(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111269542.5 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 武汉大学 (72)发明人 卢文波　刘杰　王高辉　陈明　 严鹏　王洋　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 代理人 李炜 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于侵彻爆炸毁伤混凝土重力坝的抗 倾覆稳定安全评价方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于侵彻爆炸毁伤混凝 土重力坝的抗倾覆稳定安全评价方法， 包括如下 步骤： 选取混凝土重力坝的典型坝段； 了解侵彻 武器型号及侵彻条件； 确定侵彻爆炸毁伤破坏形 态； 确定侵彻爆炸毁伤范围； 确定混凝土重力坝 的破坏路径； 残留断面强度参数确定与应力校 核； 根据抗倾覆公式计算出抗倾覆稳定安全系 数； 建立侵彻爆炸毁伤抗倾覆稳定安全评估模 型。 本发明方法无需采用现场爆炸测试试验， 只 需借助已通过可靠性验证的侵彻爆炸毁伤抗倾 覆稳定评估模 型， 即可对侵彻爆炸毁伤混凝土重 力坝的稳定性进行评价。 在重力坝遭受不同侵彻 武器、 不同侵彻条件及不同侵彻部位打击的情况 下， 本发明方法可以快速评价爆炸毁伤混凝土重 力坝的抗 倾覆稳定性。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114357557 A 2022.04.15 CN 114357557 A 1.一种用于侵彻爆炸毁伤混凝土重力坝的抗倾覆稳定安全评价方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 步骤1， 选取混凝 土重力坝的典型坝段； 步骤2， 了解侵彻武器的参数和侵彻条件； 步骤3， 首先利用Young经验公式， 结合侵彻武器参数和侵彻条件， 计算出弹体侵彻深 度； 然后采用Livingston的爆破漏斗理论， 判断弹体在混凝土重力坝内部发生爆 炸后， 其毁 伤形态为内部作用破坏还是爆破漏斗破坏； 步骤4， 当发生浅表爆炸形成爆破漏斗时， 按照工程爆破理论及其相应公式， 计算出爆 坑深度和爆坑半径； 当发生侵彻爆炸内部作用破坏时， 采用相应的内部爆炸作用破坏分区 计算方法得 出混凝土毁伤范围； 步骤5， 根据侵彻部位的位置， 利用计算出来的爆坑的深度及半径， 确定转动中心， 进一 步得到混凝 土重力坝的可能失效截面， 即为 其破坏路径； 步骤6， 对破坏路径截面处的残留断面进行强度参数确定， 然后采用材料力学法对破坏 路径截面上游坝面处进行应力校核， 判断破坏路径截面处的上游坝面是否会开裂以及是否 会形成贯 穿裂缝； 步骤7， 利用抗倾覆的计算公式， 求出混凝土重力坝的抗倾覆稳定安全系数， 并进行安 全性评估； 步骤8， 基于上述步骤， 通过获知侵彻武器、 侵彻条件和侵彻部位的信息， 即可快速计算 出混凝土重力坝的抗倾覆稳定安全性能； 收集抗倾覆稳定安全性能的数据， 建立基于侵彻 武器‑侵彻条件 ‑侵彻部位的混凝土重力坝的侵彻爆炸毁伤抗倾覆稳定安全评估数据库及 模型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤2中， 侵彻武器的参数包括弹体质 量、 弹体横截面积、 弹头类型、 弹头长度、 弹体直径、 弹体装药量和弹头部表面曲率半径； 所 述侵彻条件 包括侵彻速度和命中角。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤3中， 弹体侵彻深度Hq的计算公式 如下： 式中： M为弹体质量， kg； v0为弹体着靶速度， m/s； A为弹体横截面积， m2； ， S为可侵彻性指 标； N根据弹头的不同， 采用不同的计算方法： 卵形弹头： 锥形弹头： 式中： Ln为弹头长度， m； d为弹体直径， m； CRH为钻地弹头部表面曲率半径与钻地弹横截 面半径之比。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于： 所述步骤3中， 弹体侵彻深度Hq的计算公式 中， 可侵彻性指标S的计算公式如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114357557 A 2S＝2.7(fcQ)‑0.3             (4) 式中： fc为无侧限抗压强度， MPa； Q 为岩石质量指标。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤3 中， 判断弹体在混凝土重力坝内 部发生爆炸后， 其毁伤形态为内部作用破坏还是爆破漏斗破坏的方法为： 在已知导弹炸药当量和混凝土的变形 能系数的情况下， 采用Livin gston提出的爆破漏 斗理论， 可求出混凝 土表面形成破坏临界漏斗状态的炸药埋深， 如下式： WC＝EbQ1/3             (5) 式中： Q为炸药量， kg； Eb为岩石的变形能系数； WC为临界埋深， m； 当弹体侵彻深度Hq小于炸药的临界埋深WC时， 混凝土重力坝 内部发生侵彻爆炸形成爆 破漏斗； 当弹体侵彻深度Hq大于炸药的临界埋深WC时， 侵彻爆炸 内部作用破坏， 混凝土重力 坝表面不会形成爆破漏斗 。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤4中， 当发生浅表爆炸形成爆破漏 斗时， 弹体侵彻到目标内部最大深度以后发生爆炸， 爆心在装药中心， 按照工程爆破理论， 弹坑深度用下式确定： H＝Hq‑L·cosα            (6) 式中： Hq为战斗部在介质中的侵彻深度， m； L 为装药中心的高度； α 为命中角； 计算出弹坑深度之后， 利用炸药量、 弹坑深度与弹坑半径之间的关系式， 确定出弹坑半 径， 式子如下： Q＝f(H/r)q标·H3           (7) 式中： Q为炸 药量， kg； q标为形成标准抛掷漏斗的单位体积介质的炸 药消耗量， kg/m3； H为 侵彻弹坑深度， m； f(H /r)为爆破作用指数函数。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于： f(H /r)的计算公式为： 将(8)式代入(7)式即得： 其中： r为弹坑半径， m； η为TNT换算成按锑的转换系数， 取1.1。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤4中， 当发生侵彻爆炸内部作用破 坏时， 采用相应的内部爆炸作用破坏分 区计算方法得出混凝土毁伤范围； 压碎区半径R1， 裂 隙区半径R2的确定可采用如下理论公式： 式中： R1为压碎圈半径； ρ0为炸药密度， D 为炸药爆速； n为炸药爆炸产物膨胀碰撞炮孔壁 时的压力增大系 数， 一般取n＝10； K为装药径向不耦合系 数， K＝db/dc， db， dc分别为炮孔半 径和药包半径； γ为爆轰产物的膨胀绝热指数， 一般取γ＝3； le为装药轴向系数； α为载荷 传播衰减指数(冲击波区)； σcd为单轴动态抗压强度； rb为炮孔半径； σR为压碎圈与裂隙圈分 界面上的径向应力； σtd为单轴动态抗拉强度； β 为载荷 传播衰减指数(应力波区)；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114357557 A 3