Диссертация (1172877), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Так как W > 140 м/с,то максимальное давление рассчитывается по формуле (1.34):()кПа,(4.21)()кПа.(4.22)Максимальное давление взрыва на искомых расстояниях рассчитывается поформуле:, кПа,(4.23)где В и С – коэффициент и показатель степени, определяются в зависимости отвеличины скорости распространения пламени (В1 = 0,506 и С1 = 1,107; В2 = 0,554 иС2 = 1,035).Удельный импульс фазы сжатия рассчитывается по формуле:Iуд = 0,38 Р τ5,(4.24)где τ5 – длительность положительной фазы.Результаты расчѐтов избыточного давления и импульса фазы сжатия приведены в таблице 4.2.Таблица 4.2 – Значения избыточного давления и импульса фазы сжатияОпределяемыевеличины0RP2, кПаIуд2, Па∙сP3, кПаIуд3, Па∙с1001,36374,83250,229,73489,62002,72644,91965,717,92110,1Расстояние от центра взрыва, м3004008004,0895,45210,90531,523,811,71369,91039,2511,212,89,95,11498,71157,8599,9110014,9958,38364,33,7438,5320043,6222,61114,01,3149,2934.1.3 Оценка возможных последствий взрываПроизводить оценку вероятности степени повреждений зданий и сооружений, а также радиусов зон поражения можно способом, описанным в [5].
Такжедля оценки разрушающего действия волны сжатия можно воспользоваться данными по предельным значениям избыточных давлений, соответствующих различным степеням разрушения зданий [94].В первом случае рассчитывается пробит-функция в зависимости от степениповреждений зданий, и вероятность их поражения определяется по таблице 4.3:– повреждение промышленных зданий, при которых возможно их восстановление:Pr1 = 5 – 0,26ln(V1),(4.25)V1 = (17500/Р)8,4 + (290/I)9,3;(4.26)– повреждение зданий, при которых они подлежат сносу:Pr2 = 5 – 0,22ln(V2),(4.27)V2 = (40000/Р)7,4 + (460/I)11,3(4.28)Таблица 4.3 – Связь вероятности поражения с пробит-функциейр, %0102030405060708090990–3,724,164,484,755,005,255,525,846,287,3312,673,774,194,504,775,035,285,555,886,347,3722,953,824,234,534,804,055,315,585,926,417,4133,123,864,264,564,825,085,335,615,956,487,4643,253,924,294,594,855,105,365,645,996,557,5153,383,964,334,614,875,135,395,676,046,647,5863,454,014,364,644,905,155,415,716,086,757,65Рассчитать радиус зоны поражения можно по формуле:√73,524,054,394,674,925,185,445,746,136,887,7583,594,084,424,694,955,205,475,776,187,057,8893,664,124,454,724,975,235,505,816,237,338,0994где K – уровни разрушения зданий (K = 3,8 – полное разрушение здания; K = 5,6 –тяжѐлые повреждения, здание подлежит сносу; K = 9,6 – средние повреждения,возможно восстановления здания; K = 28,0 – разрушение оконных проѐмов, легкосбрасываемых конструкций; K = 56 – частичное разрушение остекления);WТ – тротиловый эквивалент взрыва, определяется соотношением:,(4.30)где qг – теплота сгорания газа, Дж/кг.Во втором случае достаточно знать избыточное давление волны сжатия исравнить со значениями, приведѐнными в таблице 4.4.Таблица 4.4 – Значения предельных избыточных давлений, соответствующихразличным степеням разрушений зданийХарактеристика зданийОдноэтажные промышленные:– с кирпичными несущими стенами;– каркасныеМногоэтажные промышленные:– с кирпичными несущими стенами;– каркасныеОбщественные:– каменные (кирпичные блочные);– каркасные до шести этажей;– каркасные свыше шести этажей;– панельные до трех этажей;– панельные свыше трех этажейЖилые:– каменные;– панельные до пяти этажей;– панельные свыше пяти этажей точечноготипаДавление Р, (кПа) при степенях разрушенияслабаясредняясильная1–51–55–105–1010–158–301–51–55–155–1010–308–201–51–51–51–51–55–155–105–105–155–1510–308–208–1515–3515–251–51–51–55–205–155–1215–3010–3010–25По классификации института АО «ЦНИИПромзданий» степени повреждений зданий определяются как: слабые – разрушение заполнения оконных и дверных проѐмов; средние – разрушение окон, дверей, внутренних перегородок, двускатных крыш.
