劉明君，李 展，謝 偉，尹 青，曾 丹，張亞棟，周 亭

（1.陸軍工程大學(xué)爆炸沖擊防災(zāi)減災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210007；2.73211 部隊(duì)，江蘇 南京 211800；3.軍事科學(xué)院國(guó)防工程研究院，北京 100036；4.中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100045；5.東南大學(xué)爆炸安全防護(hù)教育部工程研究中心，江蘇 南京 211189）

炸藥庫(kù)、火藥庫(kù)、油氣庫(kù)、彈藥庫(kù)等危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)在雷電、火災(zāi)、武器打擊等外界作用下，庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存的危險(xiǎn)品易發(fā)生爆炸，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。“8·12 天津?yàn)I海新區(qū)爆炸事故”導(dǎo)致165 人死亡，798 人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)70 億元[1]；俄烏沖突中，俄軍新卡霍夫卡軍火庫(kù)被烏軍擊中并發(fā)生爆炸，導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡[2]。為確保庫(kù)房發(fā)生爆炸時(shí)周?chē)藛T和環(huán)境的安全，充分利用建設(shè)場(chǎng)地的地形地貌并預(yù)留充足的安全距離，是建設(shè)危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的首要考量[3]。

根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，典型的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)可分為地面庫(kù)、地下庫(kù)和覆土庫(kù)[4-8]3 類(lèi)。對(duì)各類(lèi)型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的安全距離已有廣泛研究，并取得了豐富的成果。文獻(xiàn)[4]中指出，地面庫(kù)強(qiáng)度低，需與防護(hù)土堤等防護(hù)設(shè)施配合建設(shè)。地面庫(kù)不能有效限制爆炸沖擊波的傳播和爆炸破片的飛散[4]，且不得存儲(chǔ)有整體性爆炸風(fēng)險(xiǎn)的爆炸物[5]。Park 等[9]基于理論分析和數(shù)值計(jì)算比較了地面庫(kù)和地下庫(kù)的安全距離，指出地下庫(kù)的最小庫(kù)間安全距離比地面庫(kù)小62.8%。

地下庫(kù)發(fā)生爆炸時(shí)會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈地震動(dòng)，導(dǎo)致相鄰庫(kù)室墻壁剝落并產(chǎn)生破片拋擲，引發(fā)殉爆[5]。云慶[10]、劉桂英等[11]以相鄰庫(kù)室墻壁不發(fā)生剝落為準(zhǔn)則，對(duì)地下庫(kù)覆蓋層的臨界厚度進(jìn)行了研究，得到了相鄰庫(kù)室的最小間距。Sugiyama 等[12-18]通過(guò)縮尺試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)地下庫(kù)爆炸產(chǎn)生的沖擊波進(jìn)行了研究，分析了庫(kù)房洞室長(zhǎng)徑比、口部尺寸及裝藥形狀對(duì)沖擊波的傳播和安全距離的影響。Wu 等[19]通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)不同圍巖條件下的地下庫(kù)內(nèi)爆炸進(jìn)行了研究，提出了估算地下庫(kù)周?chē)鷵p傷區(qū)域、相鄰庫(kù)室之間安全間距和安全埋置深度的經(jīng)驗(yàn)公式。

由于建設(shè)方便、費(fèi)效比優(yōu)良，覆土庫(kù)在危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)建設(shè)中廣泛使用。Weals[20]對(duì)覆土庫(kù)開(kāi)展了4 組大比例爆炸試驗(yàn)，得到了防止兩側(cè)及后方庫(kù)房相鄰庫(kù)房殉爆的最小庫(kù)間距離和結(jié)構(gòu)破片的飛散范圍。Oswald[21]認(rèn)為，覆土庫(kù)爆炸破片的飛散范圍與藥室比和庫(kù)房的材料有關(guān)。李錚等[22]通過(guò)縮尺試驗(yàn)，研究了丘陵地區(qū)覆土危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)爆炸沖擊波的傳播規(guī)律，指出了該型庫(kù)房爆炸時(shí)沖擊波流場(chǎng)分布的方向性。Kim 等[23]、榮凱等[24]分別通過(guò)縮尺試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算研究了覆土庫(kù)爆炸產(chǎn)生的沖擊波的衰減規(guī)律，表明覆土可在一定程度上限制爆炸沖擊波向庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方傳播，庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的超壓峰值、沖量小于地面庫(kù)爆炸。渡辺萌奈等[25]通過(guò)1∶10 和1∶20 的小比例縮尺爆炸試驗(yàn)對(duì)覆土庫(kù)的爆炸破片進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)覆土越厚爆炸破片的飛散范圍越小。

