第四部分-地下工程战争灾害防护

地下工程战争灾害防护苗胜军北京科技大学土木工程系内容提要现代战争灾害特点与防护原则核武器冲击波对地下工事孔口的作用土中应力波及其作用在地下结构上的荷载地下人防工程防护措施与设备一、现代战争灾害特点与防护原则现代战争造成地下工程灾害的主要武器各国民防建设概况地下工程战争灾害防护原则1.现代战争造成地下工程灾害的主要武器钻地弹核武器1.1钻地弹钻地弹——又叫“深侵彻炸弹”或“掩体粉碎机”。钻地弹头主要由一个预侵彻弹头（或称先导弹头）和一个主侵彻弹头（或称后继弹头）组成，能够遁地而行，可穿透深达30多米的地下土层、厚达6米多的地下岩石或钢筋混凝土。深侵彻原理：预侵彻弹头爆炸→射束流→迅速撕开目标表面形成洞口→主侵彻弹头立即进入目标内部→继续侵彻→延时爆炸。钻地弹载体——巡航导弹弹体、航空炸弹弹体及火箭等充当，以使弹头获得足够的速度。常规钻地弹——“杰达姆”（JDAM）联合制导攻击武器、“三军通用防区外攻击导弹”（TSSAM）、“扩孔器”钻地弹、“带矛者”钻地弹等。核钻地弹——B61-11核航弹。中国驻南使馆遭袭案：北京时间1999年5月8日凌晨5时45分，美军公然袭击中国驻南使馆，就是一架B-2A隐身战略轰炸机一次投了6颗908千克重的GBU-31JDAM制导炸弹，从不同方位击中我驻南使馆建筑物的不同部位并穿入内部和地下爆炸，使我驻南使馆遭到严重破坏，制造了导致3名中国新闻工作者死亡、近30人受伤的惊世血案。1.2核武器核弹——对一定深度内的地下工程有毁灭性的打击。载体——洲际弹道导弹（美国“民兵Ⅲ”洲际导弹）。2.各国民防建设概况前苏联美国西欧日本、西德新加坡中国2.1前苏联前苏联民防高度发达战时70％居民可进入地下避难莫斯科地铁可容纳350万人地下兵工厂、飞机库2.2美国核武器垄断时代，不重视民防建设，强调战时疏散核垄断打破后，开始加强民防建设，建立许多战时指挥中心2.3西欧西欧民防十分重视瑞士、瑞典、法国、挪威、芬兰等国家均十分重视民防建设瑞典战时全数人口可进入地下瑞士建设高抗力岩洞，1976年建成容量2万人岩洞2.4日本、西德日本、西德——非常重视西德民房都有两层地下室，平战转换很容易2.5新加坡新加坡——非常重视地铁作防空设计：连续墙1.2m厚，最深55m，顶板2～3m厚，内衬0.4m厚，出入口有大型坚固的防护门、密闭门2.4中国古代宋辽边关“地下长城”现代建国初期～60年代69年珍宝岛战争，中苏对立80年代90年代现在建国初期～60年代•1953年11月，国家召开了第一次全国人民防空会议，提出人防建设方针：“长期准备、重点建设”。•总结朝鲜战争教训，十分重视常规武器防护，在全国各地修建许多高抗力的地下工事，沿用苏联标准。•1958年9月，国务院批示，市、区、县人防委撤销，人防工程建设基本停止。•1962年国民党蒋介石叫嚣反攻大陆，东南沿海形势紧张，恢复市、区、县人防委。69年珍宝岛战争，中苏对立•“深挖洞、广积粮、不称霸”•1978年10月，国家召开第三次全国人民防空会议，提出人防建设方针："全面规划，突出重点，平战结合，质量第一"80年代•强调平战结合，人防工程与城建结合。•86年原则：“人防工程建设和城市建设相结合”。90年代•“十六字”方针：“长期坚持，平战结合，全面规划，重点建设”。•实际情况——松懈！民宅设防几乎没有，不设者交罚款了之。当前•例如：上海市吸引中外投资，联合开发地下空间，加速人防建设发展。3.地下工程战争灾害防护原则“十六字”方针：长期坚持，平战结合，全面规划，重点建设。设计原则1）人防工程按防护等级设计2）主要针对核爆炸冲击波的防护原则3）不考虑常规武器袭击4）钻地弹未考虑3.1人防工程按防护等级设计由于袭击的不确定性，人防工程按重要性划分等级，按等级进行设计、施工。表1人防工程防护等级（1972年）

