Меню

Величина избыточного давления в зоне слабых разрушений

Классификация тяжести поражения людей и разрушения зданий в зависимости от давления в ударной волне

Поражающее действие взрывной ударной волны определяется избыточным давлением в её фронте, а также скоростным напором (Рск), который пропорционален квадрату скорости движения этой волны. Степень тяжести поражения объекта (человек, здание) ударной волной зависит также от размеров объекта, его конструкции (жесткости) и степени связи с земной поверхностью.

Чем более гибкая и значит менее жесткая конструкция (каркас здания или скелет человека) и чем меньше её вязь с землей, тем меньшее поражение от воздействия скоростного напора ударной волны она получает.

Приведем классификацию тяжести поражения людей и разрушений зданий в зависимости от скоростного давления в ударной волне взрыва.

Поражения, наносимые людям в зависимости от принято разделять на:

легкие— 20 — 40 кПа (0,2 — 0,4 кгс/см² — скоропроходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль, возможны вывихи и ушибы);

средние — 40 — 60 кПа (0,4 — 0,6 кгс/см²) — вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;

тяжелые — 60 — 100 кПа (0,6 — 1 кгс/см²) — сильные контузии всего организма, потеря сознания, переломы конечностей и пр.;

крайне тяжелые — более 100 кПа (более 1 кгс/см²) — переломы конечностей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, потеря сознания, возможны смертельные исходы.

В производственных условиях возможны следующие основные виды взрывов:

а) свободный (воздушный);

в) взрыв в непосредственной близости от объекта;

г) взрыв внутри объекта (сооружения).

Практически ни одно производство не обходится без использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов, ёмкостей и пр.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.

Оценку степени разрушений элементов объекта, вызванных ВУВ (воздушной ударной волной), принято давать по следующей шкале:

слабое (8 — 10 кПа) — объект не выходит из строя, необходим незначительный ремонт;

среднее (10 — 20 кПа) — разрушены главным образом второстепенные элементы объекта, которые могут быть восстановлены путем проведения среднего и капитального ремонта;

сильное (20 — 40 кПа) — разрушена большая часть несущих конструкций и стен. Восстановление возможно, но нецелесообразно;

полное(40 — 60 кПа) — обрушение перекрытий и разрушение всех несущих конструкций. Восстановление невозможно.

Как видно из приведенной классификации, при одном и том же избыточном скоростном давлении в ударной волне 20-40 кПа у человека наблюдаются легкие поражения, а у зданий сильные, когда разрушена большая часть несущих конструкций. Как отмечалось ранее, это связано с разной степенью жесткости (или гибкости) этих объектов поражения. Человек при взрыве имеет больше шансов уцелеть. Особенно если он будет лежать и использует складки местности или укрытия (щель, убежище, скала и т.п.).

Дополнительными причинами сильного разрушения зданий и сооружений при слабых взрывах могут быть:

— нарушение технологического режима;

— неисправность в контрольно-измерительных приборах и предохранительных устройствах;

Источник

Зоны разрушений, степени разрушения зданий, сооружений, технических и транспортных средств при ядерном взрыве

Зона полных разрушений имеет па границе избыточное давление на фронте ударной волны 50 кПа и характеризуется массовыми безвозвратными потерями среди незащищенного населения (до 100 %), полными разрушениями зданий и сооружений, разрушениями и повреждениями коммунально-энергетических и технологических сетей и линий, а также части убежищ гражданской обороны, образованием сплошных завалов в населенных пунктах. Лес полностью уничтожается.

Зона сильных разрушений с избыточным давлением на фронте ударной волны от 30 до 50 кПа характеризуется: массовыми безвозвратными потерями (до 90 %) среди незащищенного населения, полными и сильными разрушениями зданий и сооружений, повреждением коммунально- энергетических и технологических сетей и линий, образованием местных и сплошных завалов в населенных пунктах и лесах, сохранением убежищ и большинства противорадиационных укрытий подвального типа.

Зона средних разрушений с избыточным давлением от 20 до 30 кПа характеризуется безвозвратными потерями среди населения (до 20 %), средними и сильными разрушениями зданий и сооружений, образованием местных и очаговых завалов, сплошных пожаров, сохранением коммунально-энергетических сетей, убежищ и большинства противорадиационных укрытий.

Читайте также:  На кого влияют перепады атмосферного давления

Зона слабых разрушений с избыточным давлением от 10 до 20 кПа характеризуется слабыми и средними разрушениями зданий и сооружений.

