МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, молодежи
И спорта УКРАИНЫ
ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Охрана и безопасность на море»
гражданская защита
и оценка последствий в чрезвычайных ситуациях
Методические указания
для проведения самостоятельной работы студентов по дисциплине «гражданская защита»
Лабораторная работа № 5.
Тема: “Оценка инженерной обстановки чрезвычайных ситуаций ”
Одесса 2012
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Тема: “Оценка инженерной обстановки чрезвычайных ситуаций”
Учебная цель :освоение методики оценки инженерной обстановки ЧС на взрыво- и пожароопасных объектах
Материальное обеспечение: Методические указания«Гражданская защита и оценка последствий чрезвычайных ситуаций. Часть 1. »; Демиденко Г.П., и др. Справочник. «Защита объектов ОНХ от ОМП ». К.,1986; таблицы.
План проведения занятия:
| Вопросы, подлежащие изучению | Время, мин |
| 1. Определение понятий и анализ исходных данных. | Самост. работа |
| 2. Методика расчета параметров зоны разрушений при взрыве ГВС в открытой атмосфере. | Самост. работа |
| 3. Расчет параметров зоны разрушений при взрыве ГВС в открытой атмосфере (пример). | |
| 4. Решение задач по оценке инженерной обстановки в зонах чрезвычайных ситуаций. |
Отчетность: Выполнить задания 3-4. Законспектировать в тетрадь все вопросы плана занятия. Произвести расчеты представленных задач по оценке инженерной обстановки в ЧС на взрыво- и пожароопасных объектах и сделать соответствующие выводы.
Задания 1-2 выносится на самостоятельную работу (срок выполнения не более одной недели).
Оценка инженерной обстановки чрезвычайных ситуаций на взрыво- и пожароопасных объектах
Общие сведения
Инженерная обстановка - это совокупность последствий стихийных бедствий, аварий (катастроф), а также первичных и вторичных поражающих факторов современных средств поражения, в результате которых имеет место разрушение зданий, сооружений, оборудования, коммунально-энергетических объектов, средств связи и транспорта, мостов, плотин, аэродромов и т. д., что существенно влияет на устойчивость работы объектов экономики и жизнедеятельность населения. Особую опасность с точки зрения частоты возникновения, возможных потерь и полученных убытков представляют собой взрывы, которые могут привести к человеческим жертвам, разрушению производственных сооружений, нарушению производственной деятельности важных объектов на долгое время.
Взрыв – это процесс быстрого освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. При этом в окружающей среде образуется и распространяется взрывная волна. Взрыв несет опасность поражения людей и обладает разрушительной способностью. Взрывы могут быть направленными или объёмными .
По виду взрывчатого вещества (ВВ) различают взрывы конденсированных ВВ (тротил, гексоген, порох и т. п.), взрывы газопаровоздушных смесей (ГПВС) и аэрозолей (пылевоздушных смесей).
Основными поражающими факторами взрыва являются: воздушная ударная волна (УВ) и осколочные поля, создаваемые летящими обломками разного рода объектов техногенного образования, строительных деталей и т. д.
Основными параметрами поражающих факторов взрыва являются:
– воздушной ударной волны – избыточное давление во фронте (ΔР ф ), скоростной напор воздуха (ΔР ск ) и время действия избыточного давления во фронте (tΔР ф );
– осколочного поля – количество осколков, их кинетическая энергия и радиус разлета.
Однако на практике в качестве определяющего параметра воздушной ударной волны принимают избыточное давление во фронте волны. За единицу измерения ΔР ф в системе СИ принят Паскаль (Па ), внесистемная единица – кгс/см². Соотношения: 1 Па = 1 Н/м² = 0,102 кгс/см²; 1 кгс/см² = 98,1 кПа ≈ 100 кПа.
На промышленных предприятиях наиболее взрывоопасными являются образующиеся в нормальных или аварийных условиях газо-паровоздушные смеси (ГПВС) и пылевоздушные смеси (ПВС). Из ГПВС наиболее опасны взрывы смесей углеводородных газов с воздухом, а так же паров легковоспламеняющихся горючих жидкостей. Взрывы ПВС происходят на мукомольном производстве, на зерновых элеваторах, при обращении с красителями, при производстве пищевых продуктов, лекарственных препаратов, на текстильном производстве. В результате действия поражающих факторов взрыва происходит разрушение или повреждение зданий, сооружений, технологического оборудования, транспортных средств, элементов объекта экономики (ОЭ), гибель людей.
Особенностями безопасной работы ОЭ в мирное время в условиях взрывов являются различные условия оценки безопасности существующих взрывоопасных конструкций на территории ОЭ.
Такими условиями являются:
1) оценка безопасности ОЭ при уже встроенных взрывоопасных конструкциях;
2) оценка безопасности ОЭ при установке новых взрывоопасных конструкций;
3) оценка безопасности проектирующихся предприятий с взрывоопасными конструкциями.
Наиболее частыми случаями в условиях Украины является оценка безопасности при уже встроенных взрывоопасных конструкциях.
При втором и третьем случае, возникает необходимость минимаксных решений, т. е. обеспечение минимума финансовых затрат при максимуме безопасности работы .
Максимум безопасности может обеспечиваться заглублением взрывоопасных конструкций, увеличением расстояния до зданий и сооружений предприятия и другими мероприятиями, связанными с контролем, сигнализацией, охраной и т. д.
Оценка инженерной обстановки объекта включает:
- Определение масштабов и степени разрушения элементов объекта в целом, степени разрушений зданий, объектов и др., в том числе защитных сооружений для укрытия рабочих и служащих, размеры зон завалов, объема инженерных работ, возможности объектовых и приданных формирований по проведению аварийно-спасательных и неотложных работ (АСиНР).
- Анализ их влияния на устойчивость работы отдельных элементов и объекта в целом, а также жизнедеятельность населения.
- Выводы об устойчивости отдельных элементов и объекта в целом к действию поражающих факторов и рекомендаций по ее повышению, предложения по осуществлению аварийно-спасательных и неотложных работ.
Исходными данными для оценки инженерной обстановки являются :
– сведения о наиболее вероятных стихийных бедствиях, авариях (катастрофах), противнике, его намерениях и возможностях по применению оружия массового поражения (ОМП) и других современных средств поражения;
– характеристики первичных и вторичных поражающих факторов средств поражения;
– характеристики защитных сооружений для укрытия рабочих и служащих;
– инженерно-технический комплекс организации и его элементов.
После оценки инженерной обстановки и выводов из нее подготавливают предложения по инженерному обеспечению АСиНР. В предложениях по инженерному обеспечению указываются:
– объекты города, района, на которых необходимо сосредоточить основные усилия инженерных сил и средств;
– основные инженерные мероприятия по обеспечению ввода сил гражданской защиты (ГЗ) в очаги поражения;
– мероприятия по организации неотложных работ на коммунально-энергетических сетях;
– организация инженерного обеспечения спасательных работ на объектах и в жилой зоне;
– общие объемы инженерных работ, потребность в силах и средствах для их выполнения;
– порядок использования имеющихся в наличии формирований инженерной техники.