级别12344B56抗力

(kg/cm2)241263210.5127火箭、250磅穿甲弹常规武器。厦门会议决议不考虑常规武器。注：4B级1982年增设。3.2主要针对核爆炸冲击波的防护原则1）出入口应避开建筑倒塌范围，孔口建筑采用破坏后易于清理的轻型结构；2）设置两个以上出入口，朝向不同，相隔一定距离；3）按冲击波和压缩波的动力作用设计结构，尽量利用上覆土层的防护能力；4）出入口设置防爆门、高抗力的密闭装置。二、核武器核武器爆炸原理核武器的杀伤破坏作用其他武器的破坏效应核武器爆炸的空气冲击波1.核武器爆炸原理利用原子核裂变反应（原子弹）或聚变反应（氢弹）时释放的巨大能量起杀伤作用的武器，称为核武器。第一代：原子弹第二代：氢弹第三代：中子弹、核电磁脉冲弹（EMP）、冲击波弹、核钻地弹、增强X射线弹、核激励X射线激光器发展中的第四代：金属氢武器、反物质武器、核同质异能素武器1.1原子弹铀(U235)或钚(Pu239)的原子核在中子的轰击下，分裂为两块质量相当的较轻元素（核裂变），同时放出2~3个中子，并释放能量。放出的中子又轰击铀或钚的原子核，产生链式反应。整个反应在百万分之一秒内完成，释放巨大能量。临界质量：裂变材料质量小于临界质量时，受到中子冲击时不会产生核裂变，因为材料体积小，中子碰不到原子核，或者被铀核反射，也可能被吸收并以γ射线辐射出去，也可能被杂质吸收。铀235和钚239的临界质量分别为52和10kg。原子弹起爆方法：内爆式、枪式。1.2氢弹氢的同位素氘和氚在高温（几百万摄氏度）和高压（数百万个大气压）下聚合成为氦（核聚变）。氢弹原料是氘化锂。氢弹靠原子弹爆炸的高温（3000万度）和高压触发，没有原子弹就没有氢弹。氢弹的威力是原子弹的4倍。1.3核武器的当量核武器的爆炸威力用爆炸威力相当的TNT重量表示，称为“当量”。广岛原子弹(U)1.25万吨TNT当量，长崎(Pu)2.2万吨。1kg铀235=2万吨TNT1kg（氘、氚）=8万吨TNT氢弹的威力是原子弹的4倍

小型中型大型超大型<2万吨2～10万吨10～50万吨>50万吨2.核武器的杀伤破坏作用核武器的爆炸方式——爆炸方式不同，杀伤力大不一样。核武器的杀伤破坏作用因素——五毒俱全2.1核武器的爆炸方式爆炸方式：空爆（空中爆炸）地爆（地面、水面爆炸）地下爆炸（地下、水下）核爆炸的方式一般按“比高”大小来区分。比高——核弹实际爆炸高度与核弹当量立方根之比，即式中：n—比高；H—距离地面的实际爆炸高度，m；Q—当量，千吨。2.1核武器的爆炸方式比高与爆炸方式：n爆炸方式2万吨高度/m10万吨高度/m破坏力<60地爆<163<278极强60~120低空163~326278~557强120~200中空326~543557~928较低200~250高空543~679928~1160小>250超高空>679>1160用于破坏太空目标2.2核武器的杀伤破坏作用因素核武器破坏效应：在核武器爆炸时及爆炸后，会相应地产生五种杀伤破坏因素，即热辐射、空气冲击波、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲。冲击波核电磁脉冲放射性沾染早期核辐射热辐射核武器冲击波伤（blastinjuries）直接冲击伤

•超压和负压和直接作用：单纯的超压和负压作用一般不造成体表损伤，主要伤及心、肺、胃肠道、膀胱、听器等含气体或液体的脏器•动压的抛掷和撞击作用：人体受冲击波的冲力作用后，获得加速度，发生位移或被抛掷，在移动和降落过程中，与地面或其它物体碰撞而发生各种损伤。如肝、脾破裂，软组织撕裂，颅脑损伤，骨折，脱臼，甚至肢体离散。•岩土中的压缩波：一部分能量传入地下而在地层内形成岩（土）中冲击波，破坏岩土中的防护工程和其他地下工程。间接冲击伤：由于冲击波的作用，使各种工事，建筑物倒塌，产生大量高速飞射物，间接地使人员产生的各种损伤。核爆炸所释放的能量约有50%~60%形成了冲击波。空气冲击波是对人员和防护工程主要的破坏杀伤因素。光（热）辐射伤光冲量——火球在整个发光期间与光线传播方向垂直的单位面积上的热量，单位：卡/平方厘米。光辐射能量约占总能量的35%。光辐射可引起体表皮肤、粘膜等烧伤，称为直接烧伤或光辐射烧伤。在光辐射作用下，建筑物、工事和服装等着火引起人体烧伤，称为间接烧伤或火焰烧伤。五官，特别是眼睛损伤严重。早期核辐射伤早期核辐射主要是由爆炸最初十几秒钟内放出的α

