软弱地基土在爆炸荷载作用期间的孔隙水压力变化分析（2002.09）
1．引 言
在特定条件下，爆炸法处理软弱地基是一种加固地基的有效方法。确定土中孔隙水压力在爆炸期间的变化情况是爆炸法处理软基的理论研究中心。由于炸药在土中爆炸历时很短，用孔隙水压力测试仪很难测出爆炸期间的孔隙水压力值。鉴于此，笔者试图从理论上对爆炸期间孔隙水压力的变化作一定的分析研究。
2．求解方程的建立
假设土体是均质完全饱和，土体变形仅由孔隙水排出和超静孔隙水压力消散引起，在应力变化范围内，土体为弹塑性材料，土体中只产生竖向渗流和压缩。
假设土体为单面排水，即土体顶面为完全透水层，底面为不透水层，在爆炸之前土中超静孔隙水压力为0。
图l 模型示意图
如图l所示，根据土动力学原理，通过将土动力学太沙基理论和振动孔压增长模式相耦合可得方程：
式中：p为孔隙水压力；
k’sl－2为土的体积回弹模量；
k为土的渗透系数；
gw为水的密度；
为土中振动孔压模式。
则边界条件可表示为：z=0时，p=0；z=h时，
。
3．孔压模式的确定
对于不规则荷载的作用，有关文献作了较深入的研究，发现在不规则荷载作用下，孔隙水压力的发展速率与变化规律主要取决于振动荷载的大波幅值及其在时间域上排列的位置。根据爆炸作用的特性，此处选取的振动模式方程为：
式中：pg为不排水条件下的孔隙水压力增长势；uf为界限孔隙水压力，它是爆炸过程中孔压p增长的最大值，与土体性质，炸药量有关；tf，为与uf对应的振动持续时间；卢为计算参数，与土的密度、固结应力比以及动荷载作用强度等有关。
4．方程的解答
据
根据数理方程的知识，令
，解上述方程得：
5．结果分析
在本文中，各参数取值如下：k’sl－2=4.6×106Pa，k=1×10
将各参数代人公式(3)中，算出p(z，t)的表达式，分析孔隙水压力随深度变化，孔隙水压力随时间变化。
在爆炸期间孔隙水压力随着时间的延长而增大，在爆炸结束的瞬间达最大值，即土体在整个爆炸期间的变形都在增加，爆炸结束时变形达最大值。
当深度在0～
在某一固定时刻，土层深度在0.1～10 m范围之内，孔隙水压力随深度的改变很小。
6．结 论
在单面排水的土体中，原土层中不存在超静孔隙水压力时，爆炸期间爆炸作用引起的孔隙水压力在排水面的附近振荡变化，振荡区的范围大概在0～
在单面排水的土体中，原土层中不存在超静孔隙水压力时，爆炸期间爆炸作用引起的孔隙水压力变化与时间的关系近似为指数关系，在爆炸结束时达最大值。
发表刊物：爆破。2002年第19卷第3期。