Прогнозирование и оценка последствий при авариях, сопровождающихся взрывами

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 во фронте ударной волны ΔР_ф (кПа), в зависимости от величины которого находятся степени поражения людей (табл. 1.1) и степени разрушения зданий (табл. 1.2).

Таблица 1.1 -- Действие избыточного давления ударной волны на человека

ΔРф, кПа	Результаты воздействия
>10	Для человека безопасно
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 сознания, переломы конечностей, повреждения внутренних органов)
100	Летальный исход в 50% случаев
>300	Безусловное смертельное поражение

 

Таблица 1.2 -- Избыточное давление во фронте ударной волны ΔР_ф (кПа), при котором происходит разрушение объектов

Объект	Степень разрушения
	полное разрушение	сильная	средняя	слабая
Здания жилые:
кирпичные многоэтажные	30…40	20…30	10…20	8…10
кирпичные малоэтажные	35…45	25…35	15…25	8…15
деревянные	20…30	12…20	8…12	6…8
Здания промышленные:
с тяжелым метал. или ж/б каркасом	60…100	40…60	20…40	10…20
с легким метал каркасом или бескаркасные	80…120	50…80	20…50	10…20
Промышленные объекты:
ТЭС	25…40	20…25	15…220	10…15
котельные	35…45	25…35	15…25	10…15
трубопроводы наземные	20	50	130	--
трубопроводы на эстакаде	20…30	30…40	40…50	--
трансформаторные подстанции	100	40…60	20…40	10…20
ЛЭП	120…200	80…120	50…70	20…40
водонапорные башни	70	60…70	40…60	20…40
Станочное оборудование	80…100	60…80	40…60	25…40
Кузнечно-прессовое оборудование	200…250	150…200	100…150	50…100
Резервуары, трубопроводы:
стальные наземные	90	80	55	35
газгольдеры и емкости ГСМ и хим. веществ	40	35	25	20
частично заглубленные для нефтепродуктов	100	75	40	20
подземные	200	150	75	40
автозаправочные станции	--	40…60	30…40	20…30
перекачивающие и компрессорные станции	45…50	35…45	25…35	15…25
резервуарные парки (заполненные)	90…100	70…90	50…80	20…40
Транспорт:
металлические и ж/б мосты	250…300	200…250	150…200	100…150
ж/д пути	400	250	175	125
тепловозы с массой до 50 т	90	70	50	40
цистерны	80	70	50	30
вагоны цельнометаллические	150	90	60	30
вагоны товарные деревянные	40	35	30	15
автомашины грузовые	70	50	35	10

Примечание:

Слабые разрушения – повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб – 10 – 15% от стоимости здания.

Средние разрушения – разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб – 30 – 40%.

Сильные разрушения – разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50%. Ремонт нецелесообразен.

Полное разрушение – обрушение зданий.

 

При вероятностном способе прогнозирования – поражающее действие ударной волны определяется как избыточным давлением на фронте ударной волны ΔР_ф (кПа), так и импульсом фазы сжатия ударной волны I ₊ (кПа*с).

Степень поражения (разрушения) Р_пор (%) (табл.П.1.1) определяется в зависимости от пробит-функции Pr, являющейся функцией ΔР_ф (кПа) и I₊ (кПа*с) (табл. 1.3).

Таблица 1.3 -- Выражения пробит-функций для разных степеней поражения (разрушения)

№	Степень поражения (разрушения)	Пробит-функция
Поражение человека
1	Разрыв барабанных перепонок	Pr = -12,6 +1,524ln ΔP ф
2	Контузия	Pr = 5 - 5,74ln{4,2/(1+ΔP ф /P0) + 1,3/[I+/(P0^1/2. m^1/3)]}, где m – масса тела, кг
3	Летальный исход	Pr = 5 - 2,44 ln [7,38/Δ P ф + 1,9∙10^3/(Δ P ф. I +) ],
Разрушение зданий
4	Слабые разрушения	Pr =5 - 0,26 ln [(4,6/Δ P ф)^3,9 + (0,11/ I +)^5,0]
5	Средние разрушения	Pr = 5 - 0,26ln[(17,5/ΔP ф)^8,4 + (0,29/ I +)^9,3]
6	Cильные разрушения	Pr = 5-0,26ln[(40/ΔP ф)^7,4 + (0,26/ I +)^11,3 ]

 

При полном разрушении зданий под действием взрыва образуются завалы, форма и размеры которых зависят от размеров здания и особенностей взрыва. При взрыве внутри здания обломки разлетаются во все стороны равномерно, а при взрыве вне здания - смещаются в направлении распространения ударной волны (рис.1.1).

Вид сверху

Вид сбоку

Рис.1.1 Расчетные схемы завалов

а) при взрыве внутри здания; б) при взрыве вне здания.

Линии соответствуют:

– контуры здания до разрушения;

– контуры завала

 

При сильном разрушении зданий можно принять, что объем завалов составляет примерно 50% объема завалов при полном разрушении здания.

При приближенных оценках размеры завалов, образующихся при взрыве внутри здания размером А х В х Н, можно определить по формулам:

длина завала А (м)

;                                                                                       (1.4)

ширина завала В _зав (м)

,                                                                                       (1.5)

где L - дальность разлета обломков, принимаемая равной половине высоты здания (L = Н /2).

При внешнем взрыве размеры завала определяются по формулам

;                                                                                           (1.6)

.                                                                                           (1.7)

Для определения высоты завала h (м) используется формула

,                                                                           (1.8)

где  - удельный объем завала на 100 м³ строительного объема здания (табл. 1.4); k - константа, равная k = 2 - для взрыва вне здания и k = 2,5 - для взрыва внутри здания.

Таблица 1.4 -- Объемно-массовые характеристики завалов

Тип здания	Пустотность , м ^3/100 м^3	Удельный объем ., м^3/100 м^3	Объемный вес , т/м^3
Производственные здания
Одноэтажно легкого типа Одноэтажное среднего типа Одноэтажное тяжелого типа Многоэтажное Смешанного типа	40 50 60 40 45	14 16 20 21 22	1,5 1,2 1,0 1,5 1,4
Жилые здания бескаркасные
Кирпичное Мелкоблочное Крупноблочное Крупнопанельное	30 30 30 40	36 36 36 42	1,2 1,2 1,2 1,1
Жилые здания каркасные
Со стенами из навесных панелей Со стенами из каменных материалов	40   40	42   42	1,1   1,1

Примечания:

1. Пустотность завала () - объем пустот на 100 м³ завала, м³.

2. Объемный вес завала () - вес 1 м³ завала, т/м³

 

Для ориентировочного определения безвозвратных потерь N^безв (чел.) населения (персонала) вне зданий и убежищ можно использовать формулу

,                                                                                      (1.9)

где Р - плотность населения (персонала), тыс.чел./км²; G_тнт - тротиловый эквивалент, т.

Санитарные потери N^сан (чел.) принимаются равными

,                                                                                   (1.10)

а общие потери N^общ (чел.)

                                                                                                             (1.11)

Для ориентировочного определения потерь людей, находящихся в зданиях, в зависимости от степени их разрушения можно использовать следующие формулы

                                                                                    (1.12)

                                                                                   (1.13)

                                                                              (1.14)

где N_i – количество персонала в i -ом здании, чел.; n - число зданий (сооружений) на объекте; N_i^общ – общие потери при разрушении i -го здания, К_{1 i}, К_{2 i} – коэффициенты для нахождения потерь в i-ом здании, определяемые по табл. 1.5.

Таблица 1.5 -- Значения коэффициентов К₁, К₂