Объем и сроки проведения АСиНР (аварийно-спасательных и неотложных работ) зависят от степени разрушения зданий, сооружений и объектов экономики. При определении степени разрушения учитывается характер разрушения, ущерб и возможность дальнейшего использования и восстановления.
Приняты следующие степени разрушений: полное, сильное, среднее и слабое, Каждой степени разрушения отвечает свое значение ущерба, объема АСиНР, а также объемы и сроки проведения восстановительных работ.
R 50 - ∆P ф ≥ 50 кПа – зона полных разрушений - разрушение всех элементов зданий, включая подвальные помещения, люди получают тяжелые переломы, разрывы внутренних органов, возможен летальный исход. Убытки составляют более 70 % стоимости основных производственных фондов. Здания и сооружения восстановлению не подлежат.
R 30 - ∆P ф = 30…50 кПа – зона сильных разрушений – разрушение частей стен и перекрытий верхних этажей, трещины в стенах, деформация перекрытий нижних этажей, при этом люди могут получить сильные вывихи, переломы, ушибы головы. Убытки составляют 30 – 70 % стоимости основных производственных фондов, возможно ограниченное использование мощностей, которые сохранились. Восстановление возможно путем капитального ремонта.
R 20 - ∆P ф = 20…30 кПа – зона средних разрушений – разрушение второстепенных элементов зданий и сооружений (кровель, перегородок, оконных и дверных рам), возможное появление трещин в стенах. Перекрытия, как правило, не рухнувшие, подвальные помещения сохранились, поражение людей – в основном обломками конструкций. Убытки составляют 10 – 30 % стоимости основных производственных фондов. Промышленное оборудование, техника, транспортные средства восстанавливаются в порядке среднего ремонта, а здания и сооружения – после текущего или капитального ремонта.
R 10 - ∆P ф = 10…20 кПа – зона слабых разрушений – разрушение оконных и дверных заполнений, перегородок, подвалы и нижние этажи сохранились и пригодны к временному использованию после текущего ремонта зданий, сооружений, оборудования и коммуникаций. Убытки составляют до 10 % стоимости основных производственных фондов (зданий, сооружений). Восстановление возможно путем текущего ремонта.
Для взрывоопасных ОЭ наиболее характерны аварии с выбросом газо-паровоздушных смесей (ГПВС) углеводородных веществ с образованием детонационных взрывов. Ниже дается методика оценки зон разрушений для аварии с выбросом газо-паровоздушных смесей.
Методика расчета параметров зоны ЧС (разрушений) при взрыве ГПВС в открытой атмосфере
При взрыве ГПВС образуется зона ЧС с ударной волной (УВ), вызывающей разрушения зданий, оборудования и т. п. аналогично тому, как это происходит от УВ ядерного взрыва. В данной же методике зону ЧС при взрыве ГПВС делят на 3 зоны: зона детонации (детонационной волны); зона действия (распространения) ударной волны; зона воздушной УВ (Рис. 24).
Рис. 24. Зоны чрезвычайной ситуации при взрыве газо-паровоздушной смеси.
r 1 – радиус зоны детонационной волны (зона I); r 2 – радиус зоны действия УВ взрыва (зона II); r 3 – радиус зоны действия воздушной УВ (зона III).
Зона детонационной волны (зона I ) находится в пределах облака взрыва. Радиус этой зоны r 1 ,м приближенно может быть определен по формуле
Q - количество взрывоопасной ГПВС, хранящейся в емкости, т.
17,5 – эмпирический коэффициент, который позволяет учесть различные условия возникновения взрыва.
В пределах зоны I действует избыточное давление (ΔР ф ), которое принимается постоянным ΔР ф1 = 1700 кПа.
Зона действия УВ взрыва (зона II ) – охватывает всю площадь разлета ГПВС в результате ее детонации. Радиус этой зоны:
r 2 = 1,7 r 1
Избыточное давление в пределах зоны II изменяется от 1350 кПа до 300 кПа и находится по формуле:
ΔР ф2 = 1300(r 1 /r ) + 50 , где
r – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м.
В зоне действия воздушной УВ (зона III ) – формируется фронт УВ, распространяющийся по поверхности земли. Радиус зоны r 3 >r 2 , и r 3 - это расстояние от центра взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной УВ (ΔР ф3): r 3 =r . Избыточное давление в зоне III в зависимости от расстояния до центра взрыва рассчитывается по формуле:
ΔР
ф3 = 
, при Ψ
≤ 2 ,
ΔР
ф3 = 
, при Ψ
≥ 2 ,
где Ψ = 0,24r 3 /r 1 = (0,24 r )/(17,5 ) – относительная величина.
Степени разрушений элементов объекта при различных избыточных давлениях ударной волны приведены в таблице 16.
Расстояния (м )от центра взрыва до внешних границ зон разрушения (R i )рассчитываются по формуле:
r 1 – радиус зоны детонационной волны;
ψ – определенный коэффициент, который принимается равным:
– для зоны слабых разрушений ψ 10 = 2,825;
– для зоны средних разрушений ψ 20 = 1,749;
– для зоны сильных разрушений ψ 30 = 1,317;
– для зоны полных разрушений ψ 50 = 1,015.
Площади зон разрушения и очага поражения рассчитываются по формуле:
S = π R ² , где
R – радиус каждой из зон разрушений.
Это упрощенная и достаточно объективная методика, рассмотренная в работах . 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 0 определяют по эмпирической формуле:
r 0 =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 . В некоторых методиках значение коэффициента k принимают в зависимости от способа хранения продукта: k = 1 - для резервуаров с газообразным веществом;
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 (ΔР ф) резко снижается до атмосферного. В литературных источниках предлагаются те или иные зависимости для расчета максимальных значений ΔР ф 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 (ΔР ф) исходя из расстояния, выраженного в долях от радиуса зоны детонации (r 1 /r 0) и максимального давления (P max) в зоне детонации (табл. 2) . При этом P max для различных ГВС находится по табл.2 из справочников .
Зону распространения (действия) УВ обычно разбивают на несколько (n) зон с радиусами:
· смертельных поражений или полных разрушений (R 100) с избыточным давлением на внешней границе ΔР ф =100 кПа (ΔР ф > 50 кПа);
· сильных и полных разрушений соответственно с ΔР ф =30 кПа и ΔР ф =50 кПа (R 50);
· средних с ΔР ф =20 кПа
· слабых с ΔР ф =10 кПа (R 20)
· безопасную зону с ΔР ф < <10 кПа, т.е. ΔР ф =6 -7 кПа (R 6, 7). * По международным нормам безопасным
· для человека является Δ Р ф =7 кПа .
