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【期刊名称】 《刑事技术》
建筑物爆炸噪声被阻断与衰减效应研究
【英文标题】 Interdiction and Attenuation of Blast Noise from Exploding Building
【作者】 张冀峰孙玉友樊武龙潘炎辉
【作者单位】 公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心公安部物证鉴定中心
【中文关键词】 爆破噪声;建筑物爆炸;阻断系数;衰减效应
【英文关键词】 blast noise; building explosion; interdiction coefficient, attenuation effect
【文章编码】 1008-3650(2018)05-0369-04
【文献标识码】 A DOI: 10.16467/j.1008-3650.2018.05.005
【期刊年份】 2018年【期号】 5
【页码】 369
【摘要】 目的通过实验研究,对建筑物爆炸现场中墙体对爆破噪声的阻断与衰减效应进行研究。方法采用浅坑道爆炸方式来模拟建筑物内部爆炸,利用沙袋堆积封堵来模拟阻断墙体,爆炸实验药剂选用TNT炸药,采用集团装药方式起爆,装药量分别为5、20、40、80、120kg。噪声测试地点距爆点400m。结果建筑物内部爆炸产生的爆炸噪声在多层墙体阻断和封堵条件下,明显降低了爆破噪声强度;阻断系数α=0.04n, n为阻断层数。结论通过爆炸噪声阻断与衰减效应的研究,可实现对爆炸噪声初始声压进行估算,为建筑物爆炸的爆炸当量分析和推算提供技术依据和方法。
【英文摘要】 Objective To study the blocking and attenuation of blast noise on the site of building explosion. Methods The shallow-tunnel explosion was used to simulate detonating the inside of building, and stacked sandbags to simulate the blocking wall. With TNT as the test explosive agent, pack-charging mode was adopted to detonate the respective load of 5, 20, 40, 80, 120kg. Results The blast noise from exploding inside the building obviously reduced its intensity by the blocking and sealing of multilayer wall, with the interdiction coefficient α=0.04n (n representing the stacked layer number of blocking wall). Conclusion According to the interdiction and attenuation of blast noise, an estimation can be made on the initial sound pressure of explosion noise, thereby providing a technical basis and method for analysis and calculation of explosive equivalent weight of building explosion.
【全文】法宝引证码CLI.A.1248880    
  
