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３．２ 水下爆炸冲击荷载类型 图 ４给出了水下
爆炸冲击阶段典型的压力时程曲线，可以发现，
冲击波阶段的 压 力 曲 线 由 多 段 曲 线 组 成，这 表
明库坝地区的水下爆炸 冲击 荷载由 多种 爆炸冲
击荷载组成。图 ５为水下爆炸冲击波在库坝系统
中的传播示意 图。库 坝 系 统 中 的 水 下 爆 炸 冲 击
波传播与自由场水下爆 炸冲 击波的 传播 有着较
大的不同，与 自 由 场 一 样，当 炸 药 起 爆 后，冲
击波以球面波 的 形 式 向 四 周 传 播，但 是 在 库 坝
系统中，当 球 面 波传 播 至拱 坝坝面、两 岸 岸 坡 图 ４ 水下爆炸冲击阶段典型压力时程曲线
以及库底基岩 后，会 在 边 界 面 发 生 反 射 形 成 反
射波，反射波为压缩波，朝着与入射波相反的方向传播。当冲击波传播至自由水面后，会在自由水面
发生反射，反射后会形成拉伸波，拉伸波会导致水域中的压力降低。因此，对于水库中任意一点，其
可能受到的冲击荷载可分为以下四类：第一类为炸药起爆后直接传达的直达波；第二类为拱坝坝面的
反射波；第三类为两岸岸坡的反射波；第四类为基底反射波。

图 ５ 库坝系统中水下爆炸冲击波传播示意

为了明确实测数据中的四段荷载曲线是否对应以上 ４种类型的冲击荷载，根据几何关系以及镜面
反射原理，确定了库坝系统中水下爆炸冲击波的传播路径。以试验 １为例，对 ４种冲击波传播至测点
Ｓ２所在位置 Ｐ点的传播路径进行了分析，如图 ６所示。炸药起爆后，从爆源 Ｏ点向传感器所在 Ｐ点传
播，然后在拱坝坝面 Ｃ点处反射，反射波传播方向与入射波相反，由 Ｃ点向 Ｐ点传播。随着传播距离不
断增大，冲击波将传播至基底 Ｄ处及岸坡 Ｂ处并发生反射，形成的反射波将向库中传播，经过一段时间
后反射波会抵达 Ｐ点。在确定了传播路径后，计算得到了不同类型冲击波到达测点的时间间隔：
２ Ｌ
Δ ｔ ＝ ＰＣ （１）
１
Ｃ
Ｌ ＋ Ｌ － Ｌ ＯＰ
ＯＤ
ＤＰ
Δ ｔ ＝ （２）
２
Ｃ
Ｌ ＋ Ｌ － Ｌ ＯＰ
ＢＰ
ＯＢ
Δ ｔ ＝ （３）
３
Ｃ
式中：Δ ｔ、Δ ｔ、Δ ｔ分别为拱坝坝面反射波、基底反射波以及岸坡反射波与直达波传播至 Ｐ点的时
１
３
２
间间隔，ｓ；Ｃ为冲击波在水中传播的速度，本次试验中冲击波压力较小，水中波速可取 １５００ｍ?ｓ。
将理论值与实测时间间隔进行对比，如表 ３所示。时间间隔的理论值与实测值基本一致，说明上
述猜想正确：库坝系统中的水下爆炸冲击荷载分为直达爆炸冲击荷载、拱坝反射爆炸冲击荷载、岸坡
反射爆炸冲击荷载以及基底反射爆炸冲击荷载四类。
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