Разрушение отдельных участков самонесущих кирпичных стен и95отдельных стеновых панелей из легких бетонов; сильные – разрушение самонесущих кирпичных стен, стеновых панелей из лѐгких бетонов. Повреждения отдельных основных несущих конструкций (плит покрытия и перекрытия, балок,ригелей и колонн каркаса, несущих кирпичных стен, стеновых наружных и внутренних панелей, лестничных маршей) и узлов их крепления.Оценка вероятности повреждения зданий и сооруженийи определение радиусов зон пораженияРезультаты расчѐтов вероятности повреждения (Pr1) промышленных зданий иих разрушения (Pr2) при параметрах взрывов, указанных в таблицах 4.1 и 4.2 насоответствующих расстояниях, приведены в таблице 4.5.Таблица 4.5 – Вероятность повреждения и разрушения промышленных зданийВероятность, %100р (Pr1)р (Pr2)99,983р (Pr1)р (Pr2)99,984р (Pr1)р (Pr2)8731Радиус R, м200300400ϑ1 = 300 м/с (Вариант I)8742153272ϑ2 = 277,6 м/с (Вариант II)989075573520ϑ3 = 174 м/с (Вариант III)512410103180011003200~0~0~0~0~0~01925~0~0~0~0~0~0~0~0~0В таблице 4.6 приведены радиусы зон поражения для соответствующих степеней разрушения промышленных зданий.Таблица 4.6 – Уровни разрушения здания и радиусы зон поражения№п/п12345Характеристика повреждения зданияПолное разрушение зданияТяжѐлые повреждения, здание подлежит сносуСредние повреждения, возможно восстановление зданияРазрушение оконных проѐмов, легкосбрасываемых конструкцийЧастичное разрушение остекленияr, м1221803089001800964.1.4 Анализ результатов расчёта и последствий взрываВ результате взрыва на территории завода находившиеся здания и сооружения в радиусе 300 м от места взрыва были полностью разрушены.
Эти данные достаточно хорошо согласуются с результатами расчѐта избыточных давлений потрем вариантам и по данным, приведенным в таблицах 4.5 и 4.6.В таблице 4.7 обобщены результаты расчѐтов избыточных давлений и импульсов фаз сжатия по трем вариантам.Таблица 4.7 – Обобщение результатов расчетов по трем вариантамОпределяемыевеличиныP1, кПаIуд1, Па∙сP2, кПаIуд2, Па∙сP3, кПаIуд3, Па∙с10072,13219,474,83250,229,73489,620029,81734,244,91965,717,92110,1Расстояние от центра взрыва, м30040080016,110,95,11202,5893,0433,031,523,811,71369,91039,2511,212,89,95,11498,71157,8599,911003,9312,08,38364,33,7438,53200––2,61114,01,3149,2Создаваемое избыточное давление на расстоянии 100 м от места взрыва повариантам I, II отличается в 2,5 раза от значения, полученного в варианте III.
Сопоставляя избыточное давление с данными, приведѐнными в таблице 4.4, можноприйти к выводу, что рассчитанное избыточное давление по варианту III на расстоянии 100 м может привести к таким же последствиям, что и по вариантам I, II.С дальнейшим удалением от места взрыва (100÷1100 м) результаты лучше сходятся по варианту I и III. Но определить, какой из вариантов лучше описывает реальные последствия, очень сложно, так как на расстоянии 400 м от места взрыватерритория завода заканчивается, и начинается открытая местность, а имеющиесяна заводе разрушения подтверждаются всеми тремя вариантами расчета.Что касается поврежденных жилых домов и разрушенных оконных проѐмовв п.
