5. Анализ чс, вызванных аварийными взрывами

Взрыв – это быстро протекающий процесс, сопровождающийся значительным высвобождением энергии, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна.

Основными причинами возникновения взрывов являются:

• взрывчатые вещества

• технологические установки с горючими материалами

• парогазовоздушные смеси

• атомный реактор

• ядерное оружие

Оценка параметров взрывов

Масса взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте C (кг).

Тротиловый эквивалент – это масса такового тротилового заряда, при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько и при взрыве данного взрывчатого вещества.

Расстояние от эпицентра взрыва R (м).

Приведенное расстояние R*

R*=R/C^1/3

Избыточное давление на фронте ударной волны ΔP_ф (кПа) при взрыве конденсированных веществ:

ΔP_ф=95/R*+390/(R*)²+1300/(R*)³, 1≤R*≤100

Пример 1. избыточное давление

Определить избыточное давление взрыва конденсированного вещества для следующих условий:

C=1200 кг

R=50 м

R*=50/1200^1/3=4.71

ΔP_ф=95/4.71+390/4.71²+1300/4.71³=50.29 (kПа)

Воздействие взрывов на сооружения

Типы зданий и сооружений

Здания жилые:

1. кирпичные многоэтажные

2. кирпичные малоэтажные

3. деревянные

Здания промышленные:

4. с тяжелым металлическим или железобетонным каркасом

5. с легким металлическим каркасом или бескаркасные

Промышленные объекты:

6. ТЭС

7. котельные

8. трубопроводы на эстакаде

9. трансформаторные подстанции

10. ЛЭП

11. водонапорные башни

Транспортные сооружения:

12. шоссейные дороги с асфальтовым или бетонным покрытием

13. металлические и железобетонные мосты

14. взлетно-посадочные полосы аэродромов

15. железнодорожные пути

Воздействие взрывов на сооружения определяется величиной избыточного давления на фронте ударной волны.

Зависимость степени разрушения от величины избыточного давления (10³ Па)

Тип объекта	Слабое повреждение	Среднее повреждение	Сильное повреждение	Разрушение
1	8–10	10–20	20–30	30–40
2	8–15	15–25	25–35	35–45
3	6–8	8–12	12–20	20–30
4	20–40	40–50	50–60	60–100
5	20–30	30–40	40–60	60–80
6	10–15	15–20	20–25	25–40
7	10–15	15–25	25–35	35–45
8	20–30	30–40	40–50	50–100
9	10–20	20–40	40–60	60–100
10	20–40	40–70	70–120	120–200
11	10–20	20–40	40–60	60–70
12	100–300	300–1500	1500–3000	3000–4000
13	100–150	150–200	200–250	250–300
14	100–400	400–1500	1500–3000	3000–4000
15	100–125	125–175	175–250	250–400

Пример 2. Степень повреждения ЛЭП

Определить степень повреждения ЛЭП для взрыва из примера 1.

ΔP_ф=50.29 (kПа)

Тип сооружения 10.

ЛЭП получат среднее повреждение.

Пример 3. последствия взрывов

Написать программу анализа воздействия взрывов на здания и сооружения.

Фрагменты кода программы:

Private x(1 To 5) As Integer

Dim P As Single

Private Sub Damage(x() As Integer, P As Single)

Select Case P

Case 0 To x(1)

Text5.Text = "повреждений нет"

Case x(1) To x(2)

Text5.Text = "слабые повреждения"

Case x(2) To x(3)

Text5.Text = "средние повреждения"

Case x(3) To x(4)

Text5.Text = "сильные повреждения"

Case x(4) To x(5)

Text5.Text = "разрушение"

Case Is > x(5)

Text5.Text = "абсолютное разрушение"

End Select

End Sub

Private Function Pressure(C As Single, R As Single) As Single

Dim L As Single

L = R / C ^ (1 / 3)

If L >= 1 And L <= 100 Then

Pressure = 95 / L + 390 / L ^ 2 + 1300 / L ^ 3

Else

MsgBox "Ошибка ввода", vbOKOnly, "Предупреждение"

End If

End Function

Private Sub Command1_Click()

Dim C As Single, R As Single

C = Val(Text1.Text)