射线、射线、γ射线和中子流。早期核辐射（γ

射线和中子）特点：穿透力强、引起放射性损伤、传播时发生散射、中子会造成其他物质发生感生放射性、作用时间很短。当人体受到一定的剂量照射后，可能引起急性放射病，也可能发生小剂量外照射生物效应。核辐射的度量单位称为“戈瑞”（Gy）。放射性污染伤外照射损伤人员在严重沾染区停留，受到γ射线外照射剂量＞1Gy（戈瑞）时，可引起外照射急性放射病。内照射损伤落下灰通过各种途径进入体内，当体内放射性核素达到一定的沉积量时，可引起内照射损伤。β

射线皮肤损伤落下灰直接接触皮肤，当剂量＞5Gy时，可引起β

射线皮肤损伤。核电磁脉冲核爆炸时伴随有电磁脉冲发射。另外，早期核辐射和光辐射也会引起空气电离使大气电离性质发生变化。电磁脉冲的成分大部分是能量位于无线电频谱内的电磁波。这种电磁波，作用半径可达几千千米。对人员没有直接的杀伤作用，但能消除计算机上贮存的信息，使自动控制系统失灵，家用电器受到干扰和破坏。直接地冲击是指核爆炸由爆心处直接耦合入地层内的能量所产生的初始应力波引起的地冲击。对于完全封闭的地下核爆炸，它是实际存在的唯一的地冲击形式；对于空中核爆炸一般不存在直接引起的地冲击；对于触地爆或近地爆，直接引起的地冲击是爆心下地冲击的主要形式。冲击与振动由直接地冲击或空气冲击波沿地面传播产生的地运动，有时虽然没有造成结构破坏，但可使结构产生振动。当振动参数值超过人员或设备可以耐受的允许限度时，会造成人员伤亡和设备损坏。核武器实战演习——在核爆炸中心地带进行实战演习•美国在1951-1956年间进行了8次核弹实兵演习•苏军敢死队在1954年和1956年进行了两次演习

原子弹、氢弹与中子弹的杀伤破坏因素比例冲击波光（热）辐射早期核辐射放射性污染原子弹氢弹50％35％5％10％中子弹34％24％40％2％中子弹——增强辐射的特殊氢弹。以高能中子为主要杀伤因素，相对减弱冲击波和光热辐射效应。中子弹不破坏物体，只杀伤生命。中子穿透力强（30cm厚钢板），可杀死坦克中人员而坦克无损。200m内生命当场毙命，800m内生命5分钟内失去战斗力，两天内死亡。常规武器破坏效应：人防工程抵御的常规武器主要指航空炸弹（简称炸弹或航弹）。根据破坏作用的不同，炸弹可分为普通爆破弹、混凝土爆破弹、穿甲弹和半穿甲弹。炸弹的大小一般按“口径”分级，所谓口径是指炸弹的名义重量，如250公斤炸弹、500磅炸弹等。常规武器破坏作用▪

整体破坏作用▪局部破坏作用

一般防空地下室不考虑抗炸弹直接命中。3.其他武器的破坏效应生化武器破坏效应：化学武器是指利用化学毒剂达到杀伤人员、毁坏植物为目的的兵器。化学武器的典型毒剂是沙林和V.X.。

生物武器是依靠各种致病性微生物（细菌、立克次体、衣原体和病毒等）以及用细菌所产生的毒素来达到杀伤人员和牲畜的武器，其施放手段与化学武器相似。化学武器特性剧毒性多样性流动性持续性局限性生物武器特性致病性

传染性迟缓性

局限性城市次生灾害：主要是指由战争引起的全城性质的间接灾害，如城市大火、有毒气体严重泄露、房屋大范围倒塌等。局部破坏效应冲击局部作用常规武器的破坏作用及防护对策冲击局部破坏现象爆炸局部作用整体破坏作用炮弹命中简支梁时的局部破坏作用和整体破坏作用

