4.2 Оцінка стійкості об’єктів господарської діяльності до вибуху і землетрусу.

4.2.1. Зонування території при вибусі газо-повітряної суміші поза приміщенням.

Однією із причин великих виробничих аварій і катастроф є вибухи, які на промислових підприємствах супроводжуються обвалом і деформаціями споруд, пожежами, виходами з ладу енергосистем.

Найчастіше спостерігаються вибухи котлів в котельнях, газів, апаратів, продукції і напівфабрикатів на хімічних підприємствах, пари бензину і інших складових палива, лакофарбовових розчинників, нерідкі випадки вибуху побутового газу.

Причинами вибухів газу, промислового (вугільного, дерев"яного пилу, газоповітряних сумішей) можуть служити відкритий вогонь, електрична іскра, в тому числі від статичної електрики.

Уражаючим фактором любого вибуху є ударна хвиля. Дія ударної хвилі на елементи споруд характеризуються складним комплексом навантажень: прямий тиск, тиск відбиття, тиск обтікання, тиск затікання, навантаження від сейсмовибухових хвиль.

Дію ударної хвилі прийнято оцінювати надлишковим тиском у фронті ударної хвилі Р (кПа).

Найбільш небезпечним і найбільш розповсюдженим явищем вибуху поза приміщенням є вибух парогазоповітряної суміші. Розрахунок точного значення надлишкового тиску при вибуху парогазоповітряної суміші в цьому випадку є надзвичайно складний. Це пов’язано з невизначинністю багатьох факторів, які впливають на утворення хмари суміші, це – напрямок і швидкість руху повітря при даній щільності забудови, стан турбулентності атмосфери, температура і вологість повітря і т.п. Тому можна говорити лише про оціночний характер розрахунків.

Одна з методик полягає у оцінці значення надлишкового тиску вибухової хвилі, яка виникає при вибуху суміші повітря з вуглеводневими газами: метаном, пропаном, бутаном, етиленом, пропіленом і т.п.

При вибуху газоповітряної суміші утворюються три зони:

Зона детонаційної хвилі з постійним значенням надлишкового тиску ΔР_І = 1700 кПа і радіусом

м, (4.8.)

де m – маса газу, що вибухнув (т);

Зона дії продуктів вибуху радіусом

м, (4.9.)

надлишковий тиск в межах зони змінюється згідно з формулою

кПа, (4.10.)

де r – відстань від епіцентру вибуху до даного об’єкту, що розташований у зоні. Надлишковий тиск у цій зоні змінюється в межах: від 1350 кПа до 300кПа.

Зона повітряної ударної хвилі r_ІІІ >r_ІІ. Значення надлишкового тиску у цій зоні знаходиться з наступних формул:

при Ψ ≤ 2 , кПа, (4.11.)

при Ψ > 2 , кПа, (4.12.)

де - допоміжний коефіціент (4.13)

Дана методика придатна для розрахунку значення надлишкового тиску в першій та другій зонах при вибуху газоповітряної суміші з масою газу, що перевищує 100 т. При меншій масі газу рекомендується використовувати формули для звичайних тротилових зарядів, або графічну залежність L(м) від маси продукту Q(т) (рис. 4.1.).

Рис.4.1. Залежність радіуса зовнішньої межі зони дії надлишкового тиску від кількості вибухонебезпечної газоповітряної суміші.

Слід зауважити, що питома теплота згоряння вуглеводневих сполук на порядок вища від тротилу, тому значення надлишкового тиску і енергія вибуху парогазоповітряної суміші також вищі, однак це справедливо тільки для ідеально змішаної стехіометричної суміші, на практиці ж погане перемішування призводить до того, що в реакції приймає участь лише близько десятої частини маси вуглеводневої сполуки, тому максимальне значення надлишкового тиску для різних сполук рекомендується використовувати з довідкової літератури, а при невідомих значеннях можна приймати ΔР = 900 кПа . Для визначення надлишкового тиску у фронті ударної хвилі при вибусі тротилу рекомендується використовувати формулу академіка М.А.Садовського

, (4.14.)

де m – маса тротилового заряда.

Очевидно, що дану формулу можна використовувати і при вибуху конденсованих вибухових речовин типу тротила.

Від впливу ударної хвилі на будови і споруди можуть утворитися різні ступені руйнувань. В залежності від величини надмірного тиску можуть виникнути повні, сильні, середні та слабкі руйнування, характеристика яких відображена у таблиці 4.2.

Для більш детального прогнозування пошкоджень окремих об’єктів або їх елементів треба користуватися таблицею 4.3. Людина також зазнає ушкоджень від впливу ударної хвилі (табл.. 4.4).

Методика оцінки стійкості ОГД до впливу ударної хвилі:

1. Визначаються значення r_І і r_ІІ.

2. По заданій відстані від епіцентру вибуху визначається зона, в якій розташований об'єкт.

3. Визначається значення Р в місці розташування об'єкта.

4. За табл. 4.2 визначається ступінь руйнування споруд.

5. З табл.. 4.3 визначається характеристика руйнувань.

6. Робляться пропозиції по підвищенню стійкості об'єкта.