R = Val(Text2.Text)

P = Pressure(C, R)

Text3.Text = Round(P, 2)

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Damage x(), P

End Sub

Private Sub mnuA_Click(Index As Integer)

Select Case Index

Case 1

x(1) = 8

x(2) = 10

x(3) = 20

x(4) = 30

x(5) = 40

Case 2

x(1) = 8

x(2) = 15

x(3) = 25

x(4) = 35

x(5) = 45

Case 3

x(1) = 6

x(2) = 8

x(3) = 12

x(4) = 20

x(5) = 30

End Select

Label5 = mnu(1).Caption & Chr(13) & Chr(13) & mnuA(Index).Caption

Damage x(), P

End Sub

координатные законы разрушения зданий и сооружений

Степень разрушения объекта X может определяться либо по заданному интервалу избыточного давления, либо по соответствующему ему диапазону расстояний от эпицентра взрыва:

Слабое повреждение	Среднее повреждение	Сильное повреждение	Разрушение
P1÷P2	P2÷P3	P3÷P4	P4÷P5
R1÷R2	R2÷R3	R3÷R4	R4÷R5

Приведенное расстояние от эпицентра взрыва определяется как решение нелинейного уравнения:

95/R*+390/(R*)²+1300/(R*)³-P=0

Тогда абсолютное расстояние определяется согласно формуле:

R=R*C^1/3

поиск корней нелинейных уравнений

1. Пусть

f(x)=0

нелинейное уравнение, корень которого находится внутри заданного интервала [a, b].

2. Алгоритм поиска приближенного корня уравнения обычно задается в виде рекуррентного соотношения

x_n+1=F(x_n), n≥0

Величина x₀ называется начальным значением (приближением).

3. Условие остановки алгоритма имеет вид:

f(x_n+e)* f(x_n-e)≤0

Здесь e=10^-5 называется точностью определения корня.

4. В методе хорд в качестве начального значения x₀ выбирается произвольная точка внутри интервала [a,b]

x₀=a+(b-a)*Rnd()

а алгоритм поиска имеет вид

x_n+1=x_n-f(x_n)(a-x_n)/(f(a)-f(x_n)), n≥0

Пример 4. расстояние от эпицентра

По заданной величине избыточного давления и массе взрывчатого вещества определить расстояние от эпицентра взрыва.

Код программы:

Private Function f(byVal R As Double, byVal P As Single) As Double

f = P - 95 / R - 390 / R ^ 2 - 1300 / R ^ 3

End Function

Private Function Solution(byVal P As Single) As Double

Dim R As Double, e As Single

e = 0.00001

R = 1 + 99 * Rnd()

Do

If R < 1 Or R > 100 Then

MsgBox "Решение не найдено"

Exit Function

End If

R = R - f(R, P) * (1 - R) / (f(1, P) - f(R, P))

Loop While f(R + e, P) * f(R - e, P) > 0

Solution = R

End Function

Private Sub Command1_Click()

Dim C As Single, R As Double, P As Single

C = Val(Text1.Text)

P = Val(Text2.Text)

R = Solution(P)

R = R * C ^ (1 / 3)

Text3.Text = Round(R, 2)

Print

End Sub

Пример 5. области повреждения

В условиях взрыва конденсированного вещества массой 1200 кг определить координатную зависимость степени разрушения ЛЭП.

Тип сооружения 10.

Интервалы избыточного давления и соответствующие им диапазоны расстояний:

Слабое повреждение	Среднее повреждение	Сильное повреждение	Разрушение
20–40	40–70	70–120	120–200
86.41–56.75	56.75–42.02	42.02–32.27	32.27–25.58

Пример 6. последствия взрывов

Написать программу анализа воздействия взрывов на здания и сооружения в функции массы ВВ и расстояния от эпицентра взрыва.

Код событийной процедуры:

Private Sub Command1_Click()

Dim y(1 To 5) As Single, C As Single, r As Single, i As Integer

C = Val(Text1.Text)

r = Val(Text2.Text)

For i = 1 To 5

y(i) = Solution(x(i))

y(i) = y(i) * C ^ (1 / 3)

Next i

Damage y(), r

End Sub