Затем, определив P max (табл. 2) для данной ГВС, вытекшей при аварии из емкости (хранилища), по табл. 3 при принятых зонах с ΔР ф1 =100 кПа, ΔР ф2 =50 кПа, ΔР ф3 =20 кПа, R 6 , 7 =7кПа находим отношения r 1 /r 0 и, следовательно, радиусы (R n) принятых зон, зная r 0 из (2.5)
и R n =c n ·r 0 (2.7),
где n – показатель той или иной принятой зоны; c x = определяется по табл.3.
По аналогии с характеристиками зон разрушений при воздействии воздушной УВ ядерных взрывов 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 . 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 ΔР ф ГВС ср ~50 кПа, а возможные слабые разрушения – ΔР ф ГВС сл =20 кПа .
Тогда радиусы зоны сильных (R c) и слабых (R сл) разрушений:
R сл = R 20 = r 0 ·с 20 ,
R c = R 50 = r 0 · с 50
Отношения R 50 /r 0 и R 20 /r 0 могут быть определены как по табл.3, так и по табл.4 . В табл. 4 приведены значения радиусов зон сильных (R c = R 50) и слабых (R cл = R 20) разрушений для массы разлившейся ГВС из разгерметизированной емкости (Q) – Q=1-10000 т и максимальных значений давлений P max =500-2000 кПа .
Таблица 2
Физико-химические и взрывоопасные свойства некоторых веществ и их ГВС
7.3. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗРЫВА
Основным поражающим действием взрывчатых веществ является ударная волна. Поэтому для определения поражающего действия взрывчатого вещества необходимо рассчитать избыточное давление взрыва
, (7.15)
где р – давление на фронте ударной волны;
р 0 – давление невозмущенного воздуха – атмосферное давление (101кПа).
Величина D р зависит от типа взрывчатого вещества, массы взорванного заряда, расстояния от центра взрыва и характера подстилающей поверхности.
Расчет величины избыточного давления D р проводится в два этапа. На первом этапе находится приведенный радиус зоны взрыва по формуле
,
(7.16)
где R – расстояние от центра взрыва, м;
М – масса заряда, кг;
К – коэффициент, учитывающий характер подстилающей поверхности;
Т Э – тротиловый эквивалент взрывчатого вещества.
В табл. 7.6 приведены значения коэффициента К для разных типов подстилающих материалов.
Таблица 7.6
Значения коэффициента К для разных материалов
|
Материал подстилающей поверхности |
Коэффициент К |
|
Металл |
1.00 |
|
Бетон |
0.95 |
|
Дерево |
0.80 |
|
Грунт |
0.60 |
Тротиловый эквивалент, как было показано выше, – это отношение массы взрывчатого вещества к массе тротила, создающей одинаковое поражающей действие. При Т Э < 1 взрывчатое вещество обладает более сильным разрушающим действием, чем тротил (на один килограмм взрывчатого вещества); при Т Э = 1 взрывчатое вещество имеет такую же разрушающую силу, как и тротил; при Т Э > 1 взрывчатое вещество будет производить меньшее разрушающее воздействие, чем тротил. В табл. 7.3 были приведены значения тротилового эквивалента для промышленных взрывчатых веществ. В табл. 7.7 приведены значения тротилового эквивалента для некоторых боевых взрывчатых веществ.
Таблица 7.7
Значение тротилового эквивалента
для боевых взрывчатых веществ
|
Взрывчатое вещество |
Т Э |
|
Порох |
0.66 |
|
Аммонал |
0.99 |
|
Тротил |
1.00 |
|
Тетрил |
1.15 |
|
Гексоген |
1.30 |
|
ТЭН |
1.39 |
|
Тритонал |
1.53 |
На втором этапе по рассчитанному значению приведенного радиуса (7.16) рассчитывается величина избыточного давления D р . При этом зависимости от величины используются разные формулы. Для значений 6.2 расчет избыточного давления взрыва проводится по формуле:
,
кПа. (7.17)
Для значений > 6.2 расчетная формула для избыточного давления взрыва имеет вид:
,
кПа. (7.18)
Используя рассчитанные значения избыточного давления взрыва , можно провести оценку степени разрушения, производимого взрывом. При оценке поражающего действия взрывчатого вещества выделяют четыре зоны разрушения объектов, характеристики которых приведены в табл. 7.8.
Таблица 7.8
Зоны разрушения объектов
при разных значениях избыточного давления взрыва
|
Зона разрушения |
D р , кПа |
|
Полное разрушение |
Более 50 |
|
Сильные разрушения |
30 ÷ 50 |
|
Средние разрушения |
20 ÷ 30 |
|
Слабые разрушения |
10 ÷ 20 |
Для оценки степени разрушения зданий и сооружений при конкретном взрыве можно использовать табл. 7.9, в которой представлены предельные значения избыточного давления взрыва D р , вызывающие различные степени разрушения.
Таблица 7.9
Значения предельного избыточного давления,
вызывающие различные разрушения зданий и сооружений
|
D р , кПа |
Разрушение |
D р , кПа |
Разрушение |
D р , кПа |
Разрушение |
|
0.5÷3.0 |
Частичное разрушение остекления |
Разрушение перегородок, оконных рам |
Разрушение кирпичных и блочных стен |
||
|
3÷7 |
Полное разрушение остекления |
Разрушение перекрытий |
Разрушение железобетонных конструкций |
Рассмотрим порядок расчета избыточного давления взрыва на следующем примере.
Требуется определить поражающее действие при взрыве заряда тротила массой 100 кг на расстоянии от здания R = 2 м на открытом грунте.
Вначале определим избыточное давление взрыва D р при взрыве тротила по формуле (7.16). Коэффициент К для открытого грунта находим по табл. 7.6. Он составляет 0.60. Тротиловый эквивалент для тротила Т Э = 1 (табл. 7.7).
Общая характеристика задач оценки
Для принятия решений по защите от воздействия воздушной ударной волны (ВУВ) взрыва на здания, сооружения, технику или на людей, а также для выработки мер взрывобезопасности необходимы данные, характеризующие взрывы, которые могут происходить во время военных действий, в производственной сфере и в быту. Наиболее достоверные сведения о взрыве можно получить путем проведения эксперимента. Однако, такой подход не всегда применим. Поэтому наиболее распространены расчетные методы, позволяющие определять значения параметров, характеризующих взрывы. В ходе расчетов используются следующие показатели:
Для проведения расчетов разработано и представлено в технической литературе значительное количество функциональных зависимостей, которые связывают между собой эти показатели. Конкретный вид расчетных соотношений, выражающих эти функциональные зависимости, определяется условиями взрыва, к которым относятся: тип ВВ (конденсированное ВВ, газовоздушные смеси, пылевоздушные смеси и др.), место взрыва (воздушный, наземный или заглубленный взрыв), наличие преград, отражающих ударную волну и другие условия.