Для жилых и промышленных зданий берется обычно четвертая степень— полное разрушение. При слабом раз­рушении, как правило, объект не вы­ходит из строя; его можно эксплуати­ровать немедленно или после незна­чительного (текущего) ремонта. Средним разрушением обычно называют разрушение главным образом второ­степенных элементов объекта. Основ­ные элементы могут деформироваться и повреждаться частично. Восстанов­ление возможно силами предприятия путем проведения среднего или капи­тального ремонта. Сильное разруше­ние объекта характеризуется сильной деформацией или разрушением его основных элементов, в результате чего объект выходит из строя и не может быть восстановлен.

Наибольшие разрушения получают наземные здания, рассчитанные на собственный вес и вертикальные на­грузки, более устойчивы заглубленные и подземные сооружения. Здания с ме­таллическим каркасом средние разру­шения получают при 20—40 кПа, а полные—при 60—80 кПа, здания кир­пичные—при 10—20 и 30—40, здания деревянные— при 10 и 20 кПа соответ­ственно. Здания с большим количест­вом проемов более устойчивы, так как в первую очередь разрушаются запол­нения проемов, а несущие конструкции при этом испытывают меньшую на­грузку. Разрушение остекления в зда­ниях происходит при 2—7 кПа.

Объем разрушений в городе зави­сит от характера строений, их этаж­ности и плотности застройки. При плотности застройки 50 % давление ударной волны на здания может быть меньше (на 20—40 %), чем на здания, стоящие на открытой местности, на таком же расстоянии от центра взры­ва. При плотности застройки менее 30 % экранирующее действие зда­ний незначительно и не имеет практи­ческого значения.

Классификация ЧС по характеру источника ЧС

ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ – это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, а также значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности.

По характеру источника чрезвычайные ситуации делятся на техногенные и природные.

ЧС техногенного характера (транспортные аварии, пожары и взрывы, аварии с выбросом радиоактивных веществ, аварии с выбросом аварийно химически опасных веществ, внезапное обрушение зданий, аварии на очистительных сооружениях и т.д.).

ЧС природного характера (землетрясения, извержение вулканов, оползни, сели, обвалы, ураганы, смерчи, цунами, лесные пожары и т.д.).

Классификация ЧС по зонам распространения, потерям, ущербу

Источник

Методики оценки зон разрушений при взрывах газо-воздушных смесей (ГВС).

Рассмотрим упрощенные методики решения типовых задач при взрывах на взрывоопасных объектах (ВОО) [10, 12,13]. В работах [6, 9,10] рассмотрены методики:

1. При взрыве газо- и паровоздушных углеводородных веществ [9];

2. При взрывах пылевоздушных смесей и аэрозолей.

Так как для взрывоопасных объектов экономики (ОЭ) наиболее характерны аварии с выбросом газо- и паровоздушных смесей углеводородных веществ с образованием детонационных взрывов, то ниже даются методики оценки зон разрушений именно для этих случаев.

Такие взрывы могут происходить в неограниченном (открытая атмосфера) и ограниченном (в замкнутом объеме) пространстве в результате разрушений газопроводов, разлива сжиженного горючего газа, его испарения, неисправностей технологической аппаратуры, трубопроводов, утечек газа в помещениях и т.д. При этом имеют место детонационные взрывы [7, 10, 9, 14].

К ГВС относят: метан, пропан, бутан, этилен, пропилен, бутилен и др.

Взрывы ГВС в открытой атмосфере [9,10]

Существуют различные методики расчета, но все они основаны на принципе подобия Хопкинсона и подчинены закону «кубического корня». В практике широко используют две методики, которые дают достоверные результаты.

Первая методика определения параметров зон разрушения.

Это упрощенная и достаточно объективная методика, рассмотренная в работах [9, 10]. На основе анализа и обобщения материалов аварий со взрывом ГВС в очаге поражения (взрыва) на открытой местности (атмосфере) выделяют две зоны: детонации (детонационной волны); распространения (действия) ударной волны (УВ).