現(xiàn)有研究結(jié)果表明，危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的安全距離受其結(jié)構(gòu)形式的影響很大：一般情況下，地面庫(kù)安全距離大[5]；地下庫(kù)多修建于山體中，可有效減小安全距離，但其建設(shè)受到地形地貌的限制大[4-5]；覆土庫(kù)適用范圍廣，其爆炸沖擊波的流場(chǎng)分布具有方向性，與地面庫(kù)相比能在一定程度上減小兩側(cè)及后方的安全距離，但減小程度有限，且破片的方向性不強(qiáng)[5]。雖然上述3 種形式的庫(kù)房已被廣泛研究和應(yīng)用，但仍難以滿足在相對(duì)平坦開(kāi)闊場(chǎng)地且安全距離受限環(huán)境中的建設(shè)需求。

為解決此問(wèn)題，本文中借鑒地下庫(kù)和覆土庫(kù)的結(jié)構(gòu)特征和研究成果，針對(duì)一種新的結(jié)構(gòu)形式的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)，開(kāi)展3 組縮尺模型野外爆炸試驗(yàn)，研究倉(cāng)庫(kù)各組成部分對(duì)爆炸沖擊波傳播和爆炸破片飛散的影響，擬合沖擊波超壓峰值隨比例距離的衰減公式，給出新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的爆炸沖擊波安全距離，以期為平坦場(chǎng)地、安全距離受限的條件下修建危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)提供解決方案。

1 新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式

借鑒地下庫(kù)和覆土庫(kù)爆炸沖擊波和破片具有方向性的特點(diǎn)，新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的基本設(shè)想是：修建一種地下淺埋式危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)房前端朝向允許泄爆方向，庫(kù)房主體上方兩側(cè)和后方一定范圍內(nèi)堆填適當(dāng)高度的土壤，以限制庫(kù)房爆炸對(duì)兩側(cè)及后方的影響，減小庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的安全距離。進(jìn)一步在主體上方堆土中設(shè)置一塊鋼筋混凝土板（稱(chēng)為分配板），使更多的堆土能夠參與抑制爆炸沖擊波傳播，以期分散庫(kù)房爆炸產(chǎn)生的沖擊波荷載。由此，新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)主要由淺埋式庫(kù)房主體、頂部堆土（heaped-up earth cover,HEC）和鋼筋混凝土分配板3 部分組成，如圖1所示。

圖1 新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式Fig.1 Structure of a novel hazards warehouse

庫(kù)房主體的斷面形式為直墻拱，口部朝向開(kāi)闊方向（泄爆方向），前墻外側(cè)少量堆土或不堆土。頂部堆土前低后高，截面形狀為梯形，梯形上底位于裝藥中心后側(cè)。分配板前小后大呈梯形，底面與地面平齊，前端在裝藥中心以前，后端在庫(kù)房主體之后，左右兩端完全覆蓋庫(kù)房主體。前墻外側(cè)設(shè)置運(yùn)輸通道，用于庫(kù)內(nèi)危險(xiǎn)品的運(yùn)輸。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

為驗(yàn)證新型庫(kù)房設(shè)計(jì)的合理性，研究分配板和庫(kù)房主體強(qiáng)度對(duì)爆炸沖擊波、爆炸破片的影響，制作了3 組縮尺模型?？s尺模型各組成部分如圖2 所示。庫(kù)房主體強(qiáng)度分為“強(qiáng)”“弱”兩種?！皬?qiáng)庫(kù)房”為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C30 混凝土和HRB 400 級(jí)鋼筋；庫(kù)房主體墻壁厚0.10 m，配筋率0.8%，前墻為砌體結(jié)構(gòu)；“弱庫(kù)房”為波紋鋼結(jié)構(gòu)。分配板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為3.1 m×2.5 m/5.5 m×0.15 m（長(zhǎng)×寬（前/后）×厚），采用C80 混凝土和HRB 400 級(jí)鋼筋，配筋率1.0%。

