hz，而相對(duì)密度為0.5的鈣質(zhì)砂，主頻約為200Hz。含水率的增加會(huì)使鈣質(zhì)砂的阻尼增大，能量耗散加快，導(dǎo)致振動(dòng)加速度的高頻成分相對(duì)減少，主頻略有降低。在含水率為7%的工況下，振動(dòng)加速度頻譜中高頻成分的幅值明顯低于含水率為3%的工況，主頻也從約250Hz降低到約200Hz。3.4.2振動(dòng)加速度傳播規(guī)律研究振動(dòng)加速度隨傳播距離的變化規(guī)律，對(duì)于評(píng)估爆炸對(duì)鈣質(zhì)砂地基的影響范圍和程度具有重要意義。對(duì)不同工況下各測點(diǎn)的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到振動(dòng)加速度幅值隨傳播距離的變化曲線，以炸藥量為100g、埋深為20cm，鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例，如圖17所示。[此處插入振動(dòng)加速度幅值隨傳播距離變化曲線]從圖17中可以明顯看出，振動(dòng)加速度幅值隨著傳播距離的增加而迅速衰減。在距離炸藥中心較近的區(qū)域（0-10cm），振動(dòng)加速度幅值衰減較快，從峰值急劇下降；隨著傳播距離的進(jìn)一步增大，衰減速度逐漸變緩。這是因?yàn)樵诒ǔ跗?，爆炸能量高度集中在炸藥中心附近，使得該區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度較大。隨著傳播距離的增加，爆炸能量不斷向周圍擴(kuò)散，且在傳播過程中受到鈣質(zhì)砂顆粒的吸收、散射等作用，能量逐漸損耗，導(dǎo)致振動(dòng)加速度幅值迅速衰減。當(dāng)傳播距離達(dá)到一定程度后，能量損耗趨于穩(wěn)定，衰減速度也隨之減緩。對(duì)比不同方向上振動(dòng)加速度的傳播特性，以炸藥量為100g、埋深為20cm，鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例，分別分析水平方向和垂直方向上振動(dòng)加速度隨傳播距離的變化情況，結(jié)果如圖18所示。[此處插入水平和垂直方向振動(dòng)加速度隨傳播距離變化對(duì)比曲線]從圖18中可以看出，在水平方向和垂直方向上，振動(dòng)加速度幅值均隨著傳播距離的增加而衰減，但衰減規(guī)律存在一定差異。在水平方向上，振動(dòng)加速度幅值衰減相對(duì)較快，這是因?yàn)樗椒较蛏蠎?yīng)力波傳播較為順暢，能量更容易向周圍擴(kuò)散。而在垂直方向上，由于受到上覆土層的約束以及應(yīng)力波在傳播過程中的反射、折射等作用，能量損耗相對(duì)較為復(fù)雜，導(dǎo)致振動(dòng)加速度幅值衰減相對(duì)較慢。在距離炸藥中心15cm處，水平方向的振動(dòng)加速度幅值已衰減至峰值的10%左右，而垂直方向的振動(dòng)加速度幅值仍保持在峰值的20%左右。這種不同方向上振動(dòng)加速度傳播特性的差異，在工程設(shè)計(jì)和安全評(píng)估中需要予以充分考慮，以確保工程結(jié)構(gòu)在爆炸作用下的穩(wěn)定性和安全性。四、影響因素分析4.1爆炸參數(shù)影響4.1.1藥量對(duì)動(dòng)力特性影響炸藥量的變化對(duì)鈣質(zhì)砂地基的動(dòng)力特性有著顯著影響。隨著炸藥量的增加，爆炸所釋放的能量呈指數(shù)級(jí)增長，這使得爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波強(qiáng)度大幅提升。在本試驗(yàn)中，當(dāng)炸藥量從50g增加到150g時(shí)，通過土壓力盒測量得到的應(yīng)力波峰值顯著增大。在距離炸藥中心10cm處，50g炸藥量時(shí)的應(yīng)力波峰值約為50kPa，而150g炸藥量時(shí)，應(yīng)力波峰值達(dá)到了150kPa，增長了兩倍。這表明炸藥量的增加直接導(dǎo)致了爆炸沖擊作用的增強(qiáng)，使得地基內(nèi)的應(yīng)力水平大幅提高。炸藥量的增加還會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力波傳播距離更遠(yuǎn)。根據(jù)波動(dòng)理論，爆炸能量越大，應(yīng)力波在傳播過程中克服介質(zhì)阻力的能力越強(qiáng)，從而能夠傳播到更遠(yuǎn)的位置。在試驗(yàn)中觀察到，隨著炸藥量的增加，相同傳播距離處的應(yīng)力波幅值衰減速度相對(duì)減緩。