Условный (расчетный) радиус зоны детонации (детонационной волны) r определяют по эмпирической формуле:

r=18.5· (2.5),

где k – коэффициент, характеризующий объем газов или паров веществ, переходящих во взрывоопасную смесь. Его значения в расчетах принимаются k=0.4-0.6 [15, 16]. В некоторых методиках значение коэффициента k принимают в зависимости от способа хранения продукта: k = 1 — для резервуаров с газообразным веществом;

Читайте также:  Может ли влиять на давление аденома простаты

k = 0,6 — для газов, сжиженных под давлением;

k = 0,1 — для газов, сжиженных охлаждением (хранящихся в изотермических емкостях);

k = 0,05 — при аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей;

– количество вещества, разлившегося из разгерметизированной емкости (хранилища);

8,5 – эмпирический коэффициент, который позволяет учесть различные условия возникновения взрыва (характеристики ГВС, состояние атмосферы, форму облака, мощность источника воспламенения, место его инициирования и др.).

За пределами зоны детонации избыточное давление ударной волны (ΔРф) резко снижается до атмосферного. В литературных источниках [7, 9,10, 14] предлагаются те или иные зависимости для расчета максимальных значений ΔРф в зоне детонации с учетом расстояния до места взрыва, например во второй методике, приведенной ниже.

В этой же методике для расчетов используются обобщенные данные изменения избыточного давления (ΔРф) исходя из расстояния, выраженного в долях от радиуса зоны детонации (r1/r) и максимального давления (Pmax) в зоне детонации (табл. 2) [9]. При этом Pmax для различных ГВС находится по табл.2 из справочников [10, 14].

Зону распространения (действия) УВ обычно разбивают на несколько (n) зон [10] с радиусами:

· смертельных поражений или полных разрушений (R100) с избыточным давлением на внешней границе ΔРф=100 кПа (ΔРф > 50 кПа);

· сильных и полных разрушений соответственно с ΔРф=30 кПа и ΔРф=50 кПа (R50);

· средних с ΔРф=20 кПа

· безопасную зону с ΔРф * По международным нормам безопасным

· для человека является Δ Рф=7 кПа [10,14].

Затем, определив Pmax (табл. 2) для данной ГВС, вытекшей при аварии из емкости (хранилища), по табл. 3 [7] при принятых зонах с ΔРф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, R6,7=7кПа находим отношения r1/r и, следовательно, радиусы (Rn) принятых зон, зная r из (2.5)

(2.6)

где n – показатель той или иной принятой зоны; cx= определяется по табл.3.

По аналогии с характеристиками зон разрушений при воздействии воздушной УВ ядерных взрывов 7 определяют размеры опасных зон, в которых возникнут сильные, возможные (слабые) разрушения жилых и промышленных зданий в районах взрыва газо- и паровоздушных смесей углеводородных газов и жидкостей [9]. Следует сказать, что учитывая импульсный характер воздействия нагрузок от УВ, избыточное давление при взрыве ГВС, вызывающее сильные разрушения, будет примерно в 1,5-1,7 раза больше, чем при ядерном взрыве, т.е примерно ΔРф ГВСср

50 кПа, а возможные слабые разрушения – ΔРф ГВСсл=20 кПа [9,14].

Тогда радиусы зоны сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений:

Отношения R50/r и R20/r могут быть определены как по табл.3, так и по табл.4 [9]. В табл. 4 приведены значения радиусов зон сильных (Rc = R50) и слабых (R = R20) разрушений для массы разлившейся ГВС из разгерметизированной емкости (Q) – Q=1-10000 т и максимальных значений давлений Pmax=500-2000 кПа [9].

Физико-химические и взрывоопасные свойства некоторых веществ и их ГВС

Вещество ρ, кг/м 3 Рmax, МПа Q, МДж/кг КПВ с воздухом, % (об) ρ с, кг/м 3 Q с, МДж/кг γс D, м/с WTc
Метан 0,716 0,72 50,0 5,0-16,0 1,232 2,76 1,256 0,527
Пропан 2,01 0,86 46,4 2,1-9,5 1,315 2,80 1,257 0,535
Бутан 2,67 0,86 45,8 1,8-9,1 1,328 2,78 1,270 0,486
Ацетилен 1,18 1,03 48,2 2,5-81 1,278 3,39 1,259 0,651
СО 1,25 0,73 10,1 12,5-74,0 1,280 2,93 1,256 0,580
Аммиак 0,77 0,60 18,6 15,0-28,0 1,180 2,37 1,248 0,512
Водород 0,09 0,74 120,0 4,0-75,0 0,933 3,42 1,248 0,648
Этилен 1,26 0,886 47,2 3,0-32,0 1,285 3,01 1,259 0,576

