Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций

Грунт средней плотности 0,6 .0,65

Плотные глины и суглинки 0,8

Бетон . 0,85 .0,9

Стальные плита 0,95 .1,0

Более сложные процессы происходят при взрывах в приземных слоях атмосферы. При этих взрывах образуются сферические воздуш­ные ударные волны, распространяющиеся в пространстве в виде области сжатия—разряжения (рис. 8.3). Фронт воздушной ударной волны характеризуется скачком давления, температуры, плотности и скорости частиц воздуха. При достижении сферической ударной волны земной поверхности она отражается от нее, что приводит к формиро­ванию отраженной волны. На некотором расстоянии от эпицентра взрыва (проекции центр взрыва на земную поверхность) фронты прямой и отраженной ударных волн сливаются, образуя головную волну, имеющую фронт, нормальный к поверхности Земли и переме­щающийся вдоль ее поверхности. Область пространства, где отсутст­вует наложение и слияние фронтов, называется зоной регулярного отражения, а область пространства, в которой распространяется голо­вная волна,—зоной нерегулярного отражения.

С момента прихода фронта воздушной ударной волны в точку наземной поверхности давление резко повышается до максимального значения Рф, а затем убывает до атмосферного Ро и ниже его. Период повышенного избыточного давления называется фазой сжатия, а пе­риод пониженного давлением —фазой разрежения.

Действие воздушной ударной волны на здания и сооружения определяется не только избыточным давлением, но и действием ско­ростного напора воздушных масс, величину которого можно определить по следующему соотношению:

Pcкф=1 pФ нФ2= Рф Рф’/[(y-1) Рф’ +2y],

2

для воздуха у =CP/CV=l,4, тогда

Рскф= 5 Рф Рф’/ ( Рф’ +7) ,

2

где Рф’ = Рф/P0

Для случая нормального отражения от ограждающих и внутренних конструкций избыточное давление (МПа) на фронте отраженной ВУВ

Ротр = 2 Рф + 6 Рф2 .

Рф+0,72

Внутренний взрыв характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. Возникающие нагрузки зависят от многих факторов: типа взрывчатого вещества, его массы, полноты заполнения внутреннего объема помещения взрывчатым веществом, его местоположения во внутреннем объеме и т. д. Полное решение задачи определения параметров взрыва является сложной задачей, с ним можно познакомиться в специальной литературе. Ориентировочно оценку возможных последствий взрывов внутри помещения можно производить по вели­чине избыточного давления, возникающего в объеме производственного помещения по НПБ 105—95.

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов Н, О, N, Cl, F, L, Вг, избыточное давление взрыва

Р= (Рmах - P0) mr Z 100 1 ,

pr Vсв C cr Kn

где Рmах — максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме; определяется экспериментально или по справочным данным, при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа; Ро — начальное давление, кПа; допускается принимать равным 101 кПа; mr —масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, по­ступивших в результате аварии в помещение, кг; Z—доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве; pr — плотность газа, кг/м3; V св — свободный объем помещения, м3; определяется как раз­ность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологи­ческим оборудованием; если свободный объем помещения определить невозможно, то его принимают условно равным 80 % геометрического объема помещения; Ссr —стехиометрический коэффициент; Кn —ко­эффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать равным 3.

Избыточное давление взрыва для химических веществ кроме упо­мянутых выше, а также для смесей

Р=m Hr Po Z 1 (8.1)

Vсв pсв Ср To RH

где Нт —теплота сгорания, Дж/кг; рсв —плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кг/м3; Ср —удельная теплоемкость возду­ха, Дж/(кг-К); допускается принимать равной 1,01'103 Дж/(кг-К); То — начальная температура воздуха, К.

Избыточное давление взрыва для горючих пылей определяют по формуле (8.1), где при отсутствии данных коэффициент Z принимается равным 0,5.

Расчет избыточного давления взрыва для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислоро­дом воздуха или друг с другом проводят по формуле (8.1), принимая Z= 1 и в качестве величины Нт энергию, выделяющуюся при взаимо­действии 1 кг вещества (с учетом сгорания продуктов взаимодействия до конечных соединений), или экспериментально в натурных испыта­ниях.

Расчетное избыточное давление взрыва для гибридных взрывоо­пасных смесей, содержащих газы (пары) и пыли,

Р = Р1 +Р2

где Р1 —давление взрыва, вычисленное для газа (пара); Р2 —дав­ление взрыва, вычисленное для пыли.

Массы mr горючего газа (массу паров жидкости или массу взвешен­ной в объеме помещения пыли), поступившего в результате аварии в помещения, определяют согласно НПБ 105—95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» или исходя из иных объективных экспертных оценок.