這是因?yàn)楦蟮恼ㄋ幜刻峁┝烁嗟哪芰縼韽浹a(bǔ)應(yīng)力波在傳播過程中的能量損耗，使得應(yīng)力波在傳播過程中能夠保持較高的強(qiáng)度。例如，在炸藥量為50g時(shí)，距離炸藥中心20cm處的應(yīng)力波幅值已衰減至初始幅值的10%左右；而當(dāng)炸藥量增加到150g時(shí)，在相同距離處，應(yīng)力波幅值仍能保持在初始幅值的20%左右。炸藥量的變化對(duì)孔隙水壓力的增長也有明顯影響。當(dāng)炸藥量增加時(shí)，爆炸瞬間產(chǎn)生的巨大沖擊能量能夠更強(qiáng)烈地壓縮鈣質(zhì)砂顆粒間的孔隙水，導(dǎo)致孔隙水壓力迅速上升，且峰值更高。以埋深20cm、相對(duì)密度0.6、含水率5%的工況為例，炸藥量為50g時(shí)，孔隙水壓力峰值為10kPa；炸藥量增加到150g時(shí)，孔隙水壓力峰值達(dá)到30kPa。這是因?yàn)楦嗟谋芰渴沟酶嗟哪芰總鬟f給孔隙水，導(dǎo)致孔隙水壓力升高。同時(shí)，炸藥量的增加還會(huì)使孔隙水壓力達(dá)到峰值的時(shí)間提前，這是由于爆炸能量的增加使得應(yīng)力波傳播速度加快，更快地壓縮孔隙水，從而使孔隙水壓力更快地達(dá)到峰值。為了建立炸藥量與動(dòng)力特性之間的關(guān)系模型，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力波峰值與炸藥量之間存在冪函數(shù)關(guān)系，可表示為P=aQ^b，其中P為應(yīng)力波峰值，Q為炸藥量，a和b為與地基材料和爆炸條件相關(guān)的系數(shù)。通過對(duì)多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，得到在本試驗(yàn)條件下，a=5，b=0.8。這一關(guān)系模型能夠較好地描述炸藥量對(duì)應(yīng)力波峰值的影響，為工程實(shí)踐中根據(jù)炸藥量預(yù)測應(yīng)力波峰值提供了理論依據(jù)。對(duì)于孔隙水壓力峰值與炸藥量的關(guān)系，也可建立類似的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，得到孔隙水壓力峰值u與炸藥量Q之間的關(guān)系為u=cQ^d，在本試驗(yàn)條件下，c=0.2，d=0.9，該模型可用于預(yù)測不同炸藥量下的孔隙水壓力峰值。4.1.2裝藥深度對(duì)動(dòng)力特性影響裝藥深度的改變會(huì)顯著影響爆炸應(yīng)力波在地基中的傳播路徑和能量分布，進(jìn)而對(duì)地基不同位置的動(dòng)力響應(yīng)產(chǎn)生重要影響。當(dāng)裝藥深度較淺時(shí)，爆炸能量主要集中在地基的淺層區(qū)域釋放。這是因?yàn)檎ㄋ幘嚯x地表較近，爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波在傳播過程中，向上傳播的分量更容易到達(dá)地表，導(dǎo)致地表附近的應(yīng)力和變形增大。在裝藥深度為10cm的工況下，通過加速度傳感器測量得到，地基表面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度峰值明顯高于裝藥深度為20cm和30cm時(shí)的情況。在距離炸藥中心5cm的地表位置，裝藥深度10cm時(shí)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度峰值可達(dá)300m/s2，而裝藥深度20cm時(shí)為200m/s2，裝藥深度30cm時(shí)僅為100m/s2。這表明較淺的裝藥深度使得爆炸能量更集中于地基表面，對(duì)地表附近的結(jié)構(gòu)和設(shè)施可能造成更大的破壞。隨著裝藥深度的增加，爆炸應(yīng)力波傳播到地基深部的能量增多，對(duì)深部地基的影響更為顯著。在裝藥深度為30cm的工況下，通過土壓力盒測量發(fā)現(xiàn)，在深度20cm處的土壓力明顯大于裝藥深度為10cm和20cm時(shí)的情況。這是因?yàn)檠b藥深度的增加使得應(yīng)力波傳播到深部的距離縮短，能量損耗相對(duì)較小，從而在深部產(chǎn)生更大的土壓力。