接地冲击与感生地冲击地下工程对常规武器的防护技术

武器命中目标对防护结构直接冲击或近距离（包括接触）爆炸时，结构响应大体可以分为两个阶段，即前期的应力波效应阶段和后期的结构整体振动效应阶段。4.核武器爆炸的空气冲击波核爆炸的空气冲击波

地面冲击波的形成及其特点4.1核爆炸的空气冲击波空气冲击波的形成紧密相连的压缩区和稀疏区脱离爆心向四周传播。波阵面以超音速传播。压缩区：爆炸高压强烈挤压临近空气并不断向外扩展的压缩空气层。稀疏区：压缩区离开爆心，爆心处得不到能量的补充，形成压力低于大气压的稀疏空气层。空气冲击波的波形及参数p0—大气压pz—冲击波到达时波阵面上的瞬时绝对压力Δpz—超压，即波阵面上压力pz与大气压p0之差。超压是防护设计的重要依据。Δp-—稀疏区内最低压力与大气压p0之差tz—波阵面从爆心传到观测点的时间，秒t+—压缩区通过观测点的时间t-—稀疏区通过观测点的时间动压波阵面带动空气质点运动所形成的“暴风”产生的压力。动压的定义：ρ—气体密度；v—气体分子运动速度波阵面上最大动压qm与超压峰值Δpz的关系：冲击波较强时，可能qm>Δpz冲击波的反射压力波阵面遇到障碍物时产生反射。反射时空气不流动，动压为零，但产生反射超压。正反射时最大反射超压Δpf与入射波波阵面上最大超压Δp之比称为反射系数Kf4.2地面冲击波的形成及其特点地面冲击波的形成爆心投影点及其附近（r<0.2H）：冲击波遇到地面反射，反射压力升高；地面冲击波的形成爆心投影点以外地表：反射波与地表成一斜角——斜反射波。反射波速度比入射波速度大得多（空气已被入射波压缩和加热，压力高）。在距爆心大约H的地表处，反射波波阵面终于赶上入射波波阵面，两者贴合成为一个单一的冲击波，称为合成冲击波或马赫波。不同区域地面冲击波的反射压力区域范围地面受到的冲击波地面受到的压力爆心r<0.2H正反射波正反射压力规则反射区r<H斜反射波超压＋动压不规则反射区r≥H合成冲击波超压＋动压三、冲击波对地下工事孔口的作用孔口是地下工事最薄弱处。冲击波进入地下工事内部后发生变化，原因：①冲击波在孔口外可能遇到地面反射，反射压力升高；②冲击波进入孔口后发生扩散膨胀波，超压降低。影响因素：①孔口地形；②孔口朝向。地形影响复杂，一般只考虑简单的情况，即口外为宽广平面的情况。1.冲击波进入通道后的超压变化冲击波波阵面进入孔口后将发生衰减，孔内超压Δpn由下式确定：Δpw—口外超压，根据冲击波传播方向决定是否反射压力。β—入口衰减系数。1.冲击波进入通道后的超压变化有三种情况：冲击波传播方向与孔口轴线平行Δpw

(kg/cm2)1234568121621β0.580.530.490.470.450.430.400.370.350.33注：另有试验表明，当Δpw较小时，表中系数可能偏低情况a：口外超压Δpw是反射压力。入口衰减系数β如下冲击波传播方向与孔口轴线垂直Δpw

(kg/cm2)1234568121621β0.580.530.490.470.450.430.400.370.350.33情况b：口外超压Δpw不是反射压力，而是地面冲击波超压。入口衰减系数β如下（同情况a）冲击波传播方向与孔口轴线夹角α

Δpw(kg/cm2)30º60º90º150º10.90.80.70.630.870.670.530.33情况c：口外超压Δpw不是反射压力，而是地面冲击波超压。入口衰减系数β如下2.防护门上的超压当防护门处于通道内超压Δpn的正反射压力场内，防护门上的超压Δpm等于正反射压力，即：当防护门不处于通道内超压Δpn的正反射压力场内，防护门上的超压Δpm等于道内超压Δpn，即：2.1【例】【例】有一平地直通式斜梯出入口，与地面交角α＝60º。地面冲击波超压Δpd=1kg/cm2，求防护门上的超压Δpm。【解】由图可见，地面冲击波沿地面传播，没有反射压力，所以外压等于地面冲击波超压，即从表查得α＝60º和Δpd=1kg/cm2时，有β＝0.8，所以Δpn=βΔpw=βΔpd

