水中冲击波、动态水压及涌浪测试分析

在重要的水工建筑物、港口、堤坝及水产养殖场附近或其他复杂环境中进行水下爆破，或水面附近陆上实施爆破抛掷岩土至水中时，应进行水中冲击波、动水压力研究监测。

水中冲击波测试系统包括传感器、放大器和记录分析系统三部分。压力传感器要求系统响应频率高，常用压电晶体或陶瓷压电材料，采用的传压方式为压杆式自由场传感器和膜片式传感器，也有应变式和压阻式传感器。压电式水中压力传感器一般配用高阻输入电压放大器或电荷放大器，已有将小型化电压放大器紧随传感器进行无线传输的方式，应变式及压阻式传感器一般配用动态应变仪等测试系统，记录分析系统随着计算机技术的发展，原先采用的示波器、磁带记录仪、瞬态记录仪等已基本淘汰，现在使用的可将连续变化的动态信号模拟量按不同的要求采集并进行量化处理后，以数字化形式直接存储在计算机内，应用相应软件完成分析、计算、绘图工作。目前已使用适合于野外工作的跟随式自记设备，轻巧方便，可避免长距离野外布线，实现小型化、无线化、远距离传输记录。水中冲击波测试装置和实测压力见图10-3。

图10-3　水中冲击波测试装置和实测压力图

水击波传感器的工作频率应不小于1000kHz；动水压力传感器工作频率应不小于1kHz，测压量程应大于测点动压力范围。记录设备应采用大容量智能数据采集分析系统，其工作频率范围应满足0～10MHz，仅用于动水压力测试的工作频率范围应满足0～10kHz。

水击波及动水压力测试布点时，邻近建筑物的测点宜布置于距建筑物约0.2m的迎水面处；结合监测进行爆破水击波传播规律测试时，测点至爆破源的距离，可根据爆破规模参考已有经验公式估算，按近密远疏的对数规律布置，测点应不少于5个，测点入水深度宜为（1/3～1/2）水深。

测试水击波及动水压力时应进行各项测试准备工作：结合工程特点及测试目的，确定采用的测试系统，对采用的传感器作系统标定，根据经验或参考有关资料确定采用频率，调整测试信号幅值电压，一般应达到测试量程的50%～70%。(www.xing528.com)

对于水中爆炸所产生的冲击波及动水压力，影响安全的主要参数为压力、冲量和作用时间等。由于受到不同水深的影响，以及不同界面的反射、折射影响，对于水中爆炸所产生的冲击波波形和压力参数等会有所不同。图10-4为长江科学院实测水中冲击波及动水压力波形截屏图。

图10-4　（一） 长江科学院实测水中冲击波及动水压力波形截屏图

图10-4　（二） 长江科学院实测水中冲击波及动水压力波形截屏图

当水压爆破或水面附近陆上爆破引起的涌浪可能对附近建筑物或岸堤产生危害时应进行爆破涌浪监测。涌浪的测试内容包括涌浪压力、涌浪高度及周期、涌浪爬升高度（对岸坡及建筑物）等。涌浪压力监测应采用脉动压力传感器，宜选用电阻式或压阻式；浪高及周期宜采用测波标杆或测波器测试。涌浪测点宜布置在被保护建筑物的迎水面，水面1.5m以下具有代表性的位置。