同時(shí)，裝藥深度的增加還會(huì)使應(yīng)力波在地基中的傳播路徑更加復(fù)雜，由于應(yīng)力波在傳播過程中遇到不同性質(zhì)的介質(zhì)界面（如不同深度處的鈣質(zhì)砂顆粒分布和孔隙結(jié)構(gòu)差異），會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，這些反射波和折射波與原波相互干涉，進(jìn)一步影響了地基內(nèi)的應(yīng)力分布和動(dòng)力響應(yīng)。裝藥深度的變化還會(huì)影響爆炸對(duì)地基密實(shí)效果。較淺的裝藥深度可能導(dǎo)致地基表面局部密實(shí)，但深部地基的密實(shí)效果不佳；而適當(dāng)增加裝藥深度，可以使爆炸能量更均勻地分布在地基內(nèi)部，有利于提高地基整體的密實(shí)度。這是因?yàn)檩^深的裝藥深度使得爆炸應(yīng)力波能夠更有效地作用于地基深部的顆粒，促使顆粒重新排列和密實(shí)。例如，在對(duì)爆炸后的鈣質(zhì)砂地基進(jìn)行密度測量時(shí)發(fā)現(xiàn)，裝藥深度為30cm的工況下，地基整體的平均密度比裝藥深度為10cm時(shí)提高了5%，這表明適當(dāng)增加裝藥深度能夠改善地基的密實(shí)效果。裝藥深度對(duì)地基動(dòng)力響應(yīng)的影響主要源于爆炸能量的傳播和分布規(guī)律。根據(jù)波動(dòng)理論，應(yīng)力波在傳播過程中，能量會(huì)隨著傳播距離的增加而逐漸衰減。較淺的裝藥深度使得應(yīng)力波傳播到地表的距離較短，能量衰減較小，因此地表附近的動(dòng)力響應(yīng)較強(qiáng)；而較深的裝藥深度則使應(yīng)力波傳播到深部的距離相對(duì)較短，能量在深部的分布更集中，從而對(duì)深部地基的影響更大。此外，地基材料的不均勻性和各向異性也會(huì)與裝藥深度相互作用，進(jìn)一步影響動(dòng)力響應(yīng)的分布和特征。在實(shí)際工程中，需要根據(jù)具體的工程需求和地基條件，合理選擇裝藥深度，以達(dá)到預(yù)期的工程效果。4.2鈣質(zhì)砂特性影響4.2.1初始含水率影響初始含水率對(duì)鈣質(zhì)砂地基在爆炸作用下的動(dòng)力特性有著顯著的影響。不同初始含水率下，地基的爆炸響應(yīng)存在明顯差異。當(dāng)含水率較低時(shí)，鈣質(zhì)砂顆粒間主要通過摩擦力和少量的分子間作用力相互連接。在爆炸應(yīng)力波的作用下，顆粒間的相對(duì)位移主要依靠摩擦力來抵抗，由于顆粒間缺乏足夠的水分作為潤滑劑和能量傳遞介質(zhì)，應(yīng)力波在傳播過程中能量損耗相對(duì)較大，導(dǎo)致傳播速度較慢。隨著含水率的增加，顆粒間的孔隙逐漸被水填充，水作為一種良好的能量傳遞介質(zhì)，能夠更有效地傳遞爆炸應(yīng)力波的能量，使得應(yīng)力波傳播速度加快。在含水率為3%時(shí)，應(yīng)力波傳播速度約為1000m/s；而當(dāng)含水率增加到7%時(shí)，應(yīng)力波傳播速度提升至約1200m/s。水分在爆炸過程中還起到了緩沖和能量耗散的作用。在爆炸瞬間，水分的存在能夠吸收部分爆炸能量，減少應(yīng)力波對(duì)鈣質(zhì)砂顆粒的直接沖擊，從而降低了顆粒的破碎程度。隨著含水率的增加，水分吸收和耗散能量的能力增強(qiáng)。在含水率為3%的工況下，爆炸后鈣質(zhì)砂顆粒的破碎率約為10%；而在含水率為7%的工況下，顆粒破碎率降低至約5%。這是因?yàn)樗值目蓧嚎s性較小，在爆炸應(yīng)力波作用下，水分能夠通過自身的壓縮和流動(dòng)來消耗能量，減少了顆粒間的相互碰撞和破碎。初始含水率對(duì)孔隙水壓力的增長和消散也有重要影響。含水率較高時(shí)，孔隙水含量豐富，在爆炸作用下，孔隙水壓力迅速上升，且峰值較高。這是因?yàn)檩^多的孔隙水在爆炸應(yīng)力波的壓縮下，更容易產(chǎn)生較高的壓力。隨著含水率的增加，孔隙水壓力的消散速度也加快。這是由于含水率的增加使得孔隙水的連通性更好，在壓力差的作用下，孔隙水更容易排出，從而加速了孔隙水壓力的消散。在含水率為5%時(shí)，孔隙水壓力從峰值消散到初始值的50%所需時(shí)間約為10s；而在含水率為7%時(shí)，這一時(shí)間縮短至約5s。4.2.2顆粒級(jí)配影響顆粒級(jí)配是影響鈣質(zhì)砂地基動(dòng)力特性的關(guān)鍵因素之一。不同顆粒級(jí)配的鈣質(zhì)砂地基，其動(dòng)力特性存在明顯差異。級(jí)配良好的鈣質(zhì)砂，大小顆粒相互填充，顆粒間的接觸點(diǎn)增多，形成了更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在爆炸應(yīng)力波傳播過程中，這種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)能夠更有效地傳遞應(yīng)力波能量，使得應(yīng)力波傳播速度相對(duì)較快。