=0.8×1=0.8kg/cm2防护门处于反射压力场之中，故门上压力等于内压的正反射压力，即要点：注意外压和门压是否正反射压力。四、土中应力波及其作用在地下结构上的荷载应力波土中压缩波土中结构荷载的简化确定方法1.应力波应力波的基本概念变形介质内的质点都是相互联系着的，其中一处受到外界作用发生变形、应力等扰动，就要将这种状态向其他部分传播，这种传播的过程叫做变形波或应力波。•纵波：波的传播方向与它引起的介质质点的运动方向平行。•横波：波的传播方向与它引起的介质质点的运动方向垂直。•压缩波：传播压力的纵波，其前进方向与质点运动方向一致。•拉伸波：传播拉力的纵波，其前进方向与质点运动方向相反。•弹性波：在弹性介质中传播的应力波。•弹塑性波：在弹塑性介质中传播的应力波。•连续波或弱波：波阵面前后的介质应力或质点速度是连续的，但其一阶导数不连续。•强间断波或冲击波：波阵面前后的介质应力或质点速度是间断的、具有突变。弹性波弹性波传播的应力σ、质点运动速度v和弹性波传播速度c以及介质密度ρ之间的关系如下：对于线弹性介质，弹性波速度为应力波传播速度c与质点运动速度v

是完全不同的两个概念，波速一般要比质点速度大二到三个数量级。波速是材料固有的性质，只与介质特性（介质密度ρ和弹性模量E）有关，与弹性阶段内的应力大小无关。质点速度正比于应力大小，反比于材料性质波阻抗

ρc（波阻抗也是材料固有的性质，

ρc=ρ·c）。如果不考虑空间扩散，线弹性介质中的应力波在传播过程中既不改变波形也不改变大小（弹塑性波在传播过程中的波形和幅值均会发生变化）。2.土中压缩波土壤的有关特点核爆炸空气冲击波引起的土中压缩波2.1土壤的有关特点软土是固体矿物颗粒组成的松散介质，颗粒相互接触构成骨架，颗粒之间的空隙充满空气和各种状态的水（自由水、结合水等）。土壤传递外界荷载，有时主要靠骨架，有时主要靠水，有时二者均起重要作用。非饱和土非饱和土中空气的可压缩性比固体骨架大很多，所以土壤的变形性能主要取决于骨架，决定于固体颗粒之间的摩擦力和粘结力。非饱和土中的水本身不受力和传力，但可以影响粘结力。这种土只有在较小压力下才保持弹性。荷载增加时，骨架破坏，固体颗粒之间发生相对滑动，产生较大塑性变形。因此，非饱和土常看作弹塑性固体介质。在动载作用下，非饱和土的应力应变曲线形状与静载时相似，但相应的变形较小。在冲击波的作用下，土壤的变形模量比静载时提高一到二倍甚至更多。非饱和土的-曲线饱和土不含空气或空气含量很少的饱和土，主要靠水分来传递外载。水的可压缩性比固体骨架小许多倍，所以受压的主要是水而不是骨架。但如果荷载作用下水分逸出，则土体压缩最终决定于骨架。动载作用时间很短，水和空气来不及移动，受力状态与静载下的封闭土体差不多。饱和土受力后各向应力相等，所以常看作理想的可压缩液体。

饱和土如果含有较多空气，情况就要发生变化，变为主要骨架受力，或者在压力较低时主要骨架受力，压力升高后为骨架、水和空气三相共同受力。含有少量空气的饱和土的压缩变形要比不含空气时大几倍至几十倍。增加空气含量，饱和土将向非饱和土转变。饱和土的-曲线（图中1为土中空气体积与整个土体体积之比）2.2核爆炸空气冲击波引起的土中压缩波1）土中压缩波的形成核爆炸空气冲击波压缩地表引起土中压缩波，其波阵面垂直地面向下传播。在规则反射区，可认为空气冲击波正面射向地面并均匀作用于地表。在不规则反射区，由于空气冲击波的传播的速度D比土中压缩波的速度c大得多，因而土中压缩波的波阵面与地表之间的夹角

