摘要:基于2.5kgTNT当量爆炸塔实验场地，设计3组不同炸药量(1.0kg、1.5kg、2.0kg)、4种不同药包悬置高度(0.5m、1.0m、1.5m、2.0m)的空爆振动试验，研究爆炸塔内不同炸药量距地面不同高度裸露药包爆炸振动的衰减规律及对邻近建筑物和仪器设备的影响规律。结果表明：振动持续时间在0.3s左右，质点振动主频主要集中于21~30Hz之间；距爆心水平距离小于14m时，水平径向振动速度衰减速率比垂直方向快；大于14m时，垂直方向振动速度衰减速率快。轻气炮厅的地基结构自身经过隔震处理具有良好的隔震效果，爆炸塔内试验炸药量越大、药包悬置高度越高，隔震效果越好；通过在邻近建筑物第一、二层相同位置的测试结果发现，第二层的振动速度出现振动放大现象，这种现象随药包悬置高度增加而降低，随炸药量增加而增大。依据爆破安全规程(GB6722—2014)的标准，三组试验爆炸塔内空爆振动不会对周围建筑物及轻气炮造成损害。
关键词:爆炸塔,爆炸振动,衰减规律,轻气炮,建筑物
爆炸塔作为抗爆建筑，是爆炸作业、试验和加工等的重要场所[1]。在爆炸塔中进行爆炸时，产生的地震波会对邻近建筑和仪器设备产生不利影响，避免损害相邻建筑和仪器设备是在爆炸塔内进行爆炸试验的前提[2，3]。
对爆炸塔（爆炸容器)的研究已有半个多世纪，但是主要针对爆炸塔（爆炸容器)结构强度和隔振系统方面[4-6]，却较少关注爆炸塔（爆炸容器)内爆炸产生的振动对其邻近建（构)筑物及重要仪器设备的影响。然而，在爆炸塔的使用过程中，爆炸产生的地震波对邻近建筑和仪器设备仍有较强的冲击振动影响，因此，研究爆炸塔（爆炸容器)内爆炸地震波传播规律具有重要价值。胡八一等对10kgTNT当量爆炸容器系统在五种TNT当量加载下邻近建筑地表的加速度进行监测，验证邻近建筑的安全性[7]。管永红等通过小波包分析爆炸容器振动分量在不同位置的时频特征以及能量分布情况，得到爆炸容器的振动信号能量分布处于较宽的频带范围，振动能量随时间变化的发展出现剧烈变化[8]。以上成果主要从减震角度研究爆炸塔（爆炸容器)振动规律及邻近建筑物的动力响应，缺乏对地震波传播特性及邻近建筑产生的高程放大效应的研究。张士春对爆炸容器内小药量炸药爆炸时产生的冲击振动对周边建筑物的影响有了初步认识，但实验炸药量局限于100g以内的小药量范围[9]。鉴于此，以2.5kgTNT当量爆炸塔为实验平台，通过振动监测，研究爆炸塔内不同悬置高度、不同炸药量药包爆炸振动衰减规律及对邻近建筑和仪器设备的影响。
1爆炸塔及周边环境简介
西南科技大学新建特种实验楼于2015年9月投入使用，主要包括爆炸塔和轻气炮实验室等，爆炸塔与轻气炮实验室相对位置如图1所示。一级轻气炮如图2所示。
爆炸塔设计当量为2.5kgTNT，内部直径8m，塔体内部高度9m;墙体为钢纤维混凝土，厚度为0.6m，塔外侧设置隔振沟，宽度0.8m，深度2m。
轻气炮实验室内安装有1套双炮管（炮管直径分别为37mm和57mm)轻气炮实验系统，轻气炮实验室大厅和轻气炮与爆炸塔中心的距离分别为9m、15m，由于距离较小，爆炸塔内爆炸振动是否对大厅和轻气炮产生不利影响是爆炸塔能够通过验收的重要前提。
2爆炸试验与振动测试设计
2. 1爆炸实验设计
共设计3组试验，炸药量分别为1.0kg、1.5kg、2.0kg。每组试验4次，其药包悬置高度（与爆炸塔地面距离)分别为0.5m、1.0m、1.5m、2.0m。为减小爆炸对爆炸塔地板衬砌钢板和木板的破坏，第3组药包悬置0.5m的实验未实施。炸药为球形乳化炸药包，8号瞬发电雷管起爆。
2.2爆炸振动测试设计
爆炸振动测试系统由三向速度传感器、振动记录仪和计算机组成。振动记录仪为成都中科测控有限公司TC-4850型和成都泰测科技有限公司BlastNET型振动记录仪，Blast-NET型爆炸测振仪采样速率达10000sps，TC-4850型爆炸测振仪采样速率为8k，采样时长为2s。
振动测试测点布置如图1所示，共布置7个测点，测点1、2、3、7布置在实验楼第一层混凝土地面上，测点4布置在测点3正对位置的第二层楼板上，测点5、6布置在轻气炮实验大厅内混凝土地面上，测点6布置在轻气炮实验系统的基础上。实验时，传感器用石膏固定。
3爆炸振动测试结果及分析
3. 1测试结果
每个测点三个方向的爆炸振动速度最大峰值（PPv)及主频（f)见表1~表3，典型振动速度波形曲线如图3所示。
3.2爆炸振动波形特性分析
（1)振动幅值3组爆炸振动测试，各测点峰值振幅主要出现在垂直方向上，水平切向振幅最小。
（2)振动持时爆炸振动波形呈现周期性递减趋势，波形衰减周期在0.3s左右，出现这种振动特点的波形，原因可能与爆炸塔底板镶嵌钢板有关，在爆炸荷载作用下，钢板发生简谐振动。同时，可以判断爆炸振动持时在0.3s左右，与文献[5]中爆炸振动持时小于0.2s相近。
（3)振动主频测点振动主频主要集中于21~30Hz之间，测点1振动主频随着药包悬置高度的增加呈上升趋势，炸药量对振动主频并无显著规律性影响。其余测点，振动主频随药包悬置高度和炸药量的变化几乎没有发生变化。
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