Разные авторы предлагают разные виды функциональных зависимостей для определения одних и тех же показателей, позволяющие получить либо большую точность, либо простоту, либо какие-нибудь другие преимущества при проведении расчетов. Поэтому при выборе того или иного соотношения для проведения расчетов следует особое внимание обращать на систему ограничений, определяющих возможность его использования.
Вся совокупность задач по проведению расчетов может быть разделена на две группы: задачи прогнозирования последствий взрыва по заданному количеству ВВ и задачи определения количества ВВ по заданным последствиям взрыва.
Задачи прогнозирования соответствуют ситуации, когда взрыва еще не было, т.е. требуется рассчитать показатели, характеризующие будущий взрыв. В таких задачах в качестве исходных данных обычно используются сведения о количестве ВВ и об условиях взрыва. При этом в результате расчетов должны быть получены значения параметров ударной волны (или других поражающих факторов) на заданном расстоянии от места взрыва (прямая задача), или определено расстояние от места взрыва, на котором параметры ударной волны будут иметь заданное значение (обратная задача).
Задачи определения исходных характеристик ВВ по результатам взрыва обычно приходится решать при расследовании и анализе причин аварийных взрывов. В этих задачах известны условия взрыва, место взрыва и степень разрушений по мере удаления от его эпицентра. В результате решения должно быть определено количество взорвавшегося вещества. Для расчетов в этих задачах используются те же функциональные зависимости между степенью повреждения, количеством ВВ и расстоянием от места взрыва, что и при решении задач прогнозирования.
Настоящий курс лекций не предусматривает подробного рассмотрения всего многообразия вариантов проведения расчетов для различных условий взрыва и поражающих факторов. Далее будут рассматриваться только приближенные методы проведения расчетов, связанные с наиболее распространенными типами взрывов конденсированных ВВ и ГВС в открытом, не замкнутом пространстве. Из числа поражающих факторов взрыва будет рассматриваться только воздушная ударная волна.
Расчетные соотношения, используемые при решении задач.
Тротиловый эквивалент массы ВВ.
Количество взрывчатого вещества или его массу М BB при проведении расчетов выражают через тротиловый эквивалент М Т. Тротиловый эквивалент представляет собой массу тротила, при взрыве которой выделяется столько же энергии, сколько выделится при взрыве заданного количества конкретного ВВ. Значение тротилового эквивалента определяется по соотношению:
(1)
\[М_{Т}=kM_{ВВ}\]где:
M BB — масса взрывчатого вещества;
k — коэффициент приведения взрывчатого вещества к тротилу1 (см. Таблицу 1).
Таблица 1. Значения коэффициента k приведения взрывчатого вещества к тротилу
Выражение (1) составлено для взрыва, при котором ударная волна распространяется во все стороны от точки взрыва беспрепятственно, т.е. в виде сферы. Очень часто на практике взрыв происходит на некоторой поверхности, например, на земле. При этом ударная волна распространяется в воздухе в виде полусферы.
Для взрывов на абсолютно твердой поверхности вся выделившаяся при взрыве энергия распространяется в пределах полусферы и, следовательно, значение массы взрывающегося вещества как бы удваивается (в определенных случаях можно говорить о сложении прямой и отраженной волны).
Для взрыва на не абсолютно твердой поверхности, например, на грунте, часть энергии расходуется на образование воронки. Учет этого расхода выполняется с помощью коэффициента ƞ, значения которого приведены в Таблице 2. Чем меньше подстилающая поверхность позволяет затрачивать энергию на образование воронки, тем ближе значение коэффициента ƞ к 1. Другой предельный случай соответствует ситуации, когда подстилающая поверхность беспрепятственно пропускает энергию взрыва, например, при взрыве в воздухе. В этом случае значение коэффициента равно 0.5.
С учетом изложенного значение MT в общем случае определяется по формуле:
(2)
\[М_{Т}=2ƞkM_{ВВ}\]Выражение (2) для взрыва в воздухе, то есть при ƞ = 0.5, принимает вид (1).
Таблица 2. Значения коэффициента ƞ, учитывающего характер подстилающей поверхности
Закон подобия при взрывах
Расчеты параметров ударной волны основываются на использовании соотношения, связывающего параметры взрывов разной мощности. Таким соотношением является закон подобия кубического корня . Согласно этому закону значения параметров ударной волны для взрыва некоторой мощности можно пересчитать для взрывов других мощностей, пользуясь выражениями закона подобия:
(3)
\ \[τ_{2}=τ_{1}\sqrt{\frac{M_{T2}}{M_{T1}}}\]где: R 2 ,R 1 — расстояния от центров двух взрывов до некоторых точек 1 и 2, в которых параметры ударной волны этих взрывов равны между собой;
M T2 , M T1 — массы зарядов (точнее: эквиваленты масс, приведенные к некоторому эталону, в нашем случае к тротилу);
τ 2 , τ 1 — время с момента взрыва до прихода ударной волны в эти точки.
Выражение (3) можно представить в виде:
(4)
\[\frac{R_{2}}{\sqrt{{M_{T2}}}}=\frac{R_{1}}{\sqrt{{M_{T1}}}}=\frac{R}{\sqrt{{M_{T}}}}=\overline{R}\]Величина R называется приведенным радиусом взрыва и широко используется в различных расчетных соотношениях для определения параметров ударной волны взрыва.
Оценка параметров ударной волны при взрыве конденсированных ВВ
Избыточное давление ΔP для свободно распространяющейся сферической воздушной ударной волны убывает по мере удаления от места взрыва. Поэтому расчет его значений обычно проводится на основании соотношений, в которых давление является функцией двух аргументов — массы ВВ и расстояния от места взрыва.
Сложность разработки и последующего использования таких аналитических выражений определяется следующим обстоятельством. Скорость спада значения ΔP по мере удаления от места взрыва изменяется за счет влияния на ударную волну среды, в которой она распространяется. Чем больше расстояние от места взрыва, тем сильнее искажается характер изменения давления во фронте ударной волны. Для двух ударных волн, которые при одинаковых условиях распространения в некоторый момент времени имели одно и тоже значение ΔP, в последующие моменты значения ΔP будут отличаться, если предыстория распространения этих волн была разной. Следовательно, расчетные соотношения для определения значений ΔP в эти последующие моменты также должны быть разными.
По изложенным причинам в технической литературе представлен достаточно широкий спектр расчетных соотношений для определения значений ΔP, каждое из которых имеет свою сферу применения и назначение. Например, для воздушного взрыва, для наземного взрыва, для малых расстояний от места взрыва, для значительных расстояний от места взрыва, для относительно небольших зарядов ВВ, для крупных зарядов ВВ и т.д.