很小，因此也可看作是垂直向下传播的。空气冲击波产生的土中压缩波具有升压时间，没有陡峭的波阵面（除非直接作用于饱和土表面），升压时间随深度增加，峰值随深度降低，作用时间增长。2）土中压缩波的传播衰减规律图中曲线：1—地表空气冲击波的p-t曲线；2—深度h1处的土中压缩波p-t曲线；3—深度h2处的土中压缩波p-t曲线；土中压缩波

土中压缩波波阵面速度为c0（弹性波速），峰值压力的传播速度为c1（弹塑性波速），则深度h处的压缩波升压时间t1为

c—弹性波波速与弹塑性波速之比，即对于土壤近似取3，对于坚硬的岩石近似取2。图中曲线：1—地表空气冲击波的p-t曲线；2—深度h1处的土中压缩波p-t曲线；3—深度h2处的土中压缩波p-t曲线；土中压缩波深度h处的压缩波峰值ph为

h——距地表深度，m。

α——衰减系数，人防设计规范规定取0.03~0.07，见下表。密实潮湿的土壤取低值，松散干燥的土壤取高值，对饱和土和岩石，取0，即不考虑衰减。图中曲线：1—地表空气冲击波的p-t曲线；2—深度h1处的土中压缩波p-t曲线；3—深度h2处的土中压缩波p-t曲线；土中压缩波

表

土中压缩波衰减系数土性松散干燥中等密实潮湿饱和土和岩石α0.070.050.0303.土中结构荷载的简化确定方法概述自由场压缩波参数结构顶盖动载与综合反射系数kf结构侧墙动载与动载侧压系数ξ结构底板动载与动载底压系数η3.1概述1）地下结构动力分析的力学模型结构-荷载法——先确定结构周边上的荷载，将结构与荷载脱离，如同地面结构那样作动力分析。结构-土体共同作用法——将结构与土体视作一个整体，然后按波动理论或者动力理论的解析法或FEM计算。后者极其复杂，在设计中大多采用前一类力学模型。2）地下结构荷载的影响因素①地面空气冲击波参数；②压缩波在自由场中传播的参数变化；③压缩波遇到结构时产生的反射。3）地下结构荷载的确定方法有许多方法，在此介绍“综合反射系数法”。3.2自由场压缩波参数空气冲击波引起的土中压缩波一般简化成“升压平台”型。其参数为压力峰值ph和升压时间t1。3.3结构顶盖动载与综合反射系数kf1）动载参数作用于结构顶盖的动载近似按均布考虑，波形与自由场压缩波形相同。但其参数不同，如下：升压时间t1和顶盖埋深处的自由场压力升压时间相同；动载峰值

kf——综合反射系数，是结构顶盖上的压力峰值p1与自由场压力峰值ph之比。对于非饱和土和饱和土有不同规定。2）综合反射系数①非饱和土对于非饱和土，综合反射系数kf与深度有关，如右图所示。其中：kfm——综合反射系数最大值，与结构形式及结构顶盖的外包尺寸有关。综合反射系数kfm与结构形式及结构顶盖外包尺寸的关系：

外包尺寸不大的平顶结构，kfm＝1.4~1.5；

外包尺寸较大，值可稍许增加；

拱形结构比平顶结构稍小些。

当埋深大于某一深度（h>h3）时，不考虑反射，kfm＝1；

h1一般情况下取2米左右，h2及h3与结构的跨度有关。综合反射系数②饱和土

对于饱和土，综合反射系数kf一般可取1.8，与埋深及结构外包尺寸无关。如果结构未处于饱和土中，但其基底接近地下水位，也应取较大的kf值。3.4结构侧墙动载与动载侧压系数ξ1）动载参数作用于结构侧墙的动载近似按均布考虑，波形与自由场压缩波形相同。但其参数不同，如下：

•升压时间t1和侧墙中点深处的自由场压力升压时间相同；•动载峰值

侧墙的计算深度取墙高中点的埋深h。

ξ——压缩波侧压系数。2）动载侧压系数

表

土壤侧压系数土壤差别侧压系数ξ碎石土0.15～0.25砂土地下水位以上0.25～0.35地下水位以下0.70～0.90黏土坚硬、硬塑0.20～0.40可塑0.40～0.70软塑、流塑0.70～1.003.5结构底板动载与动载底压系数η1）动载参数

底板动载是结构受到顶盖荷载作用后往下运动产生的反力，由于惯性的影响，底板动载的升压时间比顶板荷载的作用时间长。如果结构处于饱和土中，底板荷载升压时间可取与顶板相同。处于非饱和土中，升压时间按上述公式计算，其中深度h取底板埋深。•动载峰值

