[发明专利]地下核爆炸近区地冲击毁伤效应的分析方法及系统

说明书

本发明提供了一种地下核爆炸近区地冲击毁伤效应的分析方法及系统，该方法包括：计算地下核爆炸近区的应力波峰值的应力范围；获取地下核爆炸近区的待分析毁伤效应的目标隧道的隧道结构；查找预设的映射关系表以获取与所述目标隧道的隧道结构对应的不同地冲击毁伤程度的破坏应力参数值；将所述地下核爆炸近区的应力波峰值的应力范围与获取的不同地冲击毁伤程度的破坏应力参数值进行匹配，以确定地下核爆炸近区的应力波峰值的应力范围对所述目标隧道的地冲击毁伤程度。本发明能够实现对地下核爆炸近区的隧道的安全距离预估或给定区域内隧道的破坏程度分析。

技术领域

本发明涉及爆炸加载技术领域，尤其涉及一种地下核爆炸近区地冲击毁伤效应的分析方法及系统。

背景技术

若地下结构配置在距离爆炸发生位置较近时(径向裂纹区附近)，则爆炸地冲击将会对地下结构产生直接冲击破坏，主要形式有：剥离破坏、挤压剪切破坏和劈裂拉伸破坏。在应力波传播的过程中，遇到隧道的临空面时，就会形成反射拉伸波，向相反方向传播，反拉伸波和入压缩波的合并使隧道临空面附件应力减小，可能形成拉应力，并使质点的位移和速度增大。反射合成后的拉应力若超过岩体的抗拉强度，则隧道临空面的岩石就会一层层拉裂，脱离岩体飞出，通常称之为剥离。剥离破坏的程度除与应力波的升压时间、岩石抗拉强度、隧道轮廓形状等因素有关外，还与应力波长和隧道尺寸有关。研究表明，应力波升压段越陡峭，作用时间越短，则剥离破坏越严重。若围岩的抗拉强度大，且隧道横截面尺寸与应力波长相比很小，则剥离破坏效果就较小。

当应力波通过隧道时，在隧道周围将引起应力重分布，造成应力局部变大的现象，通常称为应力集中。若入射应力波的强度较高，在围岩中引起的压应力或剪应力超过岩石的抗压或抗剪强度时，围岩会产生挤压或剪切破坏。挤压剪切破坏作用与应力波峰值、作用时间、围岩强度、隧道断面形状有关。在应力波峰值一定的情况下，围岩强度高的圆形断面隧道受挤压剪切破坏作用较弱。

当应力波从隧道顶部入射到地下隧道时，在隧道边墙和底板上，沿主应力方向常常产生拉伸破坏，破坏模式类似于单向受压状态下岩石试件的劈裂破坏，因此称为拉伸劈裂破坏。由于侧墙与底板处于双向受力状态，因此在拉伸和劈裂破坏作用下，会产生较大变形，围岩向隧道内部挤入，甚至倒塌。

可见，如何实现地下核爆炸近区地冲击毁伤效应的分析估计，对深地下工程构筑的实现具有重要意义。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的地下核爆炸近区地冲击毁伤效应的分析方法及系统。

本发明的一个方面，提供了一种地下核爆炸近区地冲击毁伤效应的分析方法，所述方法包括：

计算地下核爆炸近区的应力波峰值的应力范围；

获取地下核爆炸近区的待分析毁伤效应的目标隧道的隧道结构；

查找预设的映射关系表以获取与所述目标隧道的隧道结构对应的不同地冲击毁伤程度的破坏应力参数值；

将所述地下核爆炸近区的应力波峰值的应力范围与获取的不同地冲击毁伤程度的破坏应力参数值进行匹配，以确定地下核爆炸近区的应力波峰值的应力范围对所述目标隧道的地冲击毁伤程度。

进一步地，所述地冲击毁伤程度包括：完全破坏、严重破坏、中等破坏和轻微破坏。

进一步地，所述方法还包括：

根据地下核爆炸的爆炸当量、以及地下核爆炸近区的地质条件、隧道状态确定不同的地冲击毁伤程度对应的隧道破坏分区的大小。

进一步地，所述根据地下核爆炸的爆炸当量、以及地下核爆炸近区的地质条件、隧道状态确定不同的地冲击毁伤程度对应的隧道破坏分区的大小具体包括：

根据预设的分区计算模型计算不同的地冲击毁伤程度对应的隧道破坏分区的大小，公式如下：