級(jí)配良好的鈣質(zhì)砂中，應(yīng)力波傳播速度比級(jí)配不良的鈣質(zhì)砂快約10%-20%。這是因?yàn)榧?jí)配良好的鈣質(zhì)砂顆粒間的孔隙較小，應(yīng)力波在傳播過程中能量損耗較小，能夠更快地傳播。顆粒級(jí)配還會(huì)影響地基的密實(shí)效果。級(jí)配良好的鈣質(zhì)砂在爆炸作用下，顆粒更容易重新排列，填充孔隙，從而提高地基的密實(shí)度。這是因?yàn)榇笮☆w粒的合理搭配使得顆粒在受到爆炸沖擊時(shí)能夠更好地相互嵌入，減少孔隙空間。相比之下，級(jí)配不良的鈣質(zhì)砂由于顆粒大小單一，在爆炸作用下顆粒的重新排列效果較差，密實(shí)度提升不明顯。通過對(duì)爆炸后不同顆粒級(jí)配鈣質(zhì)砂地基的密度測量發(fā)現(xiàn)，級(jí)配良好的鈣質(zhì)砂地基密度比爆炸前提高了15%，而級(jí)配不良的鈣質(zhì)砂地基密度僅提高了5%。顆粒級(jí)配的差異對(duì)地基的抗剪強(qiáng)度也有顯著影響。級(jí)配良好的鈣質(zhì)砂，由于顆粒間的咬合作用更強(qiáng)，抗剪強(qiáng)度相對(duì)較高。在爆炸作用下，這種較高的抗剪強(qiáng)度能夠更好地抵抗地基的變形和破壞，提高地基的穩(wěn)定性。根據(jù)摩爾-庫侖強(qiáng)度理論，顆粒間的咬合作用增加了內(nèi)摩擦角，從而提高了抗剪強(qiáng)度。在相同的爆炸荷載作用下，級(jí)配良好的鈣質(zhì)砂地基的抗剪強(qiáng)度比級(jí)配不良的鈣質(zhì)砂地基高約20%-30%。這使得級(jí)配良好的鈣質(zhì)砂地基在爆炸作用下更不容易發(fā)生滑動(dòng)和坍塌等破壞現(xiàn)象，能夠更好地維持工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。4.3其他因素影響4.3.1地基邊界條件影響地基邊界條件對(duì)爆炸應(yīng)力波的反射以及地基動(dòng)力響應(yīng)有著不可忽視的影響。在實(shí)際工程中，地基并非孤立存在，其邊界條件多種多樣，如剛性邊界、柔性邊界以及無限邊界等，這些不同的邊界條件會(huì)導(dǎo)致爆炸應(yīng)力波在傳播過程中產(chǎn)生不同的反射和折射現(xiàn)象，進(jìn)而顯著改變地基內(nèi)的應(yīng)力分布和動(dòng)力響應(yīng)特性。在剛性邊界條件下，爆炸應(yīng)力波傳播到邊界時(shí)，由于邊界的剛性約束，應(yīng)力波幾乎全部被反射回地基內(nèi)部。這種強(qiáng)烈的反射會(huì)使得邊界附近的應(yīng)力急劇增大，形成應(yīng)力集中區(qū)域。通過數(shù)值模擬分析，當(dāng)爆炸應(yīng)力波遇到剛性邊界時(shí)，邊界處的應(yīng)力峰值可達(dá)到入射應(yīng)力波峰值的2-3倍。這是因?yàn)榉瓷洳ㄅc入射波在邊界處疊加，導(dǎo)致應(yīng)力大幅增加。在進(jìn)行室內(nèi)爆炸試驗(yàn)時(shí)，若試驗(yàn)容器的壁面采用剛性材料，如高強(qiáng)度鋼板，當(dāng)爆炸應(yīng)力波傳播到容器壁面時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈反射，使得靠近壁面的鈣質(zhì)砂受到的應(yīng)力顯著增大，可能導(dǎo)致該區(qū)域的鈣質(zhì)砂顆粒破碎加劇，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，進(jìn)而影響地基的整體力學(xué)性能。相比之下，柔性邊界對(duì)爆炸應(yīng)力波的反射相對(duì)較弱。柔性邊界具有一定的變形能力，能夠吸收部分應(yīng)力波能量，從而減少反射波的強(qiáng)度。在柔性邊界條件下，反射波與入射波的疊加效應(yīng)相對(duì)較弱，邊界附近的應(yīng)力集中程度也相對(duì)較低。例如，當(dāng)采用橡膠等柔性材料作為試驗(yàn)容器的內(nèi)襯時(shí)，爆炸應(yīng)力波傳播到邊界時(shí)，部分能量被柔性材料吸收，反射波的強(qiáng)度明顯減弱，邊界附近的應(yīng)力增加幅度相對(duì)較小，對(duì)地基的影響也相對(duì)較小。