Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. Практикум-1
.pdf
Практическое занятие 8.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИОЦЕНКА
ПОСЛЕДСТВИЙ ПРИВЗРЫВЕ
КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ
ВЕЩЕСТВ
Оценка последствий при техногенных авариях, сопровождающихся взрывами, заключается в определении размеров
зон возможных поражений, степеней поражения людей и
разрушения объектов. Для этого обычно используется один
из двух методов прогнозирования последствий взрывов: детерминированный (упрощенный) и вероятностный.
При детерминированном способе прогнозирования поражающий эффект ударной волны определяется избыточным
давлением на фронте ударной волны ΔР
сти от значения которого находят степени поражения людей
(табл. 8.1) и степени разрушения зданий (табл. 8.2) [1, 2].
При вероятностном способе прогнозирования поражающее действие ударной волны определяется как избыточным
давлением на фронте ударной волны ΔР
сом фазы сжатия ударной волны I
Действие избыточного давления ударной волны
на человека
ΔРф,
кПа
≤5 Для человека безопасно
5…10 Слабые поражения
20…40 Легкое поражение (ушибы, вывихи, временная потеря слуха,
общая контузия)
40…60 Среднее поражение (контузия головного мозга, повреждение органов
слуха, разрыв барабанных перепонок, кровотечение из носа и ушей)
60…100 Сильное поражение (сильная контузия всего организма, потеря со-
знания, переломы конечностей, повреждения внутренних органов)
100 Летальный исход в 50 % случаев
>120 Смертельное поражение
Результаты воздействия
, кПа ⋅ с.
+
, кПа, в зависимо-
ф
, кПа, так и импуль-
ф
Таблица 8.1
191
Таблица 8.2
Избыточное давление на фронте ударной волны,
при котором происходит разрушение объектов
Избыточное давление на фронте удар-
Объект
Кирпичные многоэтажные 8…10 10…20 20…30 30…40
Кирпичные малоэтажные 8…15 15…25 25…35 35…45
Деревянные 6…8 8…12 12…20 20…30
Здания промышленные
С легким каркасом и бескаркасной
конструкции
С тяжелым металлическим или железобетонным каркасом
Складские кирпичные здания 10…20 20…30 30…40 >40
Одноэтажные складские помеще-
ния с металлическим каркасом
и стеновым заполнением из листового металла
Бетонные и железобетонные здания
и антисейсмические конструкции
Промышленные объекты
ТЭС 10…15 15…20 20…25 25…40
Котельные 10…15 15…25 25…35 35…45
Трубопроводы наземные – 20 50 130
Трубопроводы на эстакаде – 20…30 30…40 40…50
Трансформаторные подстанции 10…20 20…40 40…60 100
ЛЭП 20…40 50…70 80…120 120…200
Водонапорные башни 20…40 40…60 60…70 70
Станочное оборудование 25…40 40…60 60…80 80…100
Кузнечно-прессовое оборудование 50…100 100…150 150…200 200…250
Резервуары, трубопроводы
Стальные наземные 35 55 80 90
Газгольдеры и емкости ГСМ и хи-
мических веществ
Частично заглубленные для нефте-
продуктов
ной волны ΔР
Слабом Среднем Сильном Полном
Здания жилые
10…20 25…35 35…45 >45
20…30 30…40 40…50 >50
5…7 7…10 10…15 >15
25…35 80…120 150…200 >200
20 25 35 40
20 40 75 100
, кПа, при разрушении
ф
192
ф
12,6 1,524 lnPr P=- + ⋅Δ
Окончание табл. 8.2
Избыточное давление на фронте удар-
Объект
Подземные 40 75 150 200
Автозаправочные станции 20…30 30…40 40…60
Перекачивающие и компрессорные
станции
Резервуарные парки (заполненные) 20…40 50…80 70…90 90…100
Металлические и ж / б мосты 100…150 150…200 200…250 250…300
Ж / д пути 125 175 250 400
Тепловозы с массой до 50 т 40 50 70 90
Цистерны 30 50 70 80
Вагоны цельнометаллические 30 60 90 150
Вагоны товарные деревянные 15 30 35 40
Автомашины грузовые 10 35 50 70
Примечания
1. Слабые разрушения – повреждение или разрушение крыш, оконных
и дверных проемов. Ущерб – 10…15 % от стоимости здания.