  爆炸现场勘验工作中,技术人员对爆炸毁伤效应关注的重点是爆炸直接作用痕迹、爆炸冲击波和爆炸地震波,并依据爆炸毁伤特征中可量化参数对爆炸现场进行研判和重建分析。然而爆炸噪声也是炸药爆炸毁伤效应主要特征之一,是爆炸现场勘验工作中容易被忽视的一个可以特征量化的指标{1}。在一些疑难爆炸案(事)件中,爆炸导致建筑物坍塌且爆炸现场周围缺乏可有效测量爆炸冲击波毁伤范围的特征目标,容易导致爆炸直接作用痕迹和爆炸冲击波毁伤范围等难以勘验、判定和量化,致使该爆炸的炸药量难以推断和现场无法重建。然而,在爆炸现场中,不同强度爆炸噪声会对人体产生不同程度的听力损伤。而距爆炸点不同距离人员的损伤特征和对爆炸声响反应特征,都可依据爆炸噪声对人体损伤的相关标准和技术依据{2},结合爆炸噪声的阻断与衰减规律对爆炸噪声声压级进行推断。进而依据爆炸噪声声压公式{3}对炸药爆炸当量进行估算,为现场重建提供技术依据。
当前,在刑事科学技术领域对爆炸噪声的传播规律、衰减效应等方面的研究相对较少,缺乏一些必要的基础数据和技术方法。因此,本文通过模拟建筑物内部爆炸,采用爆炸试验的方式对爆炸噪声在多层墙体阻断条件下的传播规律和衰减效应进行研究和探讨,为爆炸案件现场勘验工作中对爆炸噪声的合理判定和应用提供技术方法和依据。
1材料与方法
1.1实验方案
采用浅坑道爆炸方式来模拟建筑物内部爆炸,其内部空间相对封闭,浅坑道对爆炸噪声的衰减影响较小;在坑道口利用沙袋堆积封堵来模拟阻断墙体,采用了单层和多层封堵的方法(图1)。测试点选择在坑道口东南方向约400 m处,中间为开阔区域。
公安部应用创新计划项目(No.2011YYCXGAES111)
图1几种封堵形式示意图
Fig.1 Several blocking forms
根据国际上对爆炸能量评定通常以TNT爆炸当量为标准,因此爆炸实验药剂选用TNT炸药,采用集团装药方式起爆,装药量分别为5、20、40、80、120 kg。
1.2实验仪器
本次测声采用的仪器为丹麦B&K公司产2209型脉冲精密声级计,符合IEC/179(A)(1973)标准,属1型声级计,配置4115型1寸微声器,测量范围为15~140 dB,频率范围2 Hz至18 kHz,该仪器既可测量稳态噪声,也可测量短周期的脉冲噪声,它专供实验室以及声音环境有严格规定或控制的场合下使用,其结构原理如图2所示。
2结果及分析
2.1噪声测试数据分析
噪声测试地点距爆点400 m。脉冲噪声的性质比较特殊,是在大气自由场中,由于爆炸、轰声或紊流等突然改压而引起的冲击脉冲,它有明显的激波成分{4-5}。
从未经封堵和阻断的爆炸产生的噪声与冲击波超压对比图(图3)中可见:图中红色曲线为冲击波压力波形,黑色的是高强度噪声波形,二者变化的趋势基本一样,且噪声有明显的冲击波成分。在实验中,主要采用沙袋封堵模拟墙体来对爆炸噪声进行阻断和衰减效应研究。图4为80 kg TNT经三层封堵后所测到的噪声波形,从图中可见噪声波形属于明显的阻尼振动,属于撞击噪声,是炸药对堆埋物及洞口封堵物撞击的结果,频率很低。图5是其相应的幅值谱图,由图可以看出它的主频率只有十几到几十周,可见封堵措施阻断了高频成分,声压为2.5914 Pa(RMS)并可计算得到计权网络的特性图(图6),该图可见A计权时这个频段(指线性或C声级)的响应是比较迟钝的。图7是对线性声级进行的A计权1/3倍频程的数据处理后所得的直方图,总声压为0.2254 Pa(RMS),对应的声压级为81 dBA。
(图略)
图2噪声测试结构原理图
Fig.2 Working principle to test blast noise
(图略)
图3冲击波及高强度噪声对比图
Fig.3 Blasting wave and the collated high-intensity noise
(图略)
图4实测80kg TNT装药爆炸时的噪声波形
Fig.4 Explosive-noise wave from 80kg detonated TNT
(图略)
图580 kg TNT装药爆炸时噪声波形的幅值谱图
Fig.5 Wave breadth of explosive-noise from 80kg detonated TNT
(图略)
图6计权网络特性图
Fig.6 Speciality of weighted network
(图略)
图780 kg TNT装药爆炸时噪声波形的A计权1/3倍频程直方图
Fig.7 The 1/3 representative of A-weighted wave from the explosive-noise of detonated 80kg TNT
通过实验测试和数据处理,可得噪声测试数据表1。
表1噪声测试数据表
Table 1 Data of explosive-noise

┌───────────┬──────────┬─────────┬──────┐
│炮次         │TNT当量/kg     │A声压级      │备注    │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│1           │5          │88        │无封口   │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│2           │5          │89        │无封口   │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│3           │5          │93        │无封口   │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│4           │20         │91        │一层封口  │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│5           │20         │89        │一层封口  │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│6           │20         │87        │一层封口  │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│7           │40         │94        │一层封口  │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│8           │40         │98        │一层封口  │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│9           │40         │92        │一层封口  │
├───────────┼──────────┼─────────┼──────┤
│10          │40         │93      


  ······

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【注释】                                                                                                     
【参考文献】 {1}贝克W E.爆炸危险性及评估[M].北京:群众出版社,1988.
{2}王秉义.枪炮噪声与爆炸声的特性和防治[M].北京:国防工业出版社,2001.
{3}纪冲,龙源,刘建青.爆炸冲击性低频噪声特性及其控制研究[J].爆破,2005, 22(1):92-95.
{4}孙忠良,孙慧明,刘江,等.对人体损伤的兵器噪声和冲击波的标准化测量[J].解放军医学杂志,2003, 28(1):19-22.
{5}王季卿.脉冲噪声的评价[J].声学学报,1987(4)62-73.
{6}张宝平.爆炸与冲击动力学[M].北京:国防工业出版社,1979.
引用本文格式:张冀峰,孙玉友,樊武龙,等.建筑物爆炸噪声被阻断与衰减效应研究[J].刑事技术,2018, 43(5):369-372.
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