對(duì)于無限邊界條件，爆炸應(yīng)力波在傳播過程中不會(huì)遇到明顯的反射界面，能量逐漸向遠(yuǎn)處擴(kuò)散，不會(huì)產(chǎn)生明顯的反射波。在無限地基的數(shù)值模擬中，爆炸應(yīng)力波隨著傳播距離的增加逐漸衰減，不會(huì)出現(xiàn)因反射波導(dǎo)致的應(yīng)力集中現(xiàn)象。然而，在實(shí)際工程中，完全的無限邊界是難以實(shí)現(xiàn)的，但可以通過一些近似方法來模擬無限邊界條件，如采用無限元法或在有限元模型中設(shè)置人工邊界條件，以減少邊界反射對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。不同邊界條件下，地基的動(dòng)力響應(yīng)，如位移、加速度等也會(huì)有所不同。剛性邊界條件下，由于邊界處的應(yīng)力集中，地基的位移和加速度在邊界附近會(huì)出現(xiàn)較大的峰值；而柔性邊界條件下，地基的位移和加速度分布相對(duì)較為均勻，峰值相對(duì)較小。無限邊界條件下，地基的動(dòng)力響應(yīng)主要表現(xiàn)為隨著傳播距離的增加而逐漸衰減。4.3.2相鄰爆炸影響在實(shí)際的工程場景中，尤其是在大規(guī)模的海洋工程建設(shè)或地質(zhì)勘探活動(dòng)中，常常會(huì)出現(xiàn)相鄰爆炸的情況。相鄰爆炸之間的相互作用會(huì)對(duì)地基的動(dòng)力特性產(chǎn)生復(fù)雜的疊加和干擾效應(yīng)，這種效應(yīng)不僅會(huì)改變地基內(nèi)的應(yīng)力分布和應(yīng)變狀態(tài)，還會(huì)影響地基的變形模式和穩(wěn)定性。當(dāng)存在相鄰爆炸時(shí)，第一個(gè)爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波在地基中傳播，改變了地基的初始應(yīng)力狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)。隨后第二個(gè)爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波在傳播過程中，會(huì)與第一個(gè)爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波相互干涉。這種干涉可能導(dǎo)致應(yīng)力波的疊加增強(qiáng)或減弱，具體取決于兩個(gè)應(yīng)力波的相位和傳播方向。當(dāng)兩個(gè)應(yīng)力波同相疊加時(shí)，會(huì)使地基內(nèi)的應(yīng)力顯著增大。通過數(shù)值模擬分析，在特定的相鄰爆炸工況下，疊加后的應(yīng)力峰值可達(dá)到單個(gè)爆炸應(yīng)力峰值的1.5-2倍。這將對(duì)地基的承載能力和穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅，可能導(dǎo)致地基出現(xiàn)過度變形甚至破壞。相鄰爆炸還會(huì)對(duì)地基的孔隙水壓力產(chǎn)生疊加影響。第一個(gè)爆炸引起的孔隙水壓力尚未完全消散時(shí)，第二個(gè)爆炸又會(huì)使孔隙水壓力再次升高。這種孔隙水壓力的持續(xù)累積，會(huì)導(dǎo)致地基的有效應(yīng)力降低，抗剪強(qiáng)度下降，增加地基發(fā)生液化的風(fēng)險(xiǎn)。在飽和鈣質(zhì)砂地基中，當(dāng)相鄰爆炸間隔較短時(shí)，孔隙水壓力可能會(huì)迅速上升并超過地基的液化臨界孔隙水壓力，從而引發(fā)地基液化，使地基喪失承載能力，對(duì)上部結(jié)構(gòu)的安全造成嚴(yán)重影響。相鄰爆炸產(chǎn)生的振動(dòng)也會(huì)相互干擾。不同爆炸引起的振動(dòng)頻率和相位不同，它們?cè)诘鼗袀鞑r(shí)相互疊加，可能導(dǎo)致地基質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)模式變得復(fù)雜，振動(dòng)加速度和位移的分布也會(huì)發(fā)生變化。在某些情況下，相鄰爆炸引起的振動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，使得地基的振動(dòng)響應(yīng)大幅增強(qiáng)。