Эмкотс (800 м) и п. Фликсборо (1130 м), то сопоставляя значения параметроввзрыва на данных расстояниях и значения предельных избыточных давлений,соответствующих различным степеням разрушения жилых домов (таблица 4.4),97можно предположить, что такие последствия могли иметь место. Этоподтверждается и расчѐтом зоны разрушения, где в радиусе 1800 м имеет месточастичное разрушение остекления.4.2 Взрыв на участке магистрального газопровода«Нижневартовск–Курган–Куйбышев»В 2010 г.
в результате коррозионного износа газопровода в Самарской области вблизи п. Черновка произошѐл аварийный выброс тяжелых углеводородныхфракций (пропан) с образованием стелющегося взрывоопасного облака на значительной территории. При достижении источника зажигания произошло взрывноегорение облака в виде «огневого шторма». Время существования «огневогошторма» было достаточно велико, поэтому его можно назвать пожаром. В результате взрыва и пожара погибли люди и сгорел автомобиль, который располагалсянеподалѐку от места истечения [95, 96].
Последствия аварии представлены на рисунке 4.3.Рисунок 4.3 – Фотография с места аварии сразу после локализации пожара [95]98В ходе расследования было установлено, что взрывоопасное облако сформировалось в результате истечения пропана через два аварийных отверстия с расходом 150 л/с и 1500 л/с в течение 4 часов. При переводе в массу это составляет29,6 тонн пропана. Источником зажигания стал автомобиль, по другой версии –сами люди: на месте, где они погибли, было обнаружено много сигаретных окурков.
В момент формирования взрывоопасного облака происходило незначительное движение атмосферы со скоростью 25 м/час. Высота облака достигала 5–7 м.Исходные данные для расчѐта параметров взрыва:– тип топлива – пропан (С3Н8);– стехиометрическая концентрация пропана с воздухом – 75,2 г/м3;– масса пропана – 29600 кг;– коэффициент Z участия пропана в горении – 0,5;– удельная теплота сгорания топлива – 4,64 ∙ 107 Дж/кг.Взрывоопасные свойства пропановоздушной смеси представлены в таблице 4.8.Таблица 4.8 – Параметры пропановоздушной смесиСтехиометрическаясмесь∆, мϑн, м/сεАqm, кДж/кгKдρсм, кг/м3С3Н8 + воздух0,0690,458,060,3427971,2861,2464.2.1 Расчёт параметров взрыва по «Методике оценки последствийаварийных взрывов топливно-воздушных смесей» (Вариант I)Пропан относится ко 2 классу опасности (чувствительные вещества).
Окружающее пространство – к 4 виду (слабо загромождѐнное и свободное пространство). Ожидаемый режим взрывного превращения – диапазон 4 (дефлаграция,скорость фронта пламени 150–200 м/с).Рассчитываем скорость фронта пламени для проверки условия режима сгорания:99ϑ = k1 ∙ Z ∙ Mг1/6= 43 ∙ 0,5 ∙ 296001/6 = 119 м/с.(4.31)Так как Vг меньше максимальной скорости диапазона взрывного превращения, тоскорость распространения пламени принимаем 200 м/с.Эффективный энергозапас ТВС:E = 2 ∙ Z ∙ Mг ∙ qг = 2 ∙ 0,5 ∙ 29600 ∙ 4,64 ∙ 107 = 13,7 ∙ 1011 Дж.(4.32 )Расчѐт параметров взрыва проводили для расстояний от места взрыва 100;200; 300; 400; 1000 м.
Результаты приведены в таблице 4.9.Таблица 4.9 – Результаты расчетов параметров взрываR, м1002003004001000Rx0,4190,8381,2571,6764.190Рх10,3510,2340,1690,1320,0564Iх10,06690,03280,02130,01560,0060Рх21,67630,43930,22530,14780,0514Iх20,07080,03830,02660,02050,0088Р1, кПа35,523,717,213,45,2I1, Па∙с4756,62335,51511,41111,4425,24.2.2 Расчёт параметров взрыва по «Методике расчёта нагрузок на зданияи сооружения при воздействии внешних дефлаграционных взрывов»4.2.2.1 Расчёт скорости распространения фронта пламени,по методике Д.З. Хуснутдинова (Вариант II)Согласно исходным данным облако имело высоту от 5 до 7 м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