圖2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ透鹘M成部分Fig.2 Components of test models

3 組試驗(yàn)?zāi)Ｐ头謩e編號(hào)為模型1、2、3。3 組試驗(yàn)?zāi)Ｐ晚敳慷淹恋母叨?、范圍、土質(zhì)等情況均一致，模型1 為“弱庫(kù)房”結(jié)構(gòu)，無(wú)分配板；模型2 設(shè)置分配板，其余情況同模型1；模型3 為“強(qiáng)庫(kù)房”結(jié)構(gòu)，設(shè)置分配板。庫(kù)房主體、分配板及頂部堆土的尺寸及相對(duì)位置如圖3 所示。圖4 為庫(kù)房模型現(xiàn)場(chǎng)照片，模型3 分配板埋在土中，分配板不可見(jiàn)。

圖3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图绊敳慷淹脸叽纾▎挝唬簃）Fig.3 Size of the test models and heaped-up earth cover (unit: m)

圖4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ同F(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)ig.4 Photos of the test models

2.2 試驗(yàn)工況

根據(jù)新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)儲(chǔ)藥量和爆炸相似律[26]，各縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷难b藥量均為156 kg，采用柱狀TNT 裝藥，裝藥底面中心與庫(kù)房主體的地面中心重合，如圖5 所示。采用8#電雷管起爆及120 g 傳爆藥柱傳爆。

圖5 試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b藥情況Fig.5 Charging of test models

對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?～2，研究分配板對(duì)爆炸沖擊波傳播、爆炸破片飛散的影響；對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?和模型3，研究庫(kù)房主體強(qiáng)度對(duì)爆炸沖擊波傳播、爆炸破片飛散的影響。試驗(yàn)工況如表1 所示。

表1 縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ颓闆rTable 1 Cases of scaled test model

2.3 測(cè)點(diǎn)布置

試驗(yàn)測(cè)量了庫(kù)房周?chē)牡孛鏇_擊波壓力分布，并記錄了3 組模型試驗(yàn)的爆炸過(guò)程。

地面沖擊波壓力測(cè)點(diǎn)布置如圖6 所示，以模型的開(kāi)口朝向?yàn)?°方向，沿逆時(shí)針在0°、30°、60°、90°、135°、180°方向分別布置沖擊波壓力測(cè)點(diǎn)。壓力傳感器采用PCB 113 型，如圖7 所示，傳感器測(cè)量面與地面平齊，量程范圍均為0 ～ 0.69 MPa。

圖6 測(cè)點(diǎn)和高速攝像機(jī)布置Fig.6 Locations of gauges and high-speed camera

圖7 沖擊波超壓傳感器Fig.7 Setup of shock wave overpressure sensor

采用IX 黑白高速攝像機(jī)記錄爆炸過(guò)程，拍攝速度為10 000 s-1。使用徠卡FlexLine plus 全站儀統(tǒng)計(jì)爆炸破片的飛散角度和飛散距離。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 爆炸過(guò)程