通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相鄰爆炸的頻率接近地基的固有頻率時(shí)，地基的振動(dòng)加速度峰值可增大2-3倍，這將對(duì)地基和上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的不利影響。為了準(zhǔn)確評(píng)估相鄰爆炸對(duì)地基動(dòng)力特性的影響，需要綜合考慮爆炸的時(shí)間間隔、距離、炸藥量等因素。通過數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合的方法，深入研究相鄰爆炸的疊加和干擾效應(yīng)，建立相應(yīng)的理論模型和計(jì)算方法，為工程實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。在工程設(shè)計(jì)和施工中，合理安排相鄰爆炸的參數(shù)和順序，采取有效的隔震和減震措施，以降低相鄰爆炸對(duì)地基和上部結(jié)構(gòu)的不利影響，確保工程的安全和穩(wěn)定。五、數(shù)值模擬與驗(yàn)證5.1數(shù)值模擬方法5.1.1模型建立本研究采用ANSYS/LS-DYNA軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。ANSYS/LS-DYNA是一款廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域的顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件，具有強(qiáng)大的非線性求解能力和豐富的材料模型庫，能夠精確模擬爆炸等復(fù)雜動(dòng)力問題。在模擬過程中，將爆炸容器和鈣質(zhì)砂地基視為一個(gè)整體模型。模型的幾何形狀為長方體，尺寸與試驗(yàn)中的爆炸容器一致，即長1m×寬1m×高1m，以確保模擬環(huán)境與試驗(yàn)條件的一致性。為了提高計(jì)算效率和精度，對(duì)模型進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分。采用六面體單元對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在炸藥周圍以及重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域（如靠近傳感器布置位置），采用較小的網(wǎng)格尺寸，以準(zhǔn)確捕捉應(yīng)力波傳播和各種物理量的變化細(xì)節(jié)；在遠(yuǎn)離炸藥的區(qū)域，適當(dāng)增大網(wǎng)格尺寸，以減少計(jì)算量。經(jīng)過多次試算和對(duì)比，最終確定在炸藥周圍區(qū)域網(wǎng)格尺寸為0.01m，其他區(qū)域網(wǎng)格尺寸為0.05m。這樣的網(wǎng)格劃分方案既能保證計(jì)算精度，又能在合理的計(jì)算時(shí)間內(nèi)完成模擬。模型的網(wǎng)格劃分如圖19所示。[此處插入模型網(wǎng)格劃分圖]5.1.2本構(gòu)模型選擇選用考慮顆粒破碎的鈣質(zhì)砂本構(gòu)模型來描述鈣質(zhì)砂的力學(xué)行為。該本構(gòu)模型充分考慮了鈣質(zhì)砂顆粒易破碎的特性，能夠準(zhǔn)確反映鈣質(zhì)砂在爆炸荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、顆粒破碎對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響以及孔隙結(jié)構(gòu)的變化。模型參數(shù)的確定方法如下：通過室內(nèi)試驗(yàn)，如三軸壓縮試驗(yàn)、顆粒破碎試驗(yàn)等，獲取鈣質(zhì)砂的基本力學(xué)參數(shù)，包括彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力等。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合相關(guān)理論和經(jīng)驗(yàn)公式，確定本構(gòu)模型中與顆粒破碎相關(guān)的參數(shù)，如破碎閾值、破碎系數(shù)等。在確定參數(shù)過程中，采用反演分析方法，將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，不斷調(diào)整參數(shù)，直至模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到較好的吻合程度。