Взрыв конденсированных взрывчатых веществ

Для определения зависимости избыточного давления на фронте ударной волны Δ P_ф, (кПа) от расстояния R (м) до эпицентра взрыва конденсированного взрывчатого вещества наиболее часто используется формула М.А. Садовского для наземного взрыва при условии

.                                              (1.15)

Величину импульса фазы сжатия I ₊ (кПа*с) на расстоянии R (м) от эпицентра взрыва для ориентировочных расчетов можно определить по приближенной формуле

.                                                                                        (1.16)

Здесь G_тнт - «тротиловый эквивалент», равный массе тринитротолуола (тротила), при взрыве которой выделяется такое же количество энергии, как и при взрыве рассматриваемого взрывчатого вещества G, кг. Величина G_тнт (кг) определяется по формуле:

,                                                                                (1.17)

где Q_v,вв и Q_v,тнт - энергии взрывов, соответственно, рассматриваемого взрывчатого вещества и тротила, кДж/кг, приведенные в табл. 1.6.

Таблица 1.6 -- Энергии взрыва Q_v (кДж/ кг) конденсированных взрывчатых веществ

Взрывчатое вещество	Qv	Взрывчатое вещество	Qv
Индивидуальные:		Смеси:
тротил (ТНТ)	4520	амматол 80/20 (80 % нитрата + 20 % ТНТ)	2650
гексоген	5360
октоген	5860	60% нитроглицериновый динамит	2710
нитроглицерин	6700	торпекс (42 % гексогена + 40 % ТНТ + 18 % Al)	7540
тетрил	4500	пластическое ВВ (90 % нитроглицерина + 8 % нитроцеллюлозы + 1 % щелочи + 0,2 % Н2О)	4520
гремучая ртуть	1790

 

Пример 1. На складе взрывчатых веществ хранится октоген массой G = 50000 кг. На расстоянии 100 м от склада находится одноэтажное здание среднего типа механических мастерских, имеющее размеры 30х10х4 м, а на расстоянии 500 м - поселок с многоэтажными кирпичными зданиями.

В здании мастерских работает рабочая смена в количестве 30 человек. Плотность персонала на территории объекта экономики Р = 1 тыс.чел./км².

Определить возможную последствия при взрыве всего запаса октогена (степень разрушения зданий на объекте экономики и на границе населенного пункта, потери людей, размеры завалов от разрушенных зданий), а также найти радиусы зон летального поражения, контузии и безопасной для человека.

Р е ш е н и е.

1.С использованием данных табл.1.6 по формуле (1.17) находим величину тротилового эквивалента G_тнт

G_тнт = (5860 / 4520) 50000 = 64823 (кг) = 64, 823 т.

2. Избыточные давления на фронте ударной волны ΔР_ф на расстояниях R = 100 м и R = 500 м найдем по формуле (1.13):

Δ Р _ф¹⁰⁰ = 95∙64823^1/3 / 100 + 390∙64823^2/3 / 100² + 1300∙64823/ 100³ = 185,36 кПа;

Δ Р _ф⁵⁰⁰ = 95∙64823^1/3 / 500 + 390∙64823^2/3 / 500² + 1300∙64823/ 500³ = 10,8 кПа.

3. Как следует из табл.1.2 при избыточном давлении на фронте ударной волны ΔР_ф ≈185 кПа здание механической мастерской будет полностью разрушено, а многоэтажные кирпичные здания на границе населенного пункта (ΔР_ф = 10,8 кПа) получат слабые разрушения.

4. На объекте экономики потери персонала вне зданий определим по формулам (1.9) – (1.11)

N^безв = 1∙64,823^2/3 = 16 чел;

N^сан = 4∙16 = 64 чел;

N^общ = 16 + 64 = 80 чел;

5. Согласно формулам (1.12) – (1.14) при полном разрушении здания механической мастерской общие, санитарные и безвозвратные потери составят

N^общ = 30·1 = 30 чел;

N^сан = 30∙0,3 = 9 чел;

N^безв = 30 – 9 = 21 чел.

6. При внешнем взрыве длина завала по формуле (1.6) составит

А_зав = 4/2 + 30 = 32 м;

ширина завала по формуле (1.7):

В_зав = 4/2+10 = 12 м;

высота по формуле (1.8):

h = 20∙4 / (100 + 2∙4) = 0,74 м.

Пустотность завала при разрушении одноэтажного производственного здания среднего типа будет равна (табл. 1.4)  = 50 м³/100м³, а удельный объем  = 16 м³/100м³, объемный вес = 1,2 т/м³.

7. Радиусы зон летального поражения, контузии и безопасной для человека определим графическим путем. Для этого построим графическую зависимость избыточного давления во фронте ударной волны Δ P_ф (кПа) от расстояния R (м) для взрыва вещества эквивалентного по условию 64823 кг тротила. Используем результаты выполненных выше расчетов и дополнительно рассчитываем ΔР_ф^{2 00} = 45,3 кПа, ΔР_ф³⁰⁰ = 22,8 кПа, ΔР_ф⁴⁰⁰ = 14,8 кПа, ΔР_ф⁶⁰⁰ = 8,5 кПа. По полученным данным строим график ΔР_ф = f (R) (рис.1.2).

Рис. 1.2 Зависимость избыточного давления на фронте ударной волны ΔР_ф от расстояния R от эпицентра взрыва

 

Как следует из графика на рис.1.2 радиус зоны летального поражения (ΔР_ф = 100 кПа) равен R_лет = 165 м, контузии (ΔР_ф = 70 кПа) равен R_конт = 190 м и безопасной зоны (ΔР_ф = 10 кПа) равен R_без = 510 м.

8. Уточним вероятность гибели персонала на границе зоны летального поражения (ΔР_ф = 100 кПа, R_лет = 165 м).

По формуле (1.16) найдем импульс фазы сжатия ударной волны

кПа*с.

По формуле 3 (табл.1.3) определим значение пробит-функции для летального поражения человека

.

В соответствии с табл.П.1.1 значению Pr = 6,9 соответствует вероятность (поражающий фактор) летального поражения 97%.

9. Определим вероятность различного разрушения зданий в населенном пункте (R = 500 м, Р_ф = 10,8 кПа).

По формуле (1.16) найдем импульс фазы сжатия ударной волны

кПа.с.

По формуле 4 (табл. 1.3) находим значение пробит-функции для случая слабого разрушения зданий

,

чему, согласно табл.П.1.1, соответствует вероятность 82%.

Вероятность средних разрушений зданий будет равна (формула 5, табл. 1.3)

,

что согласно табл.П.1.1, соответствует вероятность 14%.

Таким образом, вероятностный метод прогнозирования последствий взрыва дает более точное представление о возможных последствиях техногенной аварии.

Варианты заданий по оценке последствий взрывов конденсированных взрывчатых веществ представлены в таблице П.2.1.