圖8 給出了高速攝像機(jī)記錄的試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅ㄟ^(guò)程?？蓪⒈ㄟ^(guò)程分為4 個(gè)階段。（1）起爆階段，即炸藥起爆至爆轟產(chǎn)物沖出庫(kù)房口部階段。炸藥起爆后，爆轟產(chǎn)物從庫(kù)房前端沖出，受運(yùn)輸通道阻擋向上傳播，并出現(xiàn)火光。以炸藥起爆時(shí)刻為0 ms，模型1、2、3 出現(xiàn)火光的時(shí)刻分別為0.4、0.4、1.6 ms。（2）前墻破壞階段，即爆轟產(chǎn)物沖出庫(kù)房口部至前墻破壞階段。在炸藥的爆炸作用下，庫(kù)房前墻迅速破壞，爆轟產(chǎn)物泄出并形成火球，伴有沖擊波從庫(kù)房前墻處泄出。模型1、2、3 出現(xiàn)火球的時(shí)刻分別為1.4、1.4、2.7 ms。（3）結(jié)構(gòu)破壞階段，即前墻破壞至頂部堆土開(kāi)始掀起階段。在爆炸荷載作用下，庫(kù)房主體發(fā)生破壞并產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破片，頂部堆土向上掀起，堆土和破片向前、向上飛散。此階段可以清晰地觀察到?jīng)_擊波呈橢球形向外傳播，橢球球心位于前墻處，沖擊波從頂部堆土上方、兩側(cè)繞射至庫(kù)房后側(cè)。試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、2、3 頂部堆土開(kāi)始掀起的時(shí)刻分別為47.7、54.2、72.8 ms，頂部堆土開(kāi)始掀起時(shí)，沖擊波波陣面已在高速攝像機(jī)畫(huà)面外。（4）破片、堆土飛散階段，即頂部堆土掀起至堆土、破片落地階段。此階段結(jié)構(gòu)破片向前飛散，頂部堆土從前至后被掀起、拋灑。

圖8 各試驗(yàn)?zāi)Ｐ透咚贁z像圖像Fig.8 High-speed camera photos of the three tests

爆炸過(guò)程中，3 組試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谋_擊波均以庫(kù)房前墻處為中心向外傳播，爆炸破片向前、向上飛散，說(shuō)明本文中提出的庫(kù)房形式改變了爆炸沖擊波傳播和破片飛散的方向，達(dá)到了定向泄爆的目的。

3.2 超壓峰值

提取3 組試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭懈鳒y(cè)點(diǎn)的沖擊波超壓峰值，并與TNT 在軟質(zhì)地面爆炸的經(jīng)驗(yàn)公式[27]計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)驗(yàn)公式[27]為：

式中：p為超壓峰值，MPa；Z為比例距離，m/kg1/3。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)與對(duì)比結(jié)果如圖9 所示。由圖9 可知，試驗(yàn)測(cè)得的超壓峰值隨比例距離的增大呈對(duì)數(shù)衰減，這與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果趨勢(shì)一致，主要由TNT 爆炸產(chǎn)生的沖擊波在空氣中擴(kuò)散衰減造成的。對(duì)比不同方向的超壓峰值發(fā)現(xiàn)，同一比例距離處超壓峰值隨角度增加而減小。例如，比例距離為1.39 m/kg1/3處，模型1、2、3 在180°方向的超壓峰值分別為0°方向的23%、12%、9%，比例距離為13.23 m/kg1/3處，模型1、2、3 的超壓峰值分別為0°方向的59%、43%、25%，說(shuō)明爆炸沖擊波傳播過(guò)程具有明顯的方向性。

圖9 各試驗(yàn)?zāi)Ｐ统瑝悍逯礔ig.9 Peak pressure of the three tests

3.3 爆炸破片

3 組試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谋ㄆ破植荚趲?kù)房前側(cè)-90°～90°方向范圍內(nèi)，如圖10 所示。模型1 的典型破片為4 塊波紋鋼破片，其中3 塊分布在-30°～30°范圍內(nèi)，飛出較遠(yuǎn)的一塊在45°方向；模型2 的爆炸破片主要分布在-30°～30°范圍內(nèi)；模型3 的爆炸破片集中分布在-60°～60°范圍內(nèi)。由此說(shuō)明，3 組試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅ㄆ破姆植季哂忻黠@的方向性，符合定向泄爆的預(yù)期。

圖10 爆炸破片分布圖Fig.10 Distribution of explosion debris

對(duì)比各組試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷钠破瑪?shù)量及分布范圍發(fā)現(xiàn)，混凝土庫(kù)房的破片數(shù)量和飛散距離遠(yuǎn)大于波紋鋼庫(kù)房，最大飛散比例距離達(dá)32.8 m/kg1/3，是模型1 的2.5 倍。這表明波紋鋼材料延展性好，在庫(kù)房?jī)?nèi)爆炸作用下形成的破片體積大、數(shù)量少，而鋼筋混凝土材料延展性差，在爆炸荷載作用下，易形成大量破片。