2. Средние разрушения – разрушения крыш, окон, перегородок, чердач-
ных перекрытий, верхних этажей. Ущерб – 30…40 %.
3. Сильные разрушения – разрушение несущих конструкций и перекры-
тий. Ущерб – 50 %. Ремонт нецелесообразен.
4. Полное разрушение – обрушение зданий.
ной волны ΔР
Слабом Среднем Сильном Полном
15…25 25…35 35…45 45…50
Транспорт
, кПа, при разрушении
ф
-
Степень поражения (разрушения) Р
, %, (прил. 8.1)
пор
определяется в зависимости от пробит-функции Pr, являющейся функцией ΔР
Формулы для определения пробит-функции при разных
Номер
формулы
Степень поражения
1* Разрыв барабанных
перепонок
степенях поражения (разрушения)
(разрушения)
, кПа, и I+, кПа ⋅ с, (табл. 8.3) [2].
ф
Таблица 8.3
Формула для пробит-функции
Поражение человека
193
Номер
PI
3
фф
7,38 1,9 10
5 2,44 lnPr
P PI
+
⋅
=-⋅ +
Δ Δ⋅
3,9
5,0
ф
4,6 0,11
5 0,26 lnPr
PI
+
=-⋅ +
Δ
8,4
9,3
ф
17,5 0, 29
5 0,26 lnPr
PI
+
=-⋅ +
Δ
7,4
11, 3
ф
40 0,46
5 0,22 lnPr
PI
+
=-⋅ +
Δ
13 23
23
ТНТ ТНТ ТНТ
ф
95 390 1300 ,
GG G
Р
R
RR
Δ=⋅+⋅+⋅
формулы
2 Контузия
Степень поражения
(разрушения)
Окончание табл. 8.3
Формула для пробит-функции
5 5,74 l n
Pr
=-⋅ +
3 Летальный исход
Разрушение зданий
4 Слабые разрушения
5 Средние разруше-
ния
6 Сильные разруше-
ния
*
ΔРф, Па.
Примечание. ΔРф – избыточное давление на фронте ударной волны, кПа;
– импульс фазы сжатия ударной волны, кПа ⋅ с; m – масса тела, кг; P0 – ат-
I
+
мосферное давление, кПа.
4,2 1,3
Δ
ф
+
1
P
( )
0
+
12 13
Pm
⋅
0
Для определения зависимости избыточного давления
на фронте ударной волны ΔP
эпицентра взрыва конденсированного взрывчатого вещества
наиболее часто используют формулу М.А. Садовского для
наземного взрыва при условии 1 ≤ RG
, кПа, от расстояния R, м, до
ф
–1 / 3
ТНТ
≤ 100:
(8.1)
194
где G
GG
– тротиловый эквивалент, равный массе тринитро-
ТНТ
толуола (тротила), при взрыве которого выделяется такое
же количество энергии, как и при взрыве рассматривае-
мого взрывчатого вещества G, кг.
Значение импульса фазы сжатия I
, кПа ⋅ с, на расстоя-
+
нии R, м, от эпицентра взрыва для ориентировочных расчетов
можно определить по приближенной формуле
23
0,4.G
⋅
ТНТ
I
≅
+
Значение тротилового эквивалента G
(8.2)
R
, кг, определяется
ТНТ
по формуле
Q
ВВ
где Q
nВВ
и Q
ТНТ
– энергия взрыва соответственно рассматривае-
nТНТ
n
= ⋅ (8.3)
Q
n
,
ТНТ
мого взрывчатого вещества и тротила, кДж / кг (табл. 8.4).