При дальнейшем изложении в материалах курса будет использоваться одно базовое соотношение:
(5)
\[ΔP_{Ф}=\frac{84}{\overline{R}}+\frac{270}{{\overline{R}^{2}}}+\frac{700}{{\overline{R}^{3}}},(кПа),\]где R определяется из (2), (4).
Это соотношение известно в технической литературе под названием «формула М. А. Садовского » и широко используется при проведении практических расчетов как для наземных, так и для воздушных взрывов.
При необходимости решать обратную задачу, т.е. определять расстояние от места взрыва по заданному значению ΔP Ф, можно либо решать уравнение третьей степени (5) относительно R , либо воспользоваться соотношением:
(6)
\[\overline{R}=\sqrt{^{2}-1}\]Формула (6) дает хорошее совпадение с результатами точного решения уравнения (5). Для значений R в интервале от 2 до 12 ошибка не превышает 10 %. При этом расхождение тем больше, чем больше ΔP Ф.
Удельный импульс I определяется по соотношению
(7)
\где ΔP(t) — функция, характеризующая изменение избыточного давления во фронте ударной волны за период времени от 0 до τ + .
Кроме приведенных соотношений в технической литературе имеются соотношения для расчета значений и других параметров ударной волны: максимального давления разряжения, длительности фазы разряжения, скорости распространения ударной волны, давления скоростного напора, температуры во фронте ударной волны и др., однако в данном курсе эти соотношения не рассматриваются.
Пример 1
Прямая постановка задачи
Определить избыточное давление, которое будет испытывать прибор, установленный на расстоянии 10 м от места взрыва 1кг гексогена во взрывном устройстве, размещенном на грунте.
2. Определение R :
\[\overline{R}=\frac{R}{\sqrt{M_{T}}}=\frac{10}{\sqrt{1,56}}=8,62\]
3. Определение ΔP Ф:
\[ΔP_{Ф}=\frac{84}{\overline{R}}+\frac{270}{{\overline{R}^{2}}}+\frac{700}{{\overline{R}^{3}}}=\frac{84}{8,62}+\frac{270}{{8,62^{2}}}+\frac{700}{{8,62^{3}}}=14,5 кПа\]
Обратная постановка задачи
Определить максимальное расстояние, на котором допускается установить прибор, выдерживающий давление 14,5 кПа, от места взрыва 1 кг гексогена во взрывном устройстве, размещенном на грунте.
1. Определение R :
\[\overline{R}=\sqrt{^{2}-1}=\sqrt{^{2}-1}=8,37\]
2. Определение тротилового эквивалента:
\[М_{Т}=2ƞkM_{ВВ}=2\cdot0,6\cdot1,3\cdot1=1,56 кг\]
3. Определение R:
Оценка параметров ударной волны при взрыве газовоздушных смесей
Параметры ударной волны на расстояниях R < r o
При взрывах газовоздушных смесей параметры внутри газового облака могут изменяться в очень широких пределах в зависимости от условий взрыва, концентрации горючей компоненты и характера взрывного горения, которые при прогнозировании взрывов, особенно на открытом воздухе, учесть практически невозможно. Поэтому обычно расчеты проводят для худшего случая, при котором разрушительные последствия взрыва наибольшие.
Таким наихудшим случаем является детонационное горение смеси стехиометрического состава. Скорость распространения процесса детонационного горения внутри облака очень велика и превышает скорость звука. Давление внутри облака за время взрыва вообще говоря не постоянно. Однако для проведения приближенной оценки параметров взрыва можно условно принять, что облако имеет форму полусферы с центром на поверхности земли, взрыв ГВС происходит мгновенно и давление в процессе взрыва одинаково и постоянно во всех точках, находящихся внутри облака.
Для большинства углеродоводородосодержащих газовых смесей стехиометрического состава можно принять, что давление внутри газового облака составляет 1700 кПа. Для проведения более точных расчетов в технической литературе приводятся расчетные соотношения, позволяющие рассчитать скорость детонационного горения, время полной детонации облака, давление в детонационной волне и др.
Параметры ударной волны на расстояниях R > r o
Формулы для определения значений параметров ударной волны на расстояниях, превышающих радиус полусферы газового облака в окружающем воздухе, получены путем аппроксимации численного решения задачи о детонации пропановоздушной смеси, выполненной Б. Е. Гельфандом. Решение получено интегрированием системы нестационарных уравнений газовой динамики в сферических координатах в переменных Лагранжа и позволяет получать результаты удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными для горючих смесей различных углеводородов с воздухом.
Максимальное избыточное давление во фронте ударной волны (кПа):
(8)
\[ΔP_{Ф}=P_{0}\cdot \overline{P};\](9)
\[\lg\overline{P}=0,65-2,18\lg\overline{R}+0,52(\lg\overline{R})^{2};\] \[\overline{R}=\frac{R}{\sqrt{M_{T}}},\]где: MТ — тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облака ГВС (кг);
P 0 — атмосферное давление, равное 100 кПа.
Удельный импульс (Па ⋅ с):
(10)
\(11)
\Тротиловый эквивалент (кг) определяется из соотношения (2), в котором k=Q/QТ и ƞ=1, т.е. в предположении, что энергия взрыва полусферического облака полностью отражена поверхностью, над которой это облако образовалось. С учетом изложенного:
(12)
\где: M В — масса вещества, взрывающегося в составе облака ГВС (кг);
Q — теплота, выделяющаяся при сгорании данного вещества (кДж/кг);
QТ — теплота взрыва тротила (4520 кДж/кг).
Q представляет собой табличную величину (таблица 3), которая показывает количество энергии, выделяющейся при взрыве (сгорании) единицы массы данного вещества.
Значение M В определяется соотношением
(13)
\где: M Хр — масса вещества, находившегося в хранилище до аварии (до взрыва);
δ — коэффициент, зависящий от способа хранения вещества, показывающий долю вещества, переходящую при аварии в газ:
δ=1 — для газов при атмосферном давлении,
δ=0,5 — для сжиженных газов, хранящихся под давлением,
δ=0,1 — для сжиженных газов, хранящихся изотермически,
δ=0,02–0,07 — для растекшихся ЛВЖ;
Объем газового облака V 0 и размер полусферы газового облака r 0 зависят от количества исходного вещества, находившегося в хранилище до аварии, и способа его хранения. Определение этих параметров может быть выполнено по формулам:
(14)
\ \где: V a — объем киломоля идеального газа (постоянная Авогадро: V a =22,4 м³/кмоль);
μ — молярная масса хранящегося вещества (кг/кмоль);
C стх — стехиометрическая объемная концентрация (в абсолютных долях).
Приближенно для наиболее часто используемых углеводородов можно пользоваться при расчетах формулой:
где: M Хр — количество вещества, находившегося в хранилище до аварии (взрыва) в т;
0.6 — коэффициент, учитывающий способ хранения.
