爆炸案件現(xiàn)場(chǎng)推算炸藥量方法研究綜述

張 迪

(中國(guó)刑事警察學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

爆炸案件現(xiàn)場(chǎng)分析的主要內(nèi)容包括炸藥的類(lèi)型、起爆裝置的類(lèi)型、炸藥量等。炸藥量的推算作為爆炸案件的一個(gè)重要內(nèi)容，對(duì)于爆炸案件的偵破具有重要的意義。截止目前，對(duì)于炸藥量的推算方法研究有很多，炸藥量的推算方法通常借助于經(jīng)驗(yàn)判斷公式和爆破工程原理進(jìn)行計(jì)算的，計(jì)算結(jié)果通常只能得到近似的值，并且適用范圍非常有限。在復(fù)雜的爆炸案件現(xiàn)場(chǎng)中，為了幫助技術(shù)人員選擇最佳的方法，本文對(duì)于推斷炸藥量的方法進(jìn)行梳理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 炸藥量推算的方法研究進(jìn)展

爆炸案件現(xiàn)場(chǎng)炸藥量的判定，通常依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的爆炸痕跡來(lái)推算，目前主要是根據(jù)爆炸產(chǎn)物和作用痕跡、空氣沖擊波波陣面的超壓值等來(lái)計(jì)算炸藥量，這些方法主要憑借一些經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)爆炸原理進(jìn)行計(jì)算的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)值模擬來(lái)計(jì)算炸藥量也有一定的進(jìn)展。炸藥量計(jì)算的方法愈來(lái)愈趨于科學(xué)性與精確性。

1.1 根據(jù)爆炸產(chǎn)物初始作用痕跡計(jì)算炸藥量的方法

爆炸產(chǎn)物的初始作用痕跡是指炸藥爆炸瞬間產(chǎn)生的具有高溫、高壓、高能量密度的強(qiáng)壓縮能氣團(tuán)，極具膨脹釋放能量，強(qiáng)烈沖擊直接接觸爆炸物的介質(zhì)，使緊靠強(qiáng)壓縮能氣團(tuán)的物體、介質(zhì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的局部破壞痕跡。炸藥量與初始作用痕跡范圍成正比，炸藥量越大，初始作用痕跡范圍越大，因此可以通過(guò)介質(zhì)受到的強(qiáng)壓縮效應(yīng)來(lái)推斷出炸藥的量。初始作用痕跡與炸藥量的關(guān)系如下：

其中：R為初始作用痕跡半徑，cm；ρ為炸藥密度，g/cm3；A為爆炸的壓縮系數(shù)，與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，介質(zhì)可塑性越大，取值越大；Q為推算的TNT量，g。

該方法只適用于地面接觸爆炸和埋入式爆炸，并且爆炸案件通常都是自制炸藥，炸藥的密度也只能根據(jù)炸藥的成分進(jìn)行大致的推斷；同時(shí)爆炸的壓縮系數(shù)也是一個(gè)大概的數(shù)值，存在一定的誤差。

1.2 根據(jù)爆炸產(chǎn)物拋擲作用痕跡計(jì)算炸藥量的方法

在形成起始作用痕跡后，壓縮能氣團(tuán)繼續(xù)迅速對(duì)快做功，造成被作用介質(zhì)繼續(xù)變形、破壞，同時(shí)使其產(chǎn)生拋射運(yùn)動(dòng)。介質(zhì)被拋出后形成的痕跡被稱為爆炸產(chǎn)物的拋擲作用痕跡。根據(jù)介質(zhì)被拋出的范圍可以確定炸藥量的公式如下：

其中：R為拋射半徑，cm，ρ為炸藥密度，g/cm3；A為爆炸壓縮系數(shù)，通常取值為7～11，Q為推算的TNT量，g。

該方法適用于地面接觸爆炸，并且需要在爆炸現(xiàn)場(chǎng)尋找拋射物，不容易尋找，并且拋射物范圍較廣，拋射半徑不能精確測(cè)量，同時(shí)爆炸壓縮系數(shù)與炸藥密度也存在一定的誤差，因此推算的炸藥量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。

1.3 根據(jù)空氣沖擊波作用距離計(jì)算炸藥量的方法

空氣沖擊波作用即爆炸產(chǎn)物間接作用痕跡，爆炸產(chǎn)物停止膨脹而往回收縮，空氣波單獨(dú)向前運(yùn)動(dòng)并損壞物體，直到能量衰減到不能損壞物體物體的這一范圍內(nèi)的破壞痕跡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)建筑物的破壞情況，來(lái)計(jì)算炸藥量，公式如下：

其中：R為測(cè)量點(diǎn)距離中心炸點(diǎn)的距離；Δp為空氣沖擊波超壓值，該數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)建筑物的破壞情況，查表得出相應(yīng)的數(shù)值。

該方法主要是依據(jù)爆炸現(xiàn)場(chǎng)房屋門(mén)、窗的破壞程度進(jìn)行計(jì)算，但是通過(guò)破壞程度查表得到的超壓值是一個(gè)范圍，并且其也會(huì)受到其他建筑物的影響，其超壓值會(huì)出現(xiàn)很大的誤差，因此該方法適用于空曠地方爆炸。

1.4 根據(jù)爆炸殘留物分布峰值距離計(jì)算炸藥量的方法

爆炸殘留物峰值距離與藥包的直徑成線性關(guān)系，首先需要通過(guò)試驗(yàn)研究，得到現(xiàn)場(chǎng)同種炸藥爆炸情況下，b與k的值。通常滿足以下公式：

