Шрифт:
EB — энергия взрывного превращения (количество реагирующего вещества умноженное на теплоту сгорания),
Ра — атмосферное давление,
R — расстояние от эпицентра взрыва,
I+а — импульс положительной фазы,
Р — избыточное давление.
Отметим, что использование этих данных для прогнозов эффектов поражения и разрушения при воспламенении плоских вытянутых углеводородных облаков и аварий на магистральных трубопроводах требует значительного уточнения.
2.2. Факторы рисков опасных воздействий взрывов
Горение парового облака, происходящее, как правило, в режиме дефлаграции со скоростью 250–300 м/с, формирует в окружающей среде воздушную волну избыточного давления. Ударная волна при производственных авариях может вызвать большие людские потери и разрушения элементов сооружений. Размеры зон поражения от взрывов возрастают с увеличением их мощности.
Действие ударной волны на здания и сооружения характеризуется сложным комплексом нагрузок: прямое давление, давление отражения, давление обтекания и давление затекания, нагрузка от сейсмовзрывных волн и т. д.
При моделировании уязвимости сооружений сопротивляемость их элементов воздействию ударной волны принято характеризовать величиной избыточного давления на фронте ударной волны (дРф). Степень и характер поражения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависят от следующих параметров:
а) мощности (тротилового эквивалента) взрыва;
б) технической характеристики сооружений объекта (его конструкции, прочности, размеров, формы и др.);
в) планировки объекта (рассредоточенности сооружений) и характера застройки;
г) ландшафта местности (рельефа, грунта, растительности);
д) метеорологических условий (направления и силы ветра, влажности, температуры, наличия осадков) [109]. В Таблице № 2.1 представлены данные о избыточных давлениях на фронте ударной волны, вызывающих повреждение объекта разной тяжести.
Вероятность достижения того или иного уровня ущерба можно рассчитать с помощью пробит функции [106, 107, 110].
В общем случае одно и то же воздействие различной физической природы (доза термической радиации, значение избыточного давления, ударный импульс и т. п.) может вызвать последствия различной тяжести, т. е. эффект поражения носит вероятностный характер. Величина поражения (Р измеряется в долях единицы или процентах) выражается функцией Гаусса
Таблица № 2.1.
Избыточное давление, вызывающее разрушение, (Рф), КПа.
в которой верхний предел интегральной функции является пробит-функцией, отражающей связь между вероятностью поражения и поглощенной дозой. Пробит-функция может быть вычислена по уравнению вида:
Pr = а + b ln(D), (2.13)
где а и b — константы для каждого вещества или процесса, характеризующие специфику и меру опасности его воздействия,
D — поглощенная субъектом доза негативного воздействия.
Вероятность малых повреждений зданий и сооружений можно оценить по соотношению:
Рг1 = 5–0,26 In S1, (2.14)
где влияние перепада давления в волне импульса фазы сжатия отражено фактором
Вероятность трудно реставрируемых повреждений зданий и сооружений можно оценить по соотношению:
Рг2 = 5–0,26 In S2, (2.16)
В этом случае фактор
Вероятность невосстанавливаемых повреждений зданий и сооружений (обрушение несущих стен) можно оценить пользуясь соотношениями:
Рг3 = 5–0,26 In S3, (2.18)
Следует отметить, что последствия взрыва представляют прямую и потенциальную опасность для человека. Люди могут получить повреждения от прямого воздействия (включая повышенное давление и тепловое излучение) и от косвенного (осколочное поражение, падение фрагментов изделий и т. п.).
Прямое или первичное поражающее действие взрывной волны связано с изменением давления в окружающей среде в результате прихода воздушной взрывной волны. Люди особо чувствительны к таким факторам взрыва, как избыточное давление в падающей и отраженных волнах, динамическое давление, скорость повышения давления до пикового значения после прихода взрывной волны и ее длительность, а также удельный импульс взрывной волны. Из других факторов, которые определяют степень поражения, нанесенного взрывной волной, можно назвать внешнее атмосферное давление, размеры и возраст человека. Органы тела, отличающиеся наибольшей разницей в плотностях соседних тканей, обладают наиболее высокой чувствительностью к первичному поражающему воздействию взрывной волны. Таким образом, ткани легких, наполненные воздухом, и ухо страдают от действия взрывной волны больше всего.