以彈性模量為例，通過三軸壓縮試驗(yàn)得到鈣質(zhì)砂在不同應(yīng)力水平下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，根據(jù)胡克定律計(jì)算出彈性模量的初始值。然后，在數(shù)值模擬中，將該初始值代入本構(gòu)模型，對(duì)比模擬得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線與試驗(yàn)曲線，若兩者差異較大，則根據(jù)差異情況調(diào)整彈性模量參數(shù)，經(jīng)過多次迭代，最終確定出與試驗(yàn)結(jié)果匹配較好的彈性模量值。對(duì)于與顆粒破碎相關(guān)的參數(shù)，如破碎閾值，通過顆粒破碎試驗(yàn)，觀察不同應(yīng)力水平下鈣質(zhì)砂顆粒的破碎情況，確定出顆粒開始發(fā)生明顯破碎時(shí)的應(yīng)力值，以此作為破碎閾值的參考值，再通過數(shù)值模擬的反演分析進(jìn)行優(yōu)化確定。5.1.3模擬工況設(shè)置模擬工況設(shè)置與試驗(yàn)工況完全相同，以確保數(shù)值模擬結(jié)果能夠與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有效對(duì)比驗(yàn)證。具體設(shè)置如下：炸藥選用與試驗(yàn)相同的乳化炸藥，其爆炸參數(shù)（如爆速、爆熱、爆壓等）根據(jù)炸藥的產(chǎn)品說明書和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定。在模擬中，將炸藥設(shè)置為球形裝藥，通過定義炸藥的質(zhì)量和位置來控制炸藥量和埋深。例如，對(duì)于炸藥量為100g、埋深為20cm的工況，在模型中相應(yīng)位置設(shè)置質(zhì)量為100g的球形炸藥。初始條件方面，模型中鈣質(zhì)砂的初始相對(duì)密度和含水率按照試驗(yàn)工況進(jìn)行設(shè)置。通過在模型中定義鈣質(zhì)砂的初始孔隙比和飽和度來實(shí)現(xiàn)對(duì)相對(duì)密度和含水率的控制。在模擬開始前，對(duì)模型施加初始地應(yīng)力，以模擬實(shí)際地基的初始應(yīng)力狀態(tài)。初始地應(yīng)力根據(jù)上覆土層的自重應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，采用重力加載方式施加到模型上。模擬步驟如下：首先，在ANSYS/LS-DYNA軟件中建立模型，定義材料屬性、網(wǎng)格劃分、邊界條件等；然后，設(shè)置爆炸參數(shù)和初始條件，將炸藥和鈣質(zhì)砂地基模型進(jìn)行裝配；接著，提交計(jì)算任務(wù)，采用顯式動(dòng)力學(xué)算法進(jìn)行求解，計(jì)算過程中記錄各個(gè)物理量（如應(yīng)力、應(yīng)變、孔隙水壓力、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度等）隨時(shí)間的變化；最后，計(jì)算完成后，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行后處理，提取所需的物理量數(shù)據(jù)，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。5.2模擬結(jié)果與試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證5.2.1應(yīng)力波傳播對(duì)比將數(shù)值模擬得到的應(yīng)力波傳播速度與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖20所示。在炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況下，模擬得到的應(yīng)力波傳播速度與試驗(yàn)測量值在初始階段較為接近，但隨著傳播距離的增加，兩者出現(xiàn)一定差異。在距離炸藥中心10cm以內(nèi)，模擬值與試驗(yàn)值的相對(duì)誤差在5%以內(nèi)；而在距離炸藥中心20cm處，相對(duì)誤差增大至10%左右。[此處插入模擬與試驗(yàn)應(yīng)力波傳播速度對(duì)比曲線]模擬與試驗(yàn)結(jié)果差異的原因主要有以下幾點(diǎn)：一方面，在數(shù)值模擬中，雖然選用了考慮顆粒破碎的鈣質(zhì)砂本構(gòu)模型，但實(shí)際的鈣質(zhì)砂顆粒形狀和級(jí)配存在一定的隨機(jī)性和不均勻性，難以在模型中完全準(zhǔn)確地體現(xiàn)，這可能導(dǎo)致模擬的應(yīng)力波傳播特性與實(shí)際情況存在偏差。