RP=b+kR0

其中：RP爆炸殘留物的峰值距離，cm，R0為藥包的直徑，cm。然后經(jīng)過(guò)以下公式可以確定炸藥量。

其中：ρ為炸藥密度，kg/cm3，Q為推算的TNT量，kg。

通常爆炸案件現(xiàn)場(chǎng)都是自制炸藥，炸藥的密度和成分很難確定，該方法首先需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，得出藥包直徑與峰值距離的線性關(guān)系，然后才能計(jì)算炸藥量，成本較高，耗費(fèi)時(shí)間久。同時(shí)峰值距離與藥包的位置也有關(guān)系，因此藥包直徑與峰值距離的線性關(guān)系會(huì)存在一定的誤差。

1.5 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員死亡情況計(jì)算炸藥量的方法

爆炸現(xiàn)場(chǎng)通常會(huì)出現(xiàn)人員死亡，死亡人員與炸點(diǎn)的距離R死和炸藥量Q通常滿足以下經(jīng)驗(yàn)公式：

Q=(R死/1.1)2

該方法不用進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，就能夠快速推斷出炸藥量，但精確度較差。如果需要精確的炸藥量，則需要采用其他方法進(jìn)行計(jì)算。

1.6 基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算炸藥量的方法

首先需要進(jìn)行爆炸實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生算法訓(xùn)練需要的樣本，將數(shù)據(jù)中的3個(gè)表觀量化特征參量(土介質(zhì)爆炸作用系數(shù)、炸坑直徑、炸坑深度)以及炸藥量通過(guò)廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行同步處理，通過(guò)訓(xùn)練得到這幾個(gè)因素之間的網(wǎng)絡(luò)模型，其中炸坑直徑、深度以及土介質(zhì)爆炸作用參數(shù)作為輸入層，炸藥量作為輸出層，找出輸入與輸出之間的特征關(guān)系進(jìn)行推算應(yīng)用。該方法首先需要建立模型，然后進(jìn)行大量的訓(xùn)練才能夠進(jìn)行推算，精度較高，但是所需的成本較大，需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)獲得訓(xùn)練樣本，并且每個(gè)模型適用的范圍較小，針對(duì)不同的爆炸情況，需要建立不同的模型。

1.7 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)玻璃破碎計(jì)算炸藥量的方法

該方法主要是依據(jù)空氣沖擊波的超壓對(duì)現(xiàn)場(chǎng)玻璃的損壞狀況進(jìn)行計(jì)算，主要有以下幾個(gè)方法：(1)首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得1000kgTNT爆炸后，距離中心炸點(diǎn)不同距離的玻璃的破損情況，然后利用爆炸相似公式，得到炸藥量推算公式如下：

其中：R為炸點(diǎn)距離玻璃破碎的距離，m，R'為實(shí)驗(yàn)所得相似的玻璃破損情況下距離炸點(diǎn)的相似距離，m，Q為推算的TNT量，kg。

該方法適用于大于1000kgTNT的爆炸現(xiàn)場(chǎng)，并且需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)得到相似距離，成本較大。

(2)將爆炸案件中玻璃破碎面積為50%或者玻璃大部分破碎而門(mén)窗木框基本無(wú)損的情況作為炸藥量推算的臨界點(diǎn)，其與炸點(diǎn)之間的距離與炸藥量有以下關(guān)系：

其中：R為該臨界點(diǎn)與炸點(diǎn)之間的距離，m；K為對(duì)比距離系數(shù)，取決于選定玻璃的破碎情況，破碎程度越嚴(yán)重，取值越小，通常取值為15～30之間；Q為推算的TNT量，kg。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)玻璃破碎的情況雖然能夠快速推斷出炸藥量，但是復(fù)雜的爆炸現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境會(huì)影響到玻璃的破碎情況，并且玻璃的破碎情況只能依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷不能進(jìn)行量化，會(huì)存在一定的誤差。

2 推算炸藥量的方法展望

炸藥量推算方法大多都是基于經(jīng)驗(yàn)公式與簡(jiǎn)單爆炸原理來(lái)進(jìn)行計(jì)算，適用于爆炸現(xiàn)場(chǎng)快速推算炸藥量，但是針對(duì)精確推算炸藥量而言，存在著諸多的誤差，計(jì)算結(jié)果相差較大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)與爆炸力學(xué)的結(jié)合為炸藥量推算提供了新的思路，基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的炸藥量推算就是兩者結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬通過(guò)進(jìn)行建模不僅可以模擬爆炸案件現(xiàn)場(chǎng)炸藥的整個(gè)過(guò)程，并且可以在計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，節(jié)省時(shí)間和成本，對(duì)于推斷炸藥量具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此采用數(shù)值模擬建模將推斷炸藥量將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張龍年,張彥春,陳立宏,等.基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的炸藥量推算[J].中國(guó)刑警學(xué)院學(xué)報(bào),2017(4):69-71.

[2]任會(huì)蘭,寧建國(guó),許香照.不同炸藥量在工事中爆炸的三維數(shù)值模擬[J].高壓物理學(xué)報(bào),2013,27(2):216-222.

[3]隋國(guó)發(fā),李金山,馬 貝,等.炸藥量對(duì)雙層圓管爆炸焊接影響的數(shù)值模擬[J].材料科學(xué)與工藝,2010,18(6):741-745.

[4]周明安,魏萬(wàn)鑫,劉 存,等.爆炸現(xiàn)場(chǎng)炸藥當(dāng)量確定方法初探[J].采礦技術(shù),2009,9(5):57-58.

[5]仵建民.根據(jù)爆炸現(xiàn)場(chǎng)玻璃的破碎推算炸藥量的研究[J].刑事技術(shù),1999(2):24-26.

[6]鄭國(guó)躍,李世聰.爆炸案件的快速偵破[J].爆破,1998(4):75-79.