Таблица 8.4
Энергия взрыва конденсированных взрывчатых веществ
Взрывчатое вещество Q
Индивидуальные Смеси
Тротил (ТНТ) 4520 Амматол 80 / 20 (80 %
Гексоген 5360 60 % нитроглицерино-
Октоген 5860 Торпекс (42 % гек-
Нитроглицерин 6700 Пластическое ВВ
Тетрил 4500
Гремучая ртуть 1790
, кДж / кг Взрывчатое вещество Q
nВВ
нитрата + 20 % ТНТ)
вый динамит
согена + 40 % ТНТ
+ 18 % Al)
(90 % нитроглицерина
+ 8 % нитроцеллюлозы
+ 1 % щелочи
+ 0,2 % Н
О)
2
, кДж / кг
nВВ
2650
2710
7540
4520
195
Для ориентировочного определения безвозвратных потерь
23
безв
ТНТ
,N PG= ⋅
( )
NN
общ безв сан
.NNN= +
ii
23
iii
общ безв сан
,NNN= +
безв
, чел., населения (персонала) вне зданий и убежищ можно
N
использовать формулу
где Р – плотность населения (персонала), тыс. чел / км
G
– тротиловый эквивалент, т.
ТНТ
Санитарные потери N
сан
сан безв
= ⋅ (8.5)
, чел., определяются так:
3...4 ,
а общие потери при разрушении зданий N
(8.4)
2
;
общ
, чел.,
(8.6)
Для ориентировочного определения потерь людей, находящихся в зданиях, в зависимости от степени их разрушения
можно использовать следующие формулы:
n
безв
N NK
сан
N NK K
= ⋅
∑
i
=
1
n
= ⋅+∑ (8.8)
1
i
=
( )
;
(8.7)
1
;
– количество персонала в i-ом здании, чел.;
где N
i
n – число зданий (сооружений) на объекте, шт.;
K
, K2i, K3i – условная вероятность поражения человека
1i
разной степени тяжести – смертельная, тяжелая травма,
легкая травма соответственно (табл. 8.5).
(8.9)
196
Таблица 8.5
Зависимость условной вероятности поражения человека
с разной степенью тяжести от степени разрушения здания
Условная вероятность поражения человека
Степень разрушения
здания
Слабая 0 0 0,05
Средняя 0,09 0,10 0,20
Сильная 0,49 0,34 0,17
Полная 0,60 0,37 0,03
Смертельная K
разной степени тяжести
Тяжелая
1
травма K
2
Легкая
травма K
3
Пример 8.1
На складе взрывчатых веществ объекта экономики хранится октоген массой 50 000 кг. На расстоянии 100 м от склада
находится одноэтажное промышленное здание механических
мастерских с легким каркасом, а на расстоянии 500 м – поселок с малоэтажными кирпичными зданиями. В здании мастерских работает смена в количестве 30 чел. Плотность персо-
2
нала на территории объекта экономики 1 тыс. чел / км
.
Определить возможные последствия при взрыве всего запаса октогена:
• степень разрушения зданий на объекте экономики и на
границе населенного пункта (детерминированным методом);
• возможные общие, санитарные и безвозвратные потери
людей (персонала, находящегося в здании механических мастерских, и вне зданий);
• вероятность средних и слабых разрушений зданий в населенном пункте (вероятностным методом);
• вероятность смертельного поражения человека, находящегося на расстоянии 80 м от эпицентра взрыва (вероятностным методом).
Решение
1. С использованием данных табл. 8.4 по формуле (8.3)
находим величину тротилового эквивалента:
197
ТНТ
5860
50 . 000 64 823
4520
кг
G =⋅=
2. С помощью детерминированного метода установим сте-
12
33
100
23
ф
;
64 823 64 823 64 823
95 390 1300 185,37
100
100 100
кПаРΔ=⋅+⋅+⋅=
500 500
пень разрушения зданий на объекте экономики и на границе
населенного пункта.
кПаРΔ=⋅+⋅+⋅=
ф
на
.