Значения параметров, характеризующих некоторые вещества, приведены в таблице 3.
Таблица 3. Значения параметров, характеризующих некоторые вещества и их смеси с воздухом
Пример 2
Определить с помощью расчета по формулам избыточное давление и удельный импульс во фронте ВУВ на расстоянии 100 м от емкости, в которой находится 10 т. пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.
1. Определение массы пропана в составе ГВС
2. Определение тротилового эквивалента
3. Определение приведенного радиуса взрыва
4. Определение избыточного давления во фронте ударной волны
\[\lg\overline{P}=0,65-2,18\lg\overline{R}+0,52(\lg\overline{R})^{2}=0,65-2,18\cdot\lg2,14+0,52\cdot(\lg2,14)^{2}=-0,0135,\]
\[\overline{P}=10^{0,0135}=0,97,\]
следовательно
\[ΔP_{Ф}=P_{0}\cdot \overline{P}=100\cdot0,97=97 кПа\]
5. Определение значения удельного импульса ударной волны
\[\overline{I}=10^{1,84}=69,2,\] \
Приближенная оценка параметров взрывной волны за пределами облака может быть проведена по таблице 4, в которой представлены значения избыточного давления ΔP Ф и эффективного времени действия фазы сжатия θ, заранее рассчитанные для различных значений R/r 0 . Значения параметров, указанных в таблице, получены исходя из давления внутри газового облака 1700 кПа.
Таблица 4. Значения максимального избыточного давления и эффективного времени действия ударной волны при взрыве ГВС
| R/r 0 | 0–1 | 1.01 | 1.04 | 1.08 | 1.13 | 1.2 | 1.4 | 1.8 |
| ΔP Ф, кПа | 1700 | 1232 | 814 | 568 | 500 | 400 | 300 | 200 |
| 10 3 θ/r 0 , с/м | 0.37 | 0.53 | 0.74 | 0.97 | 1.00 | 1.07 | 1.10 | 1.25 |
| R/r0 | 2.7 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 12 | 15 | 40 |
| ΔP Ф, кПа | 100 | 80 | 50 | 40 | 30 | 20 | 10 | 7.8 | 2.5 |
| 10 3 θ/r 0 , с/м | 1.7 | 1.78 | 2.18 | 2.30 | 2.59 | 3.02 | 3.53 | 3.76 | 4.39 |
Пример 3
Определить приближенным методом, по таблице избыточное давление во фронте ВУВ на расстоянии 100 м от емкости, в которой находится 55 т пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.
1. Определение r 0
2. Определение R/r 0 = 100/31 = 3,2
3. По таблице 4 находим, что ΔP Ф = 80 кПа (с учетом интерполяции 74 кПа).
Оценка степени повреждения зданий в условиях городской застройки
При взрывах в условиях городской застройки характер распространения ударной волны существенно изменяется из-за ее многократного отражения и экранирования стенами зданий. По этим же причинам обычно используемые для расчета значений ΔP формулы, в том числе и рассмотренные выше, неприменимы.
Для оценки степени повреждения или разрушения зданий в городе широко используется формула, полученная в Великобритании по результатам анализа последствий бомбардировок во время второй мировой войны:
(15)
\где: R — расстояние от места взрыва в метрах;
M T — тротиловый эквивалент заряда в килограммах;
K — коэффициент, соответствующий различным степеням разрушения:
К<5.6 — полное разрушение зданий;
К=5.6–9.6 — сильные разрушения здания (здание подлежит сносу);
К=9.6–28 — средние разрушения (возможно восстановление здания);
К=28–56 — разрушение внутренних перегородок, дверных и оконных проемов;
К=56 — разрушение 90% остекления.
Пример 4
Определить для условий городской застройки расстояние, начиная с которого здания получат сильные разрушения при взрыве боеприпаса, начиненного 500 кг гексогена.
1. Определение тротилового эквивалента:
\[М_{Т}=kM_{ВВ}=1,3\cdot500=650 кг\]
2. Определение искомого расстояния:
Оценка степени повреждения отдельно стоящих зданий
Под воздействием ударной волны здания и сооружения ведут себя как упругие колебательные системы. Расчетная оценка такого воздействия требует решения достаточно сложных динамических задач, связанных с описанием поведения упругих конструктивных элементов зданий и сооружений под воздействием ударных нагрузок, определяемых изменяющимися во времени и пространстве параметрами ударной волны. Возникающие в конструктивных элементах нагрузки зависят от параметров волны, характеристик объекта, его размеров и ориентации относительно фронта волны.
Наиболее точную оценку последствий воздействия ударной волны на конкретный объект позволяет получить эксперимент, проводимый на его макете с соблюдением правил подобия. Однако применение экспериментальных методов оценки далеко не всегда возможно.
Накопленный опыт исследования объектов, подвергавшихся воздействию взрывов, и результатов экспериментов с макетами выявил ряд закономерностей, позволяющих упрощенными методами оценивать возможные ожидаемые последствия воздействия взрывов на здания и сооружения. Ниже будут рассмотрены два метода: по допустимому давлению при взрыве и по диаграмме разрушения объекта.
По допустимому давлению при взрыве
Избыточные давления, при которых наступают различные степени разрушений одного из возможных типов зданий, приведены в Таблице 5. При использовании таблицы следует иметь ввиду, что она соответствует ударной волне ядерного взрыва, т.е. учитывает воздействие на объект только избыточного давления и не учитывает поражающее действие импульса. Для других видов взрывов, например для взрывов конденсированных ВВ или ГВС, значения давлений, приведенных в таблице, должны быть увеличены в 1.5 раза и более в зависимости от мощности взрыва и после этого сопоставлены со значениями избыточного давления. рассчитанными по формуле (5). При использовании таблицы следует иметь ввиду, что результат оценки будет приблизительным, поскольку не учитывается действие импульса.
Таблица 5. Действие ΔP Ф на объекты и людей
| Объект воздействия | Степень воздействия | ΔP Ф |
| Кирпичное здание производственного типа | Полное разрушение | > 70 кПа |
| Сильные разрушения | 33–70 кПа | |
| Средние разрушения | 25–33 кПа | |
| Слабые разрушения | 12–25 кПа | |
| Остекление | Разрушение на 90 % | 5 — 10 кПа |
| на 50 % | 2 — 5 кПа | |
| на 5 % | 1 — 2 кПа | |
| Люди | Крайне тяжелое поражение | > 100 кПа |
| Тяжелое поражение | 60–100 кПа | |
| Среднее поражение | 40–60 кПа | |
| Легкие поражения | 20–40 кПа |
В таблице в качестве примера приведены данные только для одного типа здания. В справочной литературе имеются аналогичные сведения для большого числа различных зданий и сооружений. В таблице также приведены данные, позволяющие оценить степень поражения людей действием давления ударной волны.