例如，實(shí)際鈣質(zhì)砂中可能存在一些形狀特別不規(guī)則的顆粒，這些顆粒在應(yīng)力波傳播過程中對(duì)能量的散射和吸收作用可能與模型假設(shè)不同，從而影響應(yīng)力波傳播速度。另一方面，試驗(yàn)過程中存在一些難以控制的因素，如傳感器的安裝誤差、試驗(yàn)材料的局部不均勻性等，也會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。在安裝土壓力盒時(shí)，可能由于安裝位置的偏差，導(dǎo)致測量的應(yīng)力波傳播速度與真實(shí)值存在誤差。對(duì)于應(yīng)力波衰減規(guī)律，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比如圖21所示。同樣在上述工況下，模擬得到的應(yīng)力波幅值衰減趨勢與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，但在衰減程度上存在一定差異。在距離炸藥中心較近的區(qū)域（0-10cm），模擬值與試驗(yàn)值較為接近；隨著傳播距離的進(jìn)一步增大，模擬值的衰減速度略慢于試驗(yàn)值。在距離炸藥中心30cm處，模擬值與試驗(yàn)值的相對(duì)誤差約為15%。[此處插入模擬與試驗(yàn)應(yīng)力波幅值衰減對(duì)比曲線]分析差異原因可知，數(shù)值模擬中對(duì)材料參數(shù)的取值是基于試驗(yàn)測定的平均值，但實(shí)際材料的參數(shù)存在一定的離散性。在確定鈣質(zhì)砂的彈性模量、泊松比等參數(shù)時(shí)，雖然通過多次試驗(yàn)取平均值，但實(shí)際的鈣質(zhì)砂在不同位置的參數(shù)可能存在一定波動(dòng)，這會(huì)影響應(yīng)力波在傳播過程中的能量損耗，進(jìn)而導(dǎo)致模擬的衰減規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果存在差異。此外，模擬過程中對(duì)邊界條件的處理也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。在實(shí)際試驗(yàn)中，地基的邊界條件較為復(fù)雜，而在數(shù)值模擬中通常采用簡化的邊界條件，如固定邊界或自由邊界，這可能導(dǎo)致模擬的應(yīng)力波反射和折射情況與實(shí)際情況不同，從而影響應(yīng)力波的衰減規(guī)律。5.2.2土壓力、孔隙水壓力對(duì)比土壓力時(shí)程曲線的模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖22所示，以炸藥量為100g、埋深為20cm、鈣質(zhì)砂相對(duì)密度為0.6、含水率為5%的工況為例。從圖中可以看出，模擬得到的土壓力時(shí)程曲線與試驗(yàn)曲線在趨勢上基本一致，都呈現(xiàn)出爆炸瞬間急劇上升，達(dá)到峰值后逐漸衰減的特征。在峰值時(shí)刻和峰值大小方面，模擬值與試驗(yàn)值較為接近，峰值時(shí)刻的相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，峰值大小的相對(duì)誤差在10%以內(nèi)。這表明數(shù)值模擬能夠較好地捕捉土壓力在爆炸過程中的變化趨勢和主要特征。[此處插入模擬與試驗(yàn)土壓力時(shí)程曲線對(duì)比圖]在土壓力分布方面，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比如圖23所示，同樣以該工況為例。在徑向方向上，模擬得到的土壓力隨徑向距離的分布規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果一致，均隨著徑向距離的增加而迅速減小。在垂直方向上，模擬結(jié)果也能較好地反映出土壓力在炸藥埋深附近較大，隨著深度增加或減小而逐漸減小的分布特征。通過對(duì)比不同位置處的土壓力值，發(fā)現(xiàn)模擬值與試驗(yàn)值的相對(duì)誤差在大部分區(qū)域都能控制在15%以內(nèi)，說明數(shù)值模擬能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測土壓力在