直墙侧爆炸荷载下隧洞结构动力毁伤特性
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1华北水利水电大学水利学院 郑州,450046;2中国水利水电第三工程局有限公司 西安,710024;3华北水利水电大学土木与交通学院 郑州,450045;4华北水利水电大学地球科学与工程学院 郑州,450046

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中图分类号:

TJ55;O383.2;TH140

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(52409157);河南省自然科学基金青年基金资助项目(252300421557)


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    摘要:

    针对浅埋钢筋混凝土拱形隧洞在近场爆炸作用下毁伤机理不明、抗爆设计缺乏依据的问题,基于光滑粒子法和有限元(smooth particle hydrodynamics-finite element method,简称SPH-FEM)耦合算法,建立了炸药-砂土-隧洞全耦合三维数值仿真模型。首先,系统探究直墙侧爆炸荷载作用下爆源位置及炸药当量变化对隧洞结构的动力响应及毁伤特征的影响,分析了不同爆源位置及多种炸药当量工况下隧洞的最大主应力分布、位移响应及损伤演化过程;其次,分析爆炸荷载作用下隧洞拱弧面的主应力分布规律以及结构整体变形破坏模式;最后,采用单自由度(single degree of freedom,简称SDOF)法对隧洞损伤等级进行划分。结果表明:起爆位置变化会显著影响拱面最大主应力分布,随着爆源由直墙顶部移至底部,拱面拉应力快速增长区缩小,拉应力平稳区域增加,衰减段主要集中在90°~180°;当爆源越靠近直墙中部,结构峰值位移越大,峰值位移分布于直墙中下部区域;随着爆源位置(底部向顶部移动)及炸药当量的增加,隧洞损伤程度显著提升。该研究为浅埋隧洞侧爆荷载下的抗爆设计与防护加固提供理论依据与参考。

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  • 收稿日期:2025-07-18
  • 最后修改日期:2025-09-14
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  • 在线发布日期: 2026-08-28
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