Пример 5
Определить по таблице степень разрушения кирпичного здания при взрыве на расстоянии 10м от него на грунте заряда гексогена массой 10 кг.
1. Определение тротилового эквивалента:
2. Определение R
3. Определение ΔP Ф:
4. Увеличивая табличные значения давлний или уменьшая рассчитанное значение ΔP Ф в 1.5 раза по таблице 5 определяем, что здание получит средние разрушения.
По диаграмме разрушений
Более точная оценка может быть получена на основе использования диаграмм, в которых результат воздействия ударной волны зависит от давления и импульса. Каждому конкретному объекту соответствует своя диаграмма степени разрушений, типичная форма которой приведена на рисунке 1.
Как следует из диаграммы, лишь небольшая зона А характеризуется зависимостью степени разрушений как от давления, так и от импульса. Остальная часть плоскости соответствует прямым ΔP=const (зона В), где влияние импульса мало, и прямым I=const (зона С), где не ощущается влияния давления.
Недостаток такого подхода к оценке степени разрушения зданий состоит в том, что составление диаграммы для конкретного объекта представляет собой достаточно сложную задачу.
Пример 6
Определить по диаграмме степень разрушения кирпичного здания, если на расстоянии 10 м от него произойдет взрыв 10 кг гексогена на грунте.
1. Определение тротилового эквивалента:
\[М_{Т}=2ƞkM_{ВВ}=2\cdot0,6\cdot1,3\cdot10=1,56 кг\]
2. Определение R
\[\overline{R}=\frac{R}{\sqrt{M_{T}}}=\frac{10}{\sqrt{15,6}}=4\]
3. Определение ΔP Ф:
\[ΔP_{Ф}=\frac{84}{\overline{R}}+\frac{270}{{\overline{R}^{2}}}+\frac{700}{{\overline{R}^{3}}}=\frac{84}{4}+\frac{270}{{4^{2}}}+\frac{700}{{4^{3}}}=48,8 кПа\]
4. Определение значения удельного импульса:
5. По диаграмме разрушений кирпичных зданий определяем, что здание получит средние разрушения.
Рисунок 1. Диаграмма разрушения кирпичных зданий.
Определение безопасных расстояний при взрывах
Безопасными расстояниями для людей при взрывах считаются такие расстояния, при которых человек не получает травм. При прямом воздействии воздушной ударной волны на человека границей опасной зоны является расстояние от центра взрыва до условной линии (радиус окружности), где давление фронта ударной волны ΔP Ф не превышает 10 кПа.
В Российской Федерации установлены единые правила определения безопасных расстояний обязательные к соблюдению всеми организациями, выполняющими взрывные работы. За основу проведения расчета минимально возможного безопасного расстояния в этих правилах принята формула:
(16)
\где: R > R без — безопасное расстояние в метрах;
M T — тротиловый эквивалент взрывчатого вещества в килограммах;
К — коэффициент, зависящий от условий взрыва.
Значения коэффициента К при размещении людей без укрытий устанавливаются в диапазоне от 30 до 45 для разных типов взрывов. В исключительных случаях, когда требуется максимально возможное приближение персонала к месту взрыва, R без может быть определено при коэффициенте 15, а например при укрытии людей в блиндажах К составляет 9,3.
Единые правила определения безопасных расстояний предусматривают правила расчета этих расстояний не только для человека, но и для зданий (сооружений), и для различных видов взрывов.
Пример 7
Определить безопасное расстояние для размещения людей в блиндаже при взрыве 50 кг аммонала.
1. Определение тротилового эквивалента:
\[М_{Т}=ƞkM_{ВВ}=0,99\cdot50=49,5 кг\]
2. Определение безопасного расстояния:
\
Материалы факультета военного обучения (МГТУ им. H. Э. Баумана)
При расчете параметров волны давления при сгорании газо-, паровоздушного облака использовался программный комплекс «ТОКСИ+Risk. Оценки риска и расчета последствий аварий на производственных объектах» (в соответствии с Приложением 3 к пункту 18 Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (Приложение к МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404)).
Основными структурными элементами алгоритма расчетов являются:
- определение ожидаемого режима сгорания облака;
- расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных волн давления для различных режимов;
- определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;
- оценка поражающего воздействия.
Ожидаемый режим сгорания облака зависит от типа горючего вещества и степени загроможденности окружающего пространства.
Для расчета были приняты следующие условия:
- облако ТВС расположено на поверхности земли;
- класс горючих веществ по степени чувствительности для нефти — 3 – средне чувствительные вещества (по нефти), для газа — 2 – чувствительные вещества (по пропану) для склада пропановых баллонов, 4 – слабо чувствительные вещества (по метану) для газопровода;
- класс окружающего пространства по степени загроможденности III – средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.
В случае образования паровоздушной смеси в незагроможденном технологическим оборудованием пространстве и его зажигании относительно слабым источником (например, искрой) сгорание этой смеси происходит, как правило, с небольшими видимыми скоростями пламени. При этом амплитуды волны давления малы и могут не приниматься во внимание при оценке поражающего воздействия. В этом случае реализуется так называемый пожар-вспышка, при котором зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания паровоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером облака продуктов сгорания (т.е. поражаются в основном объекты, попадающие в это облако).
Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушного облака при пожаре-вспышке производится с использованием программного комплекса «ТОКСИ+Risk. Оценки риска и расчета последствий аварий на производственных объектах» (в соответствии с формулой П3.67 Приложения 3 к пункту 18 Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (Приложение к МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404)).
Результаты расчета параметров волны давления при сгорании ТВС в открытом пространстве приведены в таблице 14.
Результаты расчета зон действия поражающих факторов при взрыве облака ТВС в открытом пространстве
| № оборудования по схеме | № сценария | Расстояние (r, м) от геометрического центра топливовоздушного облака до границы зоны с заданным избыточным давлением, кПа | Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания при «пожаре-вспышке», м | |||||
| 100 | 53 | 28 | 12 | 5 | 3 | |||
| Площадка фильтров-грязеуловителей ФГ-1…2 | С3 | — | — | 6 | 16 | 41 | 71 | — |
| Резервуар товарной нефти РВС-4500 Р1…Р3 | С3 (первичное облако) | — | — | 37 | 110 | 273 | 476 | — |
| С3 (вторичное облако) | — | — | 22 | 64 | 160 | 278 | — | |
| Площадка регулирования давления | С3 | — | — | 6 | 16 | 41 | 71 | — |
| Площадка путевого подогревателя | С3 | — | — | 6 | 16 | 41 | 71 | — |
| Склад пропановых баллонов | С5 | — | 8 | 12 | 21 | 46 | 96 | — |
| Резервуар аварийного топлива для котельной | С3 | — | — | 6 | 16 | 41 | 71 | — |
| Площадка для АЦ для сбора нефти (поз. 12.1…12.3) | С3 | — | — | 6 | 16 | 41 | 71 | — |
| Газопровод высокого давления Д 89х6 мм | С5 | Максимальное избыточное давление взрыва 2,0 кПа | 17 | |||||
В таблице 15 приведены значения критического давления для людей, находящихся в зданиях (согласно Руководству по оценке пожарного риска для промышленных предприятий).