η——底压系数。

2）底压系数η

底压系数是底板动压峰值与顶盖动压峰值之比。对于非饱和土中的结构，η=0.5~0.75，土壤含水量较大时取大值，反之取小值。对于饱和土中结构，取η=0.8~1.0。

3.6【例】土中浅埋双跨隧道结构如图所示（图中单位为cm）。地面空气冲击波荷载超压峰值Δpd=1.0kg/cm2，结构埋深h=2m，土质为天然湿度砂粘土。试求在地面空气冲击波作用下，结构顶板、侧墙和底板上受到动载的压力峰值p1、p2、p3和升压时间t1、t2、t3。有关系数取值如下：土层应力波衰减系数α=0.05，综合反射系数kf=1.5，侧压系数ξ=0.3，底压系数η=0.65，弹性波速c0=300m/s，弹性波速与塑性波速之比γc=3。3.6【例】解：冲击波在正面受到阻挡，因此结构位置地面压力为冲击波反射压力Δpw，即3.6【例】解：p1为顶板埋深h1=2m处土中压力的反射压力，即升压时间为埋深h1=2m处的升压时间，即3.6【例】解：p2为顶板埋深h2=3.9m处土中压力的侧压力，即升压时间为埋深h2=3.9m处的升压时间，即3.6【例】解：p3为顶压p1引起的地基反压，即升压时间为埋深h3=5.8m处的升压时间，即防空地下室是结合地面建筑修建的防护性建筑物，是人防工程的重要组成部分。防护工程国防工程人防工程明挖工程暗挖工程单建式人防工程防空地下室地下建筑五、地下人防工程防护措施与设备——按防护特性划分人防工程的分类甲类工程乙类工程能防预定核武器、生化武器及常规武器破坏效应的人防工程能防预定常规武器、生化武器破坏效应的人防工程指挥工程医疗救护工程防空专业队工程人员掩蔽工程配套工程具有战时不间断指挥、通信功能战时对伤员进行及时救护的工程战时对人防体系进行保障的分队掩蔽工程战时为人员提供的掩蔽工程除上述功能分类外的其他人防工程——按战时功能划分人防工程的分类暗挖工程明挖工程单建掘开式防空地下室（附建式）地道式坑道式人防工程——按构筑类型划分人防工程的分类造价经济上下建筑互为加强不单独占用城市用地便于实现平战结合迅速掩蔽人员或物资形式容易受到上部建筑制约——防空地下室特点总结人防工程的分类人防工程的分级

人防工程的抗力等级主要用以反映人防工程能够抵御敌人核袭击能力的强弱，其性质与地面建筑的抗震裂度有些类似，是一种国家设防能力的体现。抗力等级按防核爆炸冲击波地面超压的大小和抗常规武器的抗力要求划分。目前常见的面广量大的防空地下室一般为抗核武器5级、6级和6B级，抗常规武器5级和6级。

防化分级是以人防工程对化学武器的不同防护标准和防护要求划分的等级，防化等级也反映了对生化武器和放射性沾染等相应武器（或杀伤破坏因素）的防护。现行《人民防空地下室设计规范》包括了乙级、丙级和丁级的各防化等级的有关防护标准和防护要求。人防工程建设的标准、规范及相互关系人民防空工程战术技术要求人民防空地下室设计规范GB50038人民防空工程设计规范GB50225人民防空工程设计防火规范GB50098地下工程防水技术规范GB50108人民防空指挥工程设计标准人民防空工程医疗救护工程设计标准人民防空工程防护功能平战转换设计标准人民防空工程防化设计标准．．．．．RFJ1．．．行业标准，一些是秘密人防工程整体防护要求（1）如工程既要抵抗常规武器又要求抵抗核武器作用时，分别只考虑一次作用。（2）应能抗御核爆炸空气冲击波及热辐射、早期核辐射、放射性沾染、爆炸震动和电磁脉冲的作用。（3）应能抗御化学武器和生物武器的作用，以及杀伤破坏武器引起的其他次生灾害的作用。（4）人民防空工程各组成部分应具有相等的生存能力，保证工程达到整体均衡的防护。