4 沖擊波安全距離

4.1 沖擊波超壓分布規(guī)律

為定量研究新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)爆炸沖擊波的方向性及分配板、庫(kù)房主體強(qiáng)度對(duì)沖擊波傳播的影響，對(duì)比3 組試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谕环较蛏系某瑝悍逯?，如圖11 所示。

圖11 沖擊波超壓峰值、地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式及擬合公式Fig.11 Peak pressures, empirical formula and fitting functions of shock waves

由圖11 可知，在0° ～ 180°方向上，模型1 測(cè)得的沖擊波超壓峰值均小于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]的計(jì)算結(jié)果，且在135°和180°方向上更明顯。如比例距離為2.78 m/kg1/3處，相較于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]計(jì)算結(jié)果，模型1 的超壓峰值降低了54% ～ 76%。

對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、2 各方向的沖擊波超壓峰值發(fā)現(xiàn)，在頂部堆土、庫(kù)房強(qiáng)度等條件相同的情況下，分配板提高了模型2 在0°、30°方向的超壓峰值。比例距離為2.78 m/kg1/3處，模型2 的超壓峰值分別為64.42、72.04 kPa，相較于模型1 的60.15、62.13 kPa 分別高出了7%和16%；60°方向上，模型2 與模型1 的超壓峰值相差不大，平均相差0.5%；90°方向上，比例距離大于2.04 m/kg1/3時(shí)，模型1、2 的超壓峰值平均相差不足2%；135°、180°方向上，模型2 各測(cè)點(diǎn)的超壓峰值相較于模型1 明顯更低，如比例距離為3.25 m/kg1/3處，模型2 的超壓峰值分別為19.55、17.65 kPa，分別是模型1 的73%（26.68 kPa）和68%（26.11 kPa）。這表明分配板能夠進(jìn)一步增強(qiáng)庫(kù)房的定向泄爆性能，顯著降低了庫(kù)房側(cè)后方、正后方的超壓峰值，減小了該方向的安全距離。分配板在庫(kù)房爆炸作用下的運(yùn)動(dòng)變形是與爆炸沖擊波傳播強(qiáng)耦合的過(guò)程[28]：在爆炸作用下分配板向上運(yùn)動(dòng)并向后翻轉(zhuǎn)，期間發(fā)生變形、破壞，但其結(jié)構(gòu)響應(yīng)與破壞遠(yuǎn)滯后于沖擊波傳播；當(dāng)沖擊波作用于分配板時(shí)，由于鋼筋混凝土材料強(qiáng)度高、波阻抗大[27]，分配板使更多的堆土能夠參與抑制爆炸沖擊波向四周擴(kuò)散，起到了分散爆炸荷載的作用，阻擋沖擊波向庫(kù)房后方傳播。

對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、3 的超壓峰值發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土庫(kù)房主體可減小庫(kù)房?jī)蓚?cè)、后方的沖擊波超壓峰值，135°和180°方向尤為明顯。以180°方向?yàn)槔?，比例距離為2.78 m/kg1/3處，模型3 的超壓峰值為13.83 kPa，相較于模型2 的23.04 kPa 減小了40%；比例距離為7.19 m/kg1/3處，模型3 的超壓峰值為5.67 kPa，不足模型2 超壓峰值的50%（11.51 kPa）。這表明庫(kù)房主體的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度會(huì)影響沖擊波傳播，可歸結(jié)于兩方面因素：（1）相較于模型2，模型3 庫(kù)房主體強(qiáng)度更高，前墻（砌體）強(qiáng)度與庫(kù)房主體其他部分（鋼筋混凝土）強(qiáng)度相差較大，爆炸沖擊波作用于庫(kù)房主體時(shí)，前墻迅速破壞并發(fā)生泄爆，沖擊波與爆轟產(chǎn)物從前墻泄出，從而減小了庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的超壓峰值；（2）鋼筋混凝土庫(kù)房主體在破壞過(guò)程中能夠消耗更多的爆炸沖擊波能量，遲滯了庫(kù)房前部上方覆土掀開(kāi)的過(guò)程，從而降低了庫(kù)房外側(cè)的爆炸荷載。