Значения критического давления для людей, находящихся в зданиях
| Вид воздействия | Давление воздействия, кПа |
| Люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, погибнут в результате прямого поражения УВ, под развалинами зданий или вследствие удара о твердые предметы | 190 |
| Наиболее вероятно, что все люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, либо погибнут, либо получат серьезные повреждения в результате действия взрывной волны, либо при обрушении здания или перемещении тела взрывной волной | 69 ¸ 76 |
| Люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, либо погибнут или получат серьезные повреждения барабанных перепонок и легких под действием взрывной волны, либо будут поражены осколками и развалинами здания | 55 |
| Обслуживающий персонал получит серьезные повреждения с возможным летальным исходом в результате поражения осколками, развалинами здания, горящими предметами и т.п. Имеется 10 %-я вероятность разрыва барабанных перепонок | 24 |
| Возможна временная потеря слуха или травмы в результате вторичных эффектов взрывной волны, таких, как обрушение зданий, и третичного эффекта переноса тела. Летальный исход или серьезные повреждения от прямого воздействия взрывной волны маловероятны | 16 |
| С высокой надежностью гарантируется отсутствие летального исхода или серьезных повреждений. Возможны травмы, связанные с разрушением стекол и повреждением стен здания | 5,9 ¸ 8,3 |
В таблицах 16 и 17 приведены значения критического давления для разрушения ударной волной тех или иных элементов зданий и для повреждений некоторых промышленных конструкций (согласно Руководству по оценке пожарного риска для промышленных предприятий).
Значения критического давления для разрушения ударной волной тех или иных элементов зданий
| Характер повреждений элементов зданий | DР, кПа |
| Разрушение остекления | 2 ¸ 7 |
| Разрушение перегородок и кровли: | |
| деревянных каркасных зданий | 12 |
| кирпичных зданий | 15 |
| железобетонных каркасных зданий | 17 |
| Разрушение перекрытий: | |
| деревянных каркасных зданий | 17 |
| промышленных кирпичных зданий | 28 |
| промышленных зданий со стальным и железобетонным каркасом | 30 |
| зданий с массивными стенами | 42 |
| Разрушение стен: | |
| шлакоблочных зданий | 22 |
| деревянных каркасных зданий | 28 |
| кирпичных зданий со стенами в 1,5 кирпича | 40 |
| зданий с массивными стенами | 100 |
| Разрушение фундаментов | 215 ¸ 400 |
Значения критического давления для повреждений некоторых промышленных конструкций
| Характер повреждений промышленных конструкций | DР, кПа |
| Незначительное повреждение стальных конструкций каркасов, ферм | 8 ¸ 10 |
| Разрушение стальных каркасов, ферм и перемещение оснований | 20 |
| Разрушение промышленных стальных несущих конструкций | 20 ¸ 30 |
| Разрушение опорных структур резервуаров | 100 |
| Перемещение цилиндрических резервуаров, повреждение трубопроводов | 50 ¸ 100 |
| Повреждение ректификационных колонн | 35 ¸ 80 |
| Незначительные деформации трубопроводных эстакад | 20 ¸ 30 |
| Перемещение трубопроводных эстакад, повреждение трубопроводов | 35 ¸ 40 |
| Разрушение трубопроводных эстакад | 40 ¸ 55 |
В таблице 18 приведено предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паровоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве (согласно Приложения 4 к пункту 20 Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах).
Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве
В таблице 19 приведены значения показателя избыточного давления, вызывающего различные виды разрушений зданий, согласно .
Значения показателя избыточного давления, вызывающего различные виды разрушений
| Тип зданий, сооружений | Степень разрушения при избыточном давлении на фронте падающей ударной волны, кПа | |||
| Слабое | Среднее | Сильное | Полное | |
| Промышленные здания с легким каркасом и бескаркасной конструкцией | 10-25 | 25-35 | 35-45 | >45 |
| Складские кирпичные здания | 10-20 | 20-30 | 30-40 | >40 |
| Одноэтажные складские помещения с металлическим каркасом и стеновым заполнением из листового металла | 5-7 | 7-10 | 10-15 | >15 |
| Бетонные и железобетонные здания и антисейсмические конструкции | 25-35 | 80-120 | 150-200 | >200 |
| Здания железобетонные монолитные повышенной этажности | 25-45 | 45-105 | 105-170 | 170-215 |
| Котельные, регуляторные станции в кирпичных зданиях | 10-15 | 15-25 | 25-35 | 35-45 |
| Деревянные дома | 6-8 | 8-12 | 12-20 | >20 |
| Подземные сети, трубопроводы | 400-600 | 600-1000 | 1000-1500 | >1500 |
| Трубопроводы наземные | 20 | 50 | 130 | — |
| Кабельные подземные линии | до 800 | — | — | >1500 |
| Цистерны для перевозки нефтепродуктов | 30-50 | 50-70 | 70-80 | >80 |
| Резервуары и емкости стальные наземные | 35-55 | 55-80 | 80-90 | >90 |
| Подземные резервуары | 40-75 | 75-150 | 150-200 | >200 |
Слабые разрушения — частичное разрушение внутренних перегородок, кровли, дверных и оконных коробок, легких построек и др. Основные несущие конструкции сохраняются. Для полного восстановления требуется капитальный ремонт.
Средние разрушения — разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохраняться часть ограждающих конструкций (стен), однако при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть.
Средние разрушения — разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохраняться часть ограждающих конструкций (стен), однако при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть частично разрушены. Здание выводится из строя, но может быть восстановлено.
Сильные разрушения — разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал. В большинстве случаев восстановление нецелесообразно.
Полные разрушения — полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Здание восстановлению не подлежит.
В таблице 20 приведены воздействия ударной волны на человека согласно «Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Прогнозирование и оценка: детерминированные методы количественной оценки опасностей техносферы» .
Воздействие ударной волны на человека
| Рф, кПа | Степень поражения | Характер поражения |
| Свыше 100 | Крайне | Безусловное смертельное поражение. Получаемые травмы очень часто приводят к смертельному исходу |
| 60-100 | Тяжелая | Сильная контузия всего организма, повреждение внутренних органов и мозга, тяжелые переломы конечностей. Возможен смертельный исход. |
| 40-60 | Средняя | Серьёзные контузии, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей, сильные вывихи и переломы конечностей. |
| 20-40 | Легкая | Легкая общая контузия организма, временное повреждение слуха, ушибы и вывихи конечностей |
