水桶爆破法原理及应用场景分析

中国科技大学周听清等根据炸药接触爆炸时结构发生层裂效应和爆炸气体对结构的作用原理，利用水作为背压介质（或覆盖介质），提出了薄板钢筋混凝土结构的“水桶爆破”（图6-18）方法，并通过实际爆破进行了验证。

图6-18　水桶爆破法示意图

1.薄板结构的接触装药破碎原理

当装药在结构表面上爆炸后，由于爆轰波的作用，在结构物中传递着较强的压缩应力波，当应力波遇到底部自由面时发生反射波，若反射波与入射波叠加后的拉伸波的强度大于结构的强度极限，在结构物中即发生层裂的破坏效应，在结构物的表面出现凹陷，并且从自由面向内有一层层碎片产生，最后形成“漏斗坑”（图6-19）。

2.接触装药时的药量公式

一般情况下，对于球装药的药量公式可表示为

式中，A为材料系数，kg·m3，通常对于钢筋混凝土取5.0 kg·m3；b为覆盖系数，无覆盖介质时取为9.0；h为板的厚度，m。

3.有覆盖时接触装药的药量(https://www.xing528.com)

当薄板结构在接触装药时，所需的炸药量很大，空气冲击波及伴随的噪声也相当强烈，因此将对城市造成一定危害。当装药的上面有覆盖介质层时，药量相应减少，空气冲击波和爆破噪声也随着覆盖介质层厚度的增加而逐步降低。有覆盖时装药结构如图6-20所示。

图6-19　爆炸后结构物所产生的层裂效应

图6-20　有覆盖时装药结构

有覆盖介质层与无覆盖介质层相比，结构所受到的冲量相差较大。Q称为冲量放大倍数，相应地当有覆盖介质层时药量应当缩小Q倍，这样药量公式便改写为

式中，IP为介质的冲量；IW为爆炸气体产生的冲量。对于半球装药：

式中，MW、ρW、RW分别为装药的质量、密度和半径；MP、ρP、RP分别为覆盖介质的质量、密度和半径。