Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
24
Добавлен:
21.04.2019
Размер:
209.1 Кб
Скачать

ГЛАВА

8

Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях. «Оценка устойчивости элементов инженерно-технического комплекса объекта и возможных объемов разрушений при аварийном взрыве».

Исходные данные:

Вблизи от объекта строительства моста через р. Суна в Республике Карелия находится пункт погрузки жидкого топлива.

Пункт погрузки находится в 600 метрах от строительной площадки объекта.

Вид взрывоопасного материала

Масса, m

ЖТ

110

Требуется выполнить:

  1. изложить характеристику очага взрыва ЖТ и параметров воздушной ударной волны взрыва;

  2. определить устойчивость элементов инженерно-технического комплекса объекта в зоне пункта погрузки;

  3. произвести прогнозирование возможных разрушений сооружений и устройств;

  4. разработать мероприятия по уменьшению возможных разрушений в случае ЧС

1.Характеристика взрыва жт и параметров воздушной ударной волны взрыва.

Характеристика зон очага взрыва:

При любых взрывах принято выделять три круговые зоны: I - зона детонационной волны; II - зона действия продуктов взрыва; III -юна воздушной ударной волны.

рис.1. Зоны очага взрыва

Зона I - зона детонационной волны, находится в пределах облака взрыва. Радиус этой зоны r1, м, зависит от массы Q, т, продукта взрыва и приближенно может быть определен по формуле

, (3)

где: к – коэффициент пропорциональности.

В пределах зоны I действует постоянное избыточное давление ∆Рф1 . Для ГВС и УВГ ∆Рф1 ≈ 1700 кПа.

Зона II - зона действия продуктов взрыва, охватывает всю площадь разлета продуктов взрыва, где избыточное давление постоянно падает и на внешней границе зоны составляет примерно 300 кПа. Радиус этой зоны:

rII ≈ 1,7 r1. (4)

В зонах I и II все здания и наземные сооружения разрушаются практически полностью.

Зона III - зона действия воздушной ударной волны. В этой зоне формируется фронт ударной волны, распространяющийся по поверхности земли. Значения параметров воздушной ударной волны в этой зоне при одной и той же массе взрывоопасных веществ на одинаковом удалении от центра взрыва зависят от вида взрывоопасных веществ. Основными взрывоопасными веществами являются: взрывчатые материалы (ВМ), горючевоздушные смеси (ГВС), углеводородные газы (УГВ).

Основные параметры воздушной ударной волны (ВУВ) взрыва.

Аварийные взрывы, как правило, сопровождаются пожарами. При этом взрыв может быть как причиной, так и следствием пожара.

Взрыв – это быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести или приводящая к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации.

Основным поражающим фактором взрыва является ударная волна, которая представляет собой зону сильно сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница зоны сжатого воздуха имеет наиболее высокое давление и называется фронтом ударной волны. Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разряжения. В фазе сжатия давление выше атмосферного P0, а в фазе разряжения - ниже. На рис.2 показано изменение давления воздуха в любой точке пространства.

Рис. 2. График изменения давления в фиксированной точке пространства в зависимости от времени прохождения ударной волны: 1 - фронт ударной волны; 2 - кривая изменения давления

В момент прихода ударной волны давление мгновенно повышается от нормального (атм)до максимального во фронте ударной волны . По мере прохождения ударной волны давление в точке падает

ниже атмосферного.

Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются: избыточное давление ∆Рф, давление скоростного напора ∆Рск и время действия ударной волны tу.в..

Избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рф – это разница между максимальным давлением воздуха во фронте ударной волны и атмосферным давлением:

∆Рф = Рф – Р0. (5)

Избыточное давление ∆Рф обладает разрушительным действием, выводя из строя устойчивые, крупногабаритные массивные сооружения, жесткие конструкции с фундаментами (здания, защитные сооружения, опоры мостов, водонапорные башни и т.п.). Эти сооружения противостоят смещению, поэтому время обтекания их фронтом ударной волны будет значительным, хотя составляет доли секунды. Фронт ударной волны, дойдя до передней стенки сооружения, отражается от нее. В результате этого избыточное давление, действующее на переднюю стенку сооружения, быстро возрастает, увеличиваясь в несколько раз (создается давление отражения). По мере прохождения фронта ударной волны избыточное давление, действующее на переднюю стенку сооружения, быстро падает до значения давления в ударной волне (до отражения). Затем ударная волна охватывает все стороны сооружения, создавая разрушительную статическую нагрузку путем всестороннего сжатия.

рис.3. Действие ударной волны на устойчивое сооружение:

а – фронт ударной волны достиг передней стенки и создал максимальное давление;

б – фронт ударной волны прошел до половины ширины сооружения (давление на переднюю стенку упало);

в – фронт ударной волны миновал сооружение (все стороны сооружения испытывают одинаковое давление)

В случае, когда избыточное давление действует на сооружение в течение очень короткого времени (при небольших размерах сооружения и его обтекаемой форме), степень разрушения сооружения зависит от скоростного напора воздуха в ударной волне.

Скоростной напор действует на сооружение в виде динамической нагрузки, смещая, опрокидывая или отбрасывая малогабаритные, малоустойчивые сооружения.

Существует зависимость величины скоростного напора ∆Рск и избыточного давления ∆Рф:

(6)

Характер зависимости представлен на рис. 3

Как и максимальное избыточное давление ударной волны, максимальный скоростной напор уменьшается с увеличением расстояние от цента взрыва.

Время действия ударной волны tу.в. в какой-либо точке пространства зависит от мощности взрыва (массы взрывоопасного материала), его вида, удаление от центра взрыва и измеряется в секундах.

Чем больше время действия ударной волны (при одном и том же значении избыточного давления), тем больше ее разрушительный эффект.

Горючевоздушные смеси (ГВС) представляют собой пары топлива, смешенные с кислородом воздуха. Основной причиной взрывов ГВС являются пожары и, как следствие, перегрев легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) находящихся в герметично закрытых емкостях (цистернах). Уровень перегрева жидкости обычно характеризуется разностью между температурой, до которой ЛВЖ нагревается при пожаре и температурой ее кипения при атмосферном давлении. Если происходит разрушение емкости с перегретой жидкостью, то она быстро испаряется, смешивается с кислородом воздуха, образуя взрывоопасную смесь. Начальным импульсом для взрыва является, как правило, открытый огонь, высокая температура и т.п.

При больших количествах горючего, например, в железнодорожной цистерне, может иметь место недостаток кислорода для поддержания взрывного горения. В этом случае возникают так называемые огненные шары, радиусом до 60м. Тепловое излучение огненных шаров может вызывать воспламенение других объектов, вследствие чего образуются крупные очаги пожаров. Кроме того, образование огненных шаров сопровождается мощной ударной волной сжатого газа.

Соседние файлы в папке Для диплома