[发明专利]一种测量土中爆炸地冲击方法

权利要求书

1.一种测量土中爆炸地冲击方法，其特征在于：实现该方法的装置由泡沫混凝土和加速度传感器组成；包括以下三个步骤，

1)测出土壤的密度ρ_s和波速c_s，得出土壤材料的波阻抗ρ_sc_s；

2)计算一种密度的泡沫混凝土使其波阻抗ρ_fc_f与土壤的波阻抗ρ_sc_s相同，则泡沫混凝土的速度时程与土体颗粒的速度时程相同；ρ_f和c_f为泡沫混凝土材料的密度和波速；

3)将加速度传感器固定到泡沫混凝土中，将泡沫混凝土与加速度传感器组合装置埋在土下，加速度传感器即可测得土体的运动情况。

2.根据权利要求1所述的一种测量土中爆炸地冲击方法，其特征在于：泡沫混凝土材料的波速是密度的单调函数；无论土体的波阻抗是多少，存在某个密度的泡沫混凝土使得两种材料的波阻抗材料相同，即：

ρ_fc_f(ρ_f)＝ρ_sc_s (1)。

3.根据权利要求1所述的一种测量土中爆炸地冲击方法，其特征在于：当爆炸波从土体中传入泡沫混凝土时，反射和透射压力强度为：

其中，P_i为入射压力强度，P_r为反射压力强度，P_t为透射压力强度；当泡沫混凝土的波阻抗和土体的波阻抗相同时，爆炸波就好像在同一种物质中传播，爆炸波的反射压力强度为0，透射压力强度和入射压力强度相等，土中的压力强度与泡沫混凝土中的压力强度相等，即：P_s＝P_f，P_f为泡沫混凝土中压力强度；

对于一种特定介质中，压力强度，介质运动速度和波阻抗的关系可以用如下公式来表示：

其中，P为介质中压力强度，ρ为介质的密度，c为介质的波速；则可得出结论：对于波阻抗相同的土体和泡沫混凝土，两种物质的运动速度也相同；当两种物质的初速度都为0时，两者的加速度也相同。

4.根据权利要求1所述的一种测量土中爆炸地冲击方法，其特征在于：将加速度传感器固定到泡沫混凝土中，加速度传感器与泡沫混凝土共同运动，有相同的速度与加速度；加速度传感器测出的加速度即为泡沫混凝土的加速度，泡沫混凝土和土体的加速度相同，即加速度传感器可精确测量出土体颗粒的加速度时程，加速度对时间的积分即可得到土体颗粒的速度时程，根据公式P_s＝ρ_sc_sv_s即得到土体自由场中的压力时程。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种测量土中爆炸地冲击方法，其特征在于：制作过程包括以下步骤：

步骤1：测量土体的波阻抗；利用传统方法得出土体的密度和波速，得出其波阻抗，计算出合适的泡沫混凝土密度，使所用泡沫混凝土波阻抗和土体的波阻抗相等；

步骤2：制作泡沫混凝土；制作测量地冲击实验中所用泡沫混凝土块的一半，待其养护脱模后，对其表面中心打大小合适的孔洞；

步骤3：将加速度传感器的一半固定到泡沫混凝土块里面；

步骤4：将安装好带有加速度传感器的一半泡沫混凝土放到更大的模具中，浇注与原来泡沫混凝土密度相同的泡沫混凝土，使其两者连接到一起，更加牢固地固定住加速度传感器；

步骤5：将安装制作好的测量地冲击的改进装置放置到需要测量的土体中。