Изменение ΔРф в зависимости от r1/r и ΔРmax в зоне детонации

Максимальное давление в зоне детонации (Рmax), кПа Значения ΔРф, кПа на расстояниях от центра взрыва в долях от r (r1/r )
1,0 1,05 1,1 1,2 1,4 1,8 2,0 3,0 4,0 6,0 8,0
2,5 1,5 1,0
4,5 2,7 1,8
3,7
Читайте также:  Нормализовать кровяное и сердечное давление

Радиусы зон сильных и слабых разрушений

Рmax, кПа Рmax, кПа r20/r Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q — 1т Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q -10 т Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q — 100 т Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q -1000 т Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q — 10 000 т
1,9 3,5 15.6 30 55 33 63 115 72 137 252 150 285 525 330 627 1155
2,9 5,0 15.6 45 78 33 95 165 72 208 360 150 435 750 330 957 1650
5.3 15.6 47 83 33 99 175 72 216 382 150 450 795 330 990 1750
7.6 15.6 62 119 33 132 250 72 288 547 150 600 140 330 1320 2510
4.8 8.0 15.6 75 125 33 158 264 72 345 576 150 720 1200 330 1584 2640

Скорость распространения детонационной волны [10,14] рассчитывается по зависимости

(2.8),

где — показатель адиабаты продуктов детонации, определяемый по табл.2, Q — теплота взрыва единицы массы ГВС или удельная теплота сгорания ГВС с воздухом, Дж/кг (табл.2).

Время полной детонации [10] облака ГВС находится по формуле:

tд= (2.9)

При аварийном вскрытии газопроводов и емкостей, разлитиях ГВС и их испарении облако, переобогащенное топливом, не детонирует, а интенсивно горит с внешней поверхности, вытягивается и образует огненный шар, который, поднимаясь, принимает грибовидную форму.

Поражающее действие огненного шара характеризуется его размерами и временем теплового воздействия на объекты и людей, которое определяется временем горения (временем существования) огненного шара.

Их величина зависит от общей массы жидкости в емкости в момент взрыва. В работах [9,10] приводятся расчетные зависимости для определения радиуса и времени существования огненного шара.

Таким образом, алгоритм определения размеров опасных зон в районах взрыва газо- и паровоздушных смесей в открытой атмосфере можно представить в следующем виде:

1. Найти величину максимального давления в зоне детонации при взрыве заданной ГВС (Pmax, кПа) в воздушном пространстве, используя табл. 2.

2. Определить радиус детонации r по формуле (2.5);

3. Найти отношения r1/r по табл. 3 при Δ Рф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, ΔРф 4=7 кПа;

4. Рассчитать радиусы зон R100, R50, R20, R7 по формуле (14);

5. Определить (дополнительно) по табл. 4 радиусы зон сильных (Rc=R50) и слабых (Rсл=R20) разрушений, а также R50/r и R20/r при известной массе ГВС разлившейся из разгерметизированного хранилища (емкости) Q и Pmax.

Пример 1. В результате разгерметизации емкости с сжиженным пропаном в количестве Q=10т, произошел взрыв пропано-воздушной смеси. Определить радиусы зон разрушений при ΔРф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, ΔРф 4=7 кПа, приняв к=6.

Решение:

r=18.5· = r=18.5· =18,5·1.8=33

Из табл.2 для пропана Pmax=860кПа ≈ 900кПа.

Радиусы зон разрушений согласно (2.7):

Примечание. Радиусы зоны сильных (Rc) и слабых разрушений (Rсл) и r определим по табл. 4 (дополнительно) при Q=10т и Pmax=900кПа: Rc=R50=95м, Rсл=R20=165м и r=33м.

= =1802

где =1,257 и =2,8 · 10 6 Дж/кг определены для пропано-воздушной смеси по табл.2.

В общем случае по табл.2 можно было определить и D=1850 м/с [10].

Контрольный пример.В населенном пункте расположена емкость с ацетиленовоздушной смесью в количестве 100т. Определить радиусы зон сильных и слабых разрушений при полной разгерметизации емкости и к=0,6.

Задания для самостоятельной работы:

В результате разгерметизации емкости с сжиженным газом произошел взрыв газовоздушной смеси. Определить радиусы зон разрушений при заданных условиях, приняв к=6.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; Нарушение авторского права страницы

Источник

Adblock
detector