4.2 沖擊波安全距離

對(duì)圖11 中各方向沖擊波超壓峰值隨比例距離的衰減規(guī)律進(jìn)行公式擬合，以超壓峰值0.10、0.05 和0.02 MPa 作為沖擊波對(duì)人員的重傷、輕傷和安全的毀傷閾值[29-30]，繪制沖擊波超壓對(duì)人員的毀傷范圍，如圖12 所示。

由圖12 可知，模型1 后方的沖擊波安全距離顯著小于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]的計(jì)算結(jié)果。135°、180°方向上，沖擊波對(duì)人員的安全距離分別為4.16 和4.37 m/kg1/3，相較于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[26]的計(jì)算值（8.38 m/kg1/3）分別減小50%和48%。這與淺埋式庫(kù)房主體和頂部堆土形狀有關(guān)：淺埋式庫(kù)房主體限制了爆炸沖擊波向兩側(cè)及后方傳播；前低后高的堆土形式致使堆土前端強(qiáng)度弱、后端強(qiáng)度高，有利于沖擊向前泄出，促進(jìn)庫(kù)房?jī)?nèi)爆炸的定向泄爆，顯著減小庫(kù)房90° ～ 180°方向的沖擊波安全距離。

圖12 各試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜎_擊波超壓峰值等值線及對(duì)比Fig.12 Isolines and comparison of peak pressures of the test models

對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、2 的沖擊波安全距離，發(fā)現(xiàn)135°、180°方向上，模型2 的沖擊安全距離分別為3.38、3.07 m/kg1/3，相較于模型1 的4.16 和4.37 m/kg1/3分別減小了19%和30%；與地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]相比分別減小了60%和63%。由此說(shuō)明，分配板能有效減小庫(kù)房后方的沖擊波安全距離。對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、3 的沖擊波安全距離，發(fā)現(xiàn)135°、180°方向上，模型3 的沖擊波安全距離分別為2.40、1.91 m/kg1/3，較模型2 的3.38 和3.07 m/kg1/3分別減小了29%和38%；與地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]相比，分別減了71%和77%。由此說(shuō)明，相較于波紋鋼庫(kù)房主體，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)顯著減小了庫(kù)房后方的沖擊波安全距離。

對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ? 與覆土庫(kù)[24]的沖擊波安全距離，發(fā)現(xiàn)135°、180°方向上，覆土庫(kù)[24]的沖擊安全距離分別為4.13、4.27 m/kg1/3，分別為模型3 的1.72 倍和2.24 倍。由此說(shuō)明，相較于覆土庫(kù)[24]，新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)可使庫(kù)房后方的沖擊波安全距離減小約50%。

5 結(jié) 論

針對(duì)一種新的結(jié)構(gòu)形式的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)開(kāi)展了縮尺模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了新型結(jié)構(gòu)形式的合理性，并分析了主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和鋼筋混凝土分配板的影響，得到以下主要結(jié)論。

(1)新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)可有效實(shí)現(xiàn)定向泄爆，減小爆炸沖擊波和破片對(duì)庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的影響范圍，與地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]相比，庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的安全距離最大可減小77%；與覆土庫(kù)[24]相比，庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的安全距離可減小約50%。

(2)頂部堆土能有效限制爆炸沖擊波的傳播和爆炸破片的飛散，使爆炸破片集中分布在庫(kù)房前側(cè)，并減小沖擊波在庫(kù)房后方的安全距離。

(3)分配板是新型倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，能夠加強(qiáng)定向泄爆效果、減小庫(kù)房前側(cè)爆炸破片的飛散角度，并使庫(kù)房后側(cè)的安全距離進(jìn)一步減小30%。

(4)與波紋鋼庫(kù)房主體相比，鋼筋混凝土庫(kù)房主體后側(cè)的安全距離最大可減小38%，但產(chǎn)生的破片數(shù)量更多，且向庫(kù)房前端的飛散距離更遠(yuǎn)、分布范圍更大。