Избыточное давление на фронте ударной волны ΔР
расстояниях R
500
95 390 1300 10,82
ф
= 100 м и R2 = 500 м найдем по формуле (8.1):
1
12
64 823 64 823 64 823
33
500
23
Как следует из данных, приведенных в табл. 8.2, при из-
быточном давлении на фронте ударной волны ΔP
здание механических мастерских (одноэтажное промышленное с легким каркасом) будет полностью разрушено, а малоэтажные кирпичные здания на границе населенного пункта
500
(ΔP
= 10,82 кПа) получат слабые разрушения.
ф
3. Определим возможные потери людей при взрыве октогена на складе взрывчатых веществ.
На объекте экономики потери персонала вне зданий
рассчитаем по формулам (8.4)–(8.6), округляя полученный результат математически до целого числа (при расчете переведем значение тротилового эквивалента из [кг] в [т]
= 64 823 кг = 64,823 т и примем N
G
ТНТ
сан
= 4 ⋅ N
безв
= 1 ⋅ 64,823
N
сан
= 4 ⋅ 16 = 64 чел.;
N
общ
= 16 + 64 = 80 чел.
N
198
2 / 3
= 16 чел.;
безв
100
ф
):
≈ 185 кПа
В соответствии с формулами (8.7)–(8.9) при полном раз-
3,9
5,0
4,6 0,11
5 0,26 ln 5,87.
10,82 29
Pr
=-⋅ + ≈
рушении здания механических мастерских безвозвратные,
санитарные и общие потери составят соответственно:
безв
= 30 ⋅ 0,6 = 18 чел.;
N
сан
= 30 ⋅ (0,37 + 0,03) = 12 чел.;
N
общ
= 18 + 12 = 30 чел.
N
Тогда возможные потери людей при взрыве октогена на
складе взрывчатых веществ составят соответственно:
безв
= 16 + 18 = 34 чел.;
N
сан
= 64 + 12 = 76 чел.;
N
общ
= 80 + 30 = 110 чел.
N
4. Определим вероятность различных разрушений
зданий в населенном пункте, учитывая, что R
500
= 10,82 кПа.
ΔP
ф
= 500 м и
2
По формуле (8.2) найдем импульс фазы сжатия ударной
волны:
⋅
0,4 64 823
500
≅
+
По формуле 4 из табл. 8.3 находим значение пробитфункции для случая слабого разрушения зданий:
Тогда, согласно прил. 8.1, вероятность слабых разрушений зданий в населенном пункте составит 81 %.
500
199
23
≈ ⋅
кПа сI
.29
Вероятность средних разрушений зданий в соответствии
8,4
9,3
17,5 0,29
5 0,26 ln 3,95.
10,82 29
Pr
=-⋅ + ≈
80 80
2
3
80
0,4 64 823
.72
80
кПа с
I
+
≈ ⋅
⋅
≅
3
7,38 1,9 10
5 2,44 ln 10,41.
310,63 310,63 72
Pr
⋅
=-⋅ + =
⋅
с формулой 5 из табл. 8.3 будет составлять
Согласно прил. 8.1 вероятность средних разрушений
зданий в населенном пункте составит 15 %.
5. Вероятностным методом найдем вероятность смертельного поражения человека, находящегося на расстоянии R
от эпицентра взрыва.
Рассчитаем избыточное давление на фронте ударной вол-
ны по формуле (8.1):
12
80
ф
64 823 64 823 64 823
95 390 1300 310,63
33
80
23
Импульс фазы сжатия ударной волны найдем по формуле
(8.2):
= 80 м
3
кПаРΔ=⋅+⋅+⋅=
.
По формуле 3 из табл. 8.3 определим значение пробит-
функции для случая смертельного поражения человека:
Тогда, согласно прил. 8.1, вероятность смертельного поражения человека, находящегося на расстоянии 80 м от эпицентра взрыва, составит 100 %.
Вывод. В результате взрыва октогена здание механических
мастерских будет полностью разрушено, малоэтажные кир-
200
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]