1）人防工程的围护结构应具有足够的抗力，满足抗核爆动荷载和建筑物倒塌荷载的强度要求。

2）战时出入口设置防护门或防护密闭门。

3）战时通风口、电缆引进口、进排水口设置消波设施。

4）专供平时使用的出入口、通风口和其它孔洞应临战封堵。工程防护措施——

对地面冲击波防护

1）为了降低炸弹的命中率，提高人防工程的生存概率，需要控制主体的规模，对于较大的人防工程按照规定在主体内划分防护单元和抗爆单元。

2）为了尽量提高出入口战时的可靠度，应满足：

▪

每个防护单元出入口满足一定的数量（至少两个）▪每个防护单元至少设置一个室外出入口▪出入口要尽量分散配置

3）对有抗常规武器直接命中要求的指挥工程应按其所抗当量设计必要的遮弹层等。工程防护措施——对常规武器的防护工程防护措施1）人防围护结构要满足密闭要求；战时出入口设置密闭门；通风口设置密闭阀门。

2）为在室外染毒情况下，能给室内人员提供必要的新风，在进风系统中设置滤毒通风设施。

3）为在室外染毒条件下，使人员能够进出人防工程，在主要出入口设置防毒通道和洗消间（或简易洗消间）。——对生化武器的防护早期核辐射、热辐射和城市火灾其性质虽然不同，但对这三种杀伤因素的防护可以采用相近的工程防护措施。

1）围护结构要满足一定的厚度要求，必要时在顶板上方进行覆土，并进行复核验算。

2）出入口通道设置90°的拐弯，并满足一定的通道长度要求。工程防护措施——

对早期核辐射的防护在绘制人防工程建筑图中，除执行国家相关建筑制图标准外，这里补充人防专项设计图例：工程防护设备——防护设备建筑图例既能阻挡冲击波，又能阻挡毒剂进入室内的门称为防护密闭门。能阻挡毒剂进入室内的门称为密闭门。其组成为：

▪门扇：门扇开启能保障人员、车辆的进出，关闭时能阻挡冲击波和毒剂。

▪门框墙：门扇的支座。

▪铰页：使门扇灵活转动的支撑。

▪闭锁：锁住门扇，压紧密闭胶条。铰页和闭锁还充当防冲击波负压作用。▪密闭胶条：设置在门扇内侧，关门时位于门扇和门框墙之间，使门扇与门框墙之间形成密封。工程防护设备——防护密闭门与密闭门工程防护设备——防护密闭门与密闭门规格和代号人防门的规格以门洞口净宽和净高来表示。

防护密闭门的代号是在门的规格前面加“FM”，门的规格是以其洞口净宽和净高的分米数值表示，（在门的规格后面加“-”和门的抗力）。密闭门的代号是在门的规格前面加“M”。如：▪钢结构防护密闭门—GFM1520（5）▪钢结构活门槛双扇防护密闭门—GHSFM4025（6）▪钢筋混凝土活门槛防护密闭门—HHFM1520（6）▪钢结构活门槛密闭门—GHM1520工程防护设备——防护密闭门与密闭门GHSFM4025（6）钢结构活门槛抗力等级双扇门洞净宽防护（门）密闭（门）门洞净高工程防护设备——防护密闭门与密闭门配置要求

▪防护密闭门应向外开启，密闭门宜向外开启。

▪按由外到内的顺序设置防护密闭门、密闭门。

▪防护密闭门和密闭门的门前通道，其净宽和净高应满足门扇的开启和安装要求，否则会给施工或使用带来麻烦。战时通风口采用的防护方法与出入口的不同，目前工程中采用的方法是阻挡与扩散相结合的作法。悬板活门工作原理：在自重作用下，悬板处于开启状态；在冲击波压力作用下，悬板与底座处于闭合状态，底座孔洞被覆盖，阻挡冲击波超压的进入。安装要求：为了保证在冲击波到达之时，使活门的悬板能够迅速关闭，要求活门必须嵌入墙内设置，其嵌入深度不应小于300mm。工程防护设备——防爆波活门与扩散室（箱）ＨＫ600门式活门通风管直径抗力等级胶管活门工作原理：在冲击波作用下，胶管快速变形闭合并倾倒，阻止冲击波通过，达到消波的目的。冲击波过后，胶管因其弹性又很快恢复原状，保证通风管路的畅通。安装要求：基本与悬板活门一致。胶管活门型号风量(m3/h)门孔尺寸A×B(mm)门扇尺寸A1×B1(mm)胶管数n(个)门扇重量(kg)土建尺寸（mm）EFKJH00203900320×320440×440414300300-500KJH003032000440×440580×580922390390×600KJH004033600880×4401000×5601660390390-600KJH0